Les puits d’injection sont utilisés à de nombreuses fins.
Élimination des déchetsmodifier
Les eaux usées traitées peuvent être injectées dans le sol entre des couches de roches imperméables pour éviter de polluer les eaux de surface. Les puits d’injection sont généralement construits avec un tuyau à paroi solide jusqu’à une élévation profonde afin d’empêcher l’injection de se mélanger avec l’environnement environnant. Les puits d’injection utilisent la terre comme filtre pour traiter les eaux usées avant qu’elles n’atteignent l’aquifère. Cette méthode d’élimination des eaux usées sert également à répartir l’injectat sur une vaste zone, réduisant encore les impacts environnementaux.
Aux États-Unis, il existe environ 800 puits d’élimination des déchets par injection profonde utilisés par des industries telles que les fabricants de produits chimiques, les raffineries de pétrole, les producteurs d’aliments et les usines municipales d’épuration des eaux usées. La plupart de l’eau produite par les puits d’extraction de pétrole et de gaz aux États-Unis est également disposée dans des puits d’injection profonds.
Les critiques des puits d’injection d’eaux usées font état de préoccupations quant à la contamination potentielle des eaux souterraines. On soutient que les impacts de certains déchets injectés dans les eaux souterraines ne sont pas entièrement compris et que les organismes scientifiques et de réglementation n’ont pas suivi l’expansion rapide des pratiques d’élimination aux États-Unis, où il y a plus de 680 000 puits en 2012.
Les solutions de rechange aux puits d’injection comprennent le rejet direct des eaux usées traitées dans les eaux réceptrices, le conditionnement de l’eau produite par forage pétrolier et par fracturation pour réutilisation, l’utilisation de l’eau traitée pour l’irrigation ou l’arrosage du bétail, ou le traitement de l’eau dans les usines de traitement des eaux usées industrielles.
Les solutions de rechange aux puits d’injection comprennent le rejet direct des eaux usées traitées dans les eaux réceptrices, le conditionnement de l’eau produite par forage pétrolier et par fracturation pour réutilisation, l’utilisation de l’eau traitée pour l’irrigation ou l’arrosage du bétail, ou le traitement de l’eau dans les usines de traitement des eaux usées industrielles. Le rejet direct ne disperse pas l’eau sur une vaste zone; l’impact environnemental se concentre sur un segment particulier d’une rivière et ses tronçons en aval ou sur un plan d’eau côtier. L’irrigation extensive n’est pas typique dans les zones où l’eau produite a tendance à être salée, et cette pratique est souvent prohibitive et nécessite un entretien continu et une consommation d’électricité importante.
Depuis le début des années 1990, le comté de Maui, à Hawaï, est engagé dans une lutte pour les 3 à 5 millions de gallons d’eaux usées par jour qu’il injecte sous l’installation de récupération des eaux usées de Lahaina, au sujet de l’affirmation selon laquelle l’eau émergeait dans des infiltrations qui causaient des proliférations d’algues et d’autres dommages environnementaux. Après une vingtaine d’années, il a été poursuivi en justice par des groupes environnementaux après que de multiples études ont montré que plus de la moitié de l’injectat apparaissait dans les eaux côtières voisines. Le juge dans la poursuite a rejeté les arguments du comté, le soumettant potentiellement à des millions de dollars d’amendes fédérales. Un décret de consentement de 2001 obligeait le comté à obtenir une certification de qualité de l’eau du ministère de la Santé d’Hawaï, ce qu’il n’a pas fait avant 2010, après le dépôt de la plainte. L’affaire a été portée devant la Cour d’appel du Neuvième Circuit des États-Unis, puis devant la Cour suprême des États-Unis. En 2020, la Cour a statué dans l’affaire County of Maui v. Hawaii Wildlife Fund que les puits d’injection peuvent être « l’équivalent fonctionnel d’un rejet direct » en vertu de la loi sur l’eau propre, et a chargé l’EPA de travailler avec les tribunaux pour établir des réglementations lorsque ces types de puits devraient nécessiter des permis.
Production de pétrole et de gazmodifier
Une autre utilisation des puits d’injection est dans la production de gaz naturel et de pétrole. De la vapeur, du dioxyde de carbone, de l’eau et d’autres substances peuvent être injectées dans une unité de production d’huile afin de maintenir la pression du réservoir, de chauffer l’huile ou d’abaisser sa viscosité, ce qui lui permet de s’écouler vers un puits de production à proximité.
Assainissement des sites de déchetmodifier
Une autre utilisation des puits d’injection est l’assainissement de l’environnement, pour le nettoyage de la contamination du sol ou des eaux souterraines. Les puits d’injection peuvent insérer de l’eau propre dans un aquifère, modifiant ainsi la direction et la vitesse de l’écoulement des eaux souterraines, peut-être vers des puits d’extraction rétrogrades, ce qui pourrait alors éliminer plus rapidement et plus efficacement les eaux souterraines contaminées. Les puits d’injection peuvent également être utilisés pour le nettoyage de la contamination du sol, par exemple en utilisant un système d’ozonation. Les hydrocarbures complexes et d’autres contaminants piégés dans le sol et autrement inaccessibles peuvent être décomposés par l’ozone, un gaz très réactif, souvent avec un rapport coût-efficacité plus élevé que ce qui pourrait être obtenu en creusant la zone touchée. De tels systèmes sont particulièrement utiles dans les environnements urbains bâtis où le creusement peut être peu pratique en raison des bâtiments sus-jacents.
Recharge des aquifères
Récemment, l’option de remplissage des aquifères naturels par injection ou percolation est devenue plus importante, en particulier dans la région la plus sèche du monde, la région MENA (Moyen-Orient et Afrique du Nord).
Le ruissellement de surface peut également être rechargé dans des puits secs, ou simplement des puits stériles qui ont été modifiés pour fonctionner comme citernes. Ces systèmes hybrides de gestion des eaux pluviales, appelés puits de recharge, ont l’avantage de recharger les aquifères et de fournir instantanément de l’eau potable en même temps. Ils peuvent utiliser l’infrastructure existante et nécessitent très peu d’efforts pour la modification et l’exploitation. L’activation peut être aussi simple que l’insertion d’un couvercle en polymère (feuille) dans l’arbre du puits. Les tuyaux verticaux pour la conduction du trop-plein vers le bas peuvent améliorer les performances. La zone autour du puits agit comme un entonnoir. Si cette zone est bien entretenue, l’eau nécessitera peu de purification avant d’entrer dans la citerne.
Énergie géothermiquemodifier
Les puits d’injection sont utilisés pour exploiter l’énergie géothermique dans des formations rocheuses chaudes et poreuses sous la surface en injectant des fluides dans le sol, qui sont chauffés dans le sol, puis extraits des puits adjacents sous forme de fluide, de vapeur ou d’une combinaison des deux. La vapeur et le fluide chauffés peuvent ensuite être utilisés pour produire de l’électricité ou directement pour le chauffage géothermique.