Industrie pétrolière
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Forage

Une plate-forme offshore
Tête de forage

Le forage est la clé de toute prospection pétrolière. Cette étape représente le principal et l'essentiel du coût total ( Total est la qualité de ce qui est complet, sans exception. D'un point de vue comptable, un total est le résultat d'une addition, c'est-à-dire une somme. Exemple : "Le...) d'une installation(environ les 2/3). Ce coût dépend bien entendu de la localisation et de la profondeur du terrain. L'exploration (L'exploration est le fait de chercher avec l'intention de découvrir quelque chose d'inconnu.) offshore (Offshore est un terme anglais désignant à l'origine les activités qui se déroulent au large des côtes. Il peut s'appliquer à plusieurs domaines :) (en mer) coûte bien plus (plusieurs fois) que la prospection onshore.

Malgré les progrès des méthodes d'explorations géologiques, la découverte, surtout de gros gisements, reste un événement rare. Dans le monde (Le mot monde peut désigner :), on compte en moyenne (La moyenne est une mesure statistique caractérisant les éléments d'un ensemble de quantités : elle exprime la grandeur qu'auraient chacun des membres de l'ensemble...) une découverte pour 10 forages effectués ; mais il faut 100 forages pour découvrir un gisement de 10 millions de tonnes /an.

En matière (La matière est la substance qui compose tout corps ayant une réalité tangible. Ses trois états les plus communs sont l'état solide, l'état liquide, l'état gazeux. La matière occupe de...) d'exploration, l'économie est dominée par l'aspect aléatoire de la découverte qui exige d'établir au préalable des relations de choix sous forme probabiliste. Les techniques économiques à appliquer sont au demeurant fort simples, un fois comprise et acceptée cette « probabilisation » des « données ».

Un appareil de forage est constitué d'un mât (Le mât est un espar vertical (mis à part le beaupré) servant à soutenir les voiles sur un bateau à voiles. De manière générale, c'est un pylône vertical.) (ou derrick en anglais) servant à descendre le train (Un train est un véhicule guidé circulant sur des rails. Un train est composé de plusieurs voitures (pour transporter des personnes) et/ou de...) de tiges de forage, au bout desquelles se trouve un trépan. Le train de tiges de forage est constitué d'un ensemble (En théorie des ensembles, un ensemble désigne intuitivement une collection d’objets (les éléments de l'ensemble), « une multitude qui peut...) de tubes vissés les uns au bout des autres, au fur (Fur est une petite île danoise dans le Limfjord. Fur compte environ 900 hab. . L'île couvre une superficie de 22 km². Elle est située...) et à mesure de sa descente au fond du puits. Le trépan découpe la roche (La roche, du latin populaire rocca, désigne tout matériau constitutif de l'écorce terrestre. Tout matériau entrant dans la composition du sous-sol est...) au fond du puits, à la tête du forage. Un fluide (Un fluide est un milieu matériel parfaitement déformable. On regroupe sous cette appellation les gaz qui sont l'exemple des fluides compressibles, et les liquides, qui sont des fluides peu compressibles. Dans certaines conditions...) (mélange à base d'eau (L’eau est un composé chimique ubiquitaire sur la Terre, essentiel pour tous les organismes vivants connus.) et d'argiles) est injecté dans le puits pour contenir les bords du puits et remonter les déblais (cuttings en anglais). D'autres outils sont également disponibles utilisant des fraises garnies de dents en diamant (Le diamant est un minéral composé de carbone (tout comme le graphite et la lonsdaléite), dont il représente l'allotrope de haute pression, qui cristallise dans le système cristallin cubique. C'est le...) synthétique.

Un forage peut se situer en mer (Le terme de mer recouvre plusieurs réalités.), il se trouve alors sur une plate-forme pétrolière (voir l'article spécifique sur la conception, la construction, l'acheminement, le montage et la mise en exploitation des plates-formes).

En principe, l'exploration-production en mer n'introduit pas de différences fondamentales avec les opérations terrestres. Pourtant si la facilité du mouvement rend la « sismique marine » très bon marché, le forage au contraire, qu'il soit opéré à l'aide des bateaux, de plates-formes fixes ou mobiles, coûte plusieurs fois (3 à 4 fois) le prix du plus cher des forages à terre (La Terre est la troisième planète du Système solaire par ordre de distance croissante au Soleil, et la quatrième par taille et par masse croissantes. C'est la plus grande et la plus massive des quatre...).

Même si l'on veut ignorer le problème pécuniaire, le forage en eau profonde se heurte aux limites actuelles de la technique qui grâce à l'invention des robots peut faire des progrès dans le futur.

Les techniques modernes de forages permettent de forer en déviation à partir d'un seul point (Graphie), cela limite les dimensions (Dans le sens commun, la notion de dimension renvoie à la taille ; les dimensions d'une pièce sont sa longueur, sa largeur et sa profondeur/son épaisseur, ou bien son diamètre...) des installations de surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a plusieurs acceptions, parfois objet géométrique, parfois frontière physique, et est souvent abusivement confondu avec...) en concentrant les puits (limite la déforestation ou la taille des plates-formes offshore). les puits peuvent simplement être déviés ou réellement horizontaux voire en U (U-shape). Optimisant ainsi la surface d'échange entre le puits et la roche réservoir, les puits horizontaux peuvent avoir des productivités cinq à dix fois supérieures aux puits verticaux.

Tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou l'univers.) forage se fait en plusieurs étapes.

Forage.jpg

Un premier trou de large diamètre (Dans un cercle ou une sphère, le diamètre est un segment de droite passant par le centre et limité par les points du cercle ou de la sphère. Le diamètre est aussi la longueur de ce...) 30" (~76 cm) depuis la surface jusqu'à quelques dizaines de mètres pour stabiliser le sol de départ, ce premier trou sera consolidé par un tubage (casing) de 26" et cimenté pour assurer la cohésion entre le terrain et le tube (tubage conducteur). Ce tube servira de guide pour le trépan suivant de diamètre 20" (~50cm), qui ira plus profond, sera à son tour tubé puis cimenté (tube de surface). Suivant la profondeur à atteindre jusqu'à 5 trous de diamètres de plus en plus petits peuvent être forés. Cette technique permet d'isoler les zones et donc ce prévenir toute contamination, par les nappes phréatiques de surface par exemple. Souvent le dernier trou est foré en diamètre 8,5" (~21cm), mais peut aussi être plus petit. Pour évaluer le potentiel du forage, les "cuttings" sont analysés en continu.

Dans ce trou, non encore tubé, des outils sont descendus au bout de câbles électriques, pour permettre d'évaluer les possibilités des roches rencontrées : cela s'appelle des diagraphies électriques ( wireline logging). Les informations recueillies permettent :

  • de recaler les données (Dans les technologies de l'information (TI), une donnée est une description élémentaire, souvent codée, d'une chose, d'une transaction d'affaire, d'un événement, etc.) sismique (en temps) par rapport à des données de profondeur (en mètres) ;
  • d'évaluer la hauteur (La hauteur a plusieurs significations suivant le domaine abordé.) de zone productive ;
  • d'évaluer sa porosité.

Il est aussi possible de prendre des carottes de terrain lors du forage par un trépan spécial. Cette possibilité existe aussi au bout du câble électrique pour des carottes latérales, ou grâce à des outils spéciaux pour récupérer du fluide là où on le veut. Si le puits est considéré comme valable pour la production, il reçoit un dernier tubage, dans notre cas 7" (18~cm) cimenté sur place. Puis on descend au bout du câble électrique un canon contenant des explosifs sur le principe de la charge (La charge utile (payload en anglais ; la charge payante) représente ce qui est effectivement transporté par un moyen de transport donné, et qui donne lieu à un paiement...) creuse en face de la zone de production prévue et l'on perfore le tubage et le ciment (Le ciment (du latin caementum, signifiant moellon, pierre de construction) est une matière pulvérulente, formant avec l’eau ou avec une...) pour mettre en relation la roche mère et le puits.


Voir aussi :

  • Technicien des fluides de forages (Boueux)
  • Technicien de surveillance de forages (Mud logger)
  • Schlumberger ("wireline logging company")
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