III- L’extraction de pétrole

1) La prospection

La production d'hydrocarbures de la Tunisie reste à un niveau assez faible par
rapport à ses voisins. Cependant, de nouveaux gisements ont été récemment exploités.

 

Pour chercher le pétrole brut sous la surface de la terre, les géologues doivent chercher un bassin de sédimentation dans lequel des schistes riches en matière organique ont été enfouis suffisamment longtemps pour que le pétrole ait pu se former. Les géologues et les géophysiciens ont plusieurs outils à leur disposition pour identifier les zones potentielles de forage. Ainsi, la cartographie de surface des affleurements de lits sédimentaires rend possible l’interprétation des caractéristiques de sous-surface. Cette première approche est complétée par des informations obtenues par le forage de la croûte et par le prélèvement d’échantillons ou de carottes des couches de rochers rencontrées. De plus, des méthodes de plus en plus sophistiquées sont de plus en plus employées. La sismique consiste à calculer les différentes profondeurs des roches lorsque l’onde de choc de l’explosion d’une charge de dynamite se réfléchit sur les roches. La gravimétrique est l’observation de les variations de l’attraction terrestre. La magnétique qui consiste à observer la variation du champs magnétique terrestre, l’électrique (inventé par Schlumberger en 1927) mesure la résistance de la roche au passage d’un courant électrique et enfin chimique qui en est au stade expérimental et qui consiste à trouver des marqueurs biologiques qui signalent la présence de pétrole. Un champs pétrolifère une fois découvert, peut comprendre plusieurs bassins. La taille de ceux-ci peut varier de quelques dizaines d’hectares à des dizaines de kilomètres carrés et de quelques mètres d’épaisseur à quelques centaines voire plus.

2) Définition

Le forage est un procédé d’exploration et d’exploitation des gisements pétroliers, dans lequel un outil de forage (trépan) attaque par percussion ou rotation (forage rotary) le fond du puits, conduit par des tiges de forage emboîtées.
Pour les forages en mer (off-shore), on utilise soit des plates-formes autoélévatrices, flottantes (fonds de moins de 100 m) ou demi-submersibles, posées sur des caissons creux servant de flotteurs (fonds allant jusqu’à 300 m), soit des navires de forage (fonds pouvant dépasser 1000 m).

3) Les différentes techniques de forage

Le premier forage pétrolier s’est déroulé en Pennsylvanie dans la vallée de d’Oil Creek le 27 août 1859. L’ industriel américain, Erwin Drake découvre du pétrole liquide et construit le premier puit de pétrole de L’Histoire.

Depuis 1901, la technique du forage rotary a été mise au point au Texas et est aujourd’hui la plus utilisée au monde. Celle-ci permet d’atteindre de grandes profondeurs. Elle consiste à broyer la roche par rotation d’un trépan, instrument muni de rouleau dentés. Le trépan est fixé à un train de tiges (tubes d’acier vissés les uns aux autres) sur toute la hauteur du puits. Les tiges sont entraînées à la surface par un moteur. A mesure de la progression du forage, on rajoute des tiges. Des boues spéciales sont injectées dans le puits pour refroidir le trépan et le lubrifier, faire remonter les débris arrachés à la roche, consolider les parois du puits.
Contrairement au forage rotary, dans le turboforage le trépan est entraîné par une turbine située au fond du puits. Cette méthode permet d’éviter la perte d‘énergie due aux frottements et le risque de torsions des tiges.

Le drainage est une technique qui consiste à effectuer des forages à l’horizontale. Il coûte 4 à 20 fois plus chers que les autres techniques mais a un potentiel de production de 4 à 20 fois supérieur ( expérimenté à Rospo Mare, dans l’Adriatique par Elf-Aquitaine depuis le 1er janvier 1988.
Depuis les années 1960 sont apparus les forages marins (off shore). Il y a eu un véritable décollage de ce type d’activité sur deux grandes zones : le golfe du Mexique et la mer du Nord. Le pétrole marin fournit aujourd’hui le quart de la production mondiale. Les plates-formes autoélévatrices, prenant appui sur le fond marin, sont limitées à un peu plus de 100 m de l’eau. Au-delà, on utilise les plates-formes semi submersibles, ancrées au fond, ou les navires à positionnement dynamique sans ancrage.

Près de 15000 forages sont effectués dans le monde. 1 sur 7 met en évidence du pétrole
ou du gaz en quantité suffisante pour être exploité de façon rentable.

Plate-forme pétrolière au large de la mer Caspienne. Cette mer intérieure recèle d'importants
gisements d'hydrocarbures qui constituent la principale richesse de l'Azerbaïdjan et la base
de son économie.

4) Fonctionnement

Le pétrole brut est sous pression du fait qu’il est emprisonné dans des roches imperméables. Lorsqu’un forage est pratiqué dans une telle accumulation de pétrole sous pression, celui-ci à tendance à se dilater dans le bassin de faible pression crée par le forage. Toutefois, lorsque le puit se remplit de pétrole, une contre pression est exercée sur le gisement et le flux de liquide supplémentaire s’arrête si aucune autre contrainte n’est appliquée. Or la plupart des pétroles bruts contiennent un pourcentage important de gaz naturel et ce dernier est maintenu dans le liquide par la forte pression qui s’exerce sur le gisement. Ce gaz, une fois libéré, commence immédiatement à se dilater. Cette expansion qui s’ajoute à la dilution de la colonne de pétrole par le gaz moins dense, entraîne la propulsion du pétrole jusqu’à la surface. Néanmoins, au fur et à mesure que le pétrole continue de sortir du gisement, la pression intérieur diminue progressivement et la quantité de gaz dans le liquide se réduit. En conséquence la vitesse d’écoulement du fluide dans le puits se ralentit. Une pompe doit être installée dans le puits pour permettre la poursuite de la production de pétrole brut.