L’exploitation du gisement d’hydrocarbures
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Après les différentes phases de l’exploration de nouvelles études déterminent la rentabilité du au cours du temps, le nombre et le type de forages souhaitables, les installations les plus adaptées. L’extraction commence ensuite, soit par naturelle, soit en mettant en jeu des techniques de .
© Les hydrocarbures peuvent être enfouis à des milliers de km sous terre. Ici, l'exploitation du gaz à 6000 mètres sous les Andes, à Incahuasi, en Bolivie. - GONZALEZ THIERRY - TOTAL
Des puits de production verticaux ou horizontaux
Comme les gisements sont très vastes (de plusieurs kilomètres carrés à plus de 100 kilomètres carrés), il faut forer des puits de façon à récupérer le maximum d’hydrocarbures. On distingue deux grandes familles de puits, les puits traditionnels et les puits horizontaux.
- Le puits traditionnel, qui existe depuis le XIXe siècle, est creusé à la verticale du réservoir. La connexion entre ce puits et le gisement est réduite, puisqu'elle se limite à la hauteur imprégnée en hydrocarbures, en général de l'ordre de quelques dizaines de mètres. Pour pouvoir récupérer tous les hydrocarbures présents dans le gisement, il faut donc forer beaucoup de puits verticaux.
- Le puits horizontal fait appel à des techniques plus récentes. Ce puits a une surface de contact avec le réservoir bien plus importante. Il en faut donc beaucoup moins pour exploiter un gisement, ce qui permet une réduction des coûts de production. Ainsi, ces puits horizontaux sont préférés par les pétroliers chaque fois que la forme, la profondeur et l'emplacement du gisement le permettent.
Le puits creusé est consolidé à l’intérieur par un
inamovible, doublé d’un tube de production, qui peut être changé en cas d'encrassement ou de
.
Une remontée des hydrocarbures naturelle ou assistée
Pour que les hydrocarbures puissent remonter à la surface, la pression des fluides dans le puits doit être nettement inférieure à celle dans le réservoir :
- Si cette différence de pression existe naturellement et si elle est suffisamment importante, les hydrocarbures se dirigent vers le puits et remontent d'eux-mêmes à la surface. On dit alors que le gisement est éruptif et on parle alors de production par « déplétion naturelle ».
- Si la pression du gisement pétrolier se révèle insuffisante pour que le pétrole parvienne en surface en quantités suffisantes, en particulier si le pétrole a une forte viscosité qui limite sa mobilité, on utilise la méthode de récupération assistée. Il existe deux techniques principales : le et l’injection d’eau ou de gaz.
Les pompes installées à la surface d’un puits vont accélérer la montée du pétrole. Pour obtenir le même effet, on peut aussi alléger la colonne fluide dans le puits par injection d'azote (lifting).
L'injection d'eau ou de gaz à la base de l'accumulation d'hydrocarbures aura pour effet de faire remonter la pression du gisement. Dans certains cas de gisement de pétrole très visqueux, l’injection de vapeur d'eau ou de certains solvants va fluidifier le pétrole et le rendre plus mobile.
Les besoins en eau lors de la production
Dans les exploitations pétrolières classiques assistées par injection d’eau, on estime généralement qu’il faut de 1 à 3 barils d’eau par
de pétrole produit.
L’eau utilisée pour les besoins de la production peut provenir… des puits eux-mêmes. Les réservoirs de pétrole contiennent en effet beaucoup d’eau : en moyenne, 3 à 5 barils d’eau pour 1 baril de pétrole, donc généralement plus que nécessaire. Cette eau, naturellement mélangée au pétrole, est appelée « eau de production ». Lors des opérations d’extraction, elle est alors réinjectée dans le puits selon les besoins. Si ce recyclage n’est pas possible, l’eau de production est traitée et filtrée avant d’être restituée au milieu naturel. Des tests éco-toxicologiques permettent de vérifier que sa composition (huile, sel, chlorures, métaux, sulfates, carbonates, produits de traitement, etc.) respecte les seuils réglementaires.
Mais l’eau nécessaire peut venir aussi de sources extérieures :
- L’eau de mer, notamment dans les exploitations . Mais pas seulement : par exemple en Arabie saoudite, environ 106 m3/j d’eau de mer sont traités et acheminés sur 300-400 km pour être injectés sur le champ pétrolier de Ghawar ;
- L’eau des rivières et des estuaires ;
- L'eau des aquifères, les eaux usées domestiques et industrielles.
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