industrie pétrolière

INDUSTRIE PÉTROLIÈRE
1. L'exploitation des hydrocarbures
La chaîne pétrolière
Du puits à la pompe, la chaîne de l'industrie pétrolière est devenue très exigeante en
technologie et en capitaux, comme il est normal pour une industrie parvenue à
maturité, qui fournit la principale source d'énergie de notre civilisation.
En début de chaîne (amont) se placent les deux phases de l'exploration et de la
production. L'exploration consiste à déceler en sous-sol de possibles « pièges » à
hydrocarbures, puis à prouver leur existence avec un ou deux forages accompagnés de
tests. La production comporte elle-même une première phase de développement :
nombreux forages et construction des infrastructures, suivie de l'exploitation
proprement dite du gisement, soutenue par des opérations de stimulation (pompage,
injection d'eau ou de gaz) jusqu'à son épuisement.
Les premiers gisements découverts et exploités étaient les plus accessibles. Au
tournant du XXe s., les « wildcatters » américains, ces frères cadets des chercheurs d'or
de la légende, se contentaient, dit-on, de forer là où retombait un chapeau jeté en l'air.
Le développement exceptionnel de la demande pétrolière (20 Mt en 1900, 290 Mt en
1930, 3 Gt dans les années 1980) allait imposer aux compagnies un effort permanent
d'adaptation. Elles ont appris à chercher, trouver et exploiter le pétrole dans les
déserts, les forêts tropicales, les glaces et les mers profondes. Parallèlement, les
conditions économiques sont devenues de plus en plus serrées. L'ère du pétrole facile
et des gisements géants est révolue, d'autant que l'impact des hydrocarbures sur

l'environnement (effet de serre, réchauffement climatique) conduit à développer des
énergies alternatives.
Désormais, il est important de connaître avec une précision accrue la géologie des
gisements, d'affiner les méthodes d'investigation, de maintenir ou d'accroître les
chances de succès, malgré la réduction globale du potentiel de découverte.
Simultanément, il faut inventer des outils et des concepts nouveaux pour rendre
économiquement viables des exploitations qui ne l'étaient pas hier. L'exemple est
donné par le pétrole marin (30 % de la production mondiale actuelle).
Tel est aussi le cas du gaz naturel, simple sous-produit autrefois brûlé sur place,
aujourd'hui de plus en plus recherché et valorisé pour lui-même.
2. Dates de l'exploitation du pétrole
3. Les gisements d'hydrocarbures

Coupe d'un gisement d'hydrocarbures
Le pétrole n'a d'intérêt que s'il forme un gisement. Un gisement est le terme d'une
série de circonstances favorables s'échelonnant sur des centaines de millions d'années.
Les hydrocarbures naissent dans les roches mères : à l'origine, des vases déposées en
milieu calme (lagunes, deltas, fonds marins). La matière organique (algues
microscopiques) s'y fossilise en kérogène conservant, faute d'oxygène, son carbone et
son hydrogène. Sous le poids des sédiments qui s'accumulent, les vases se compactent
et s'enfouissent dans le sous-sol. La chaleur s'accroît avec la profondeur : le kérogène
est lentement cuit, craqué en molécules d'hydrocarbures plus petites, comme un pot-
au-feu qui perd sa graisse en gouttelettes. La maturation commence vers 65 °C : en
deçà, la roche mère est immature (schistes bitumineux). Au-delà de 100 °C se forme
le pétrole léger ; au-dessus de 135 °C, il est lui-même craqué en gaz (→ gaz de
schiste).

Récupération d'hydrocarbures par injection de vapeur
Sitôt formés, les hydrocarbures tendent à quitter la roche mère, se concentrent,
cheminent vers le haut par toutes les voies offertes : roches poreuses, fissures. Ils
atteignent la surface et s'oxydent (suintements de bitume, « feux sacrés » de gaz en
Iraq), sauf si la migration est arrêtée par une couche imperméable (argile, sel
gemme) : la couverture. Piégés, les hydrocarbures s'accumulent alors dans les
interstices de la roche qui forme réservoir (calcaires, grès).
Un bon réservoir pétrolier a une porosité de 12 à 20 % ; il doit aussi être perméable,
des fissures plus ou moins interconnectées permettant la circulation des fluides à
l'intérieur de la roche. L'épaisseur de la couche varie de quelques mètres à quelques
dizaines de mètres. En moyenne, seulement 25 % des réserves d'huile en place seront
récupérées, l'éruptivité naturelle du gisement variant selon la qualité du réservoir et la
présence plus ou moins grande de gaz. La productivité peut être accrue par injection
d'eau, de gaz ou de produits tensioactifs.
4. Les méthodes de recherche d'hydrocarbures

Prospection pétrolière
L'exploration pétrolière est une démarche à la fois intellectuelle et opérationnelle.
Pour forer « intelligemment », il faut d'abord « comprendre » le mieux possible un
bassin sédimentaire.
La géologie de surface donne une première idée de la configuration du sous-sol :
étude cartographique, analyse des sédiments, des photos par avion ou par satellite. Le
but est de déterminer la zone où les méthodes géophysiques, précises mais coûteuses,
seront le mieux utilisées. Parmi les principales méthodes figurent : la magnétométrie
(enregistreur remorqué par un avion), la mesure de la résistivité électrique des
terrains, la gravimétrie et, surtout, la sismique (qui représente 90 % du budget de
recherche).
La sismique consiste à provoquer de légers ébranlements à la surface du sol : les
ondes émises progressent à des vitesses variables selon les terrains traversés et se
réfléchissent sur les discontinuités, qui jouent le rôle d'un miroir. Les enregistrements
obtenus, véritable échographie sur les couches profondes du sol, permettent de
déterminer la disposition et la nature de ces couches, de localiser des anomalies qui
peuvent être des pièges à hydrocarbures. Le traitement des signaux par ordinateur et la
mise au point récente de la sismique « 3D » (trois dimensions), qui fournit des images
analogues aux tomographies médicales, autorisent parfois la lecture directe de la
présence d'hydrocarbures. Les ondes de choc sont provoquées par des explosifs en
zone désertique et par des camions vibrateurs opérant en série pour les régions
habitées. En mer, on a recours à l'implosion d'une bulle de vapeur, inoffensive pour
l'environnement.
5. Le forage