La mise en production du gisement

Avant de débuter la production d'hydrocarbures, les pétroliers font des calculs
de rentabilité pour prévoir quels bénéfices la compagnie pourra retirer de cette opération coûteuse. Ensuite, ils forent de nouveaux puits et construisent les installations spécifiques pour récupérer le pétrole et le gaz. Si les hydrocarbures ne remontent pas d'eux-mêmes en surface, ils utilisent des procédés dits de récupération assistée.

Deux opérateurs sur le site d'Atora, gisement pétrolier onshore situé au Gabon (Afrique), pendant la phase de cimentation, juin 2010. © Total / Dufour Marco

Planifier l'avenir
du site : une opération
délicate et
incontournable

Avant d'extraire les hydrocarbures du sous-sol
où ils sont enfouis, les pétroliers mènent des études poussées :
ils cherchent à savoir
si l'exploitation du gisement sera rentable sur le plan économique.

Ils doivent ainsi déterminer
si la vente du pétrole et du gaz couvrira les coûts engendrés pendant la durée de vie du gisement (études, construction des installations, extraction, ressources humaines) tout en générant des bénéfices suffisants.

Pour savoir si l'exploitation du gisement sera rentable économiquement, on effectue des calculs complexes.

Ces calculs de rentabilité sont complexes parce qu'ils mettent en jeu un grand nombre
de paramètres. Ils se déroulent en plusieurs phases :

   • on prend en compte toutes les données techniques telles que la profondeur et la forme
du gisement, les caractéristiques des réservoirs, la nature, la répartition et le volume
des hydrocarbures accumulés dans le sous-sol ;

   • à partir de ces données, on évalue le nombre de forages nécessaires pour exploiter
le gisement ;

   • on choisit ensuite les installations les plus adaptées au site pour les différentes étapes
de la production (forages, traitement des produits ramenés à la surface, stockage provisoire, expédition). La taille des infrastructures est fixée en fonction des données techniques connues. Parfois, les pétroliers comparent plusieurs projets avant de choisir le plus approprié (ces projets se différencient par exemple par le nombre de forages envisagé) ;

   • parallèlement, on établit une simulation de production, aussi appelée profil
de production. Cela consiste à prévoir les volumes de production du gisement, année par année, du début à la fin de l'exploitation.

Une fois terminés les calculs de rentabilité, on peut chiffrer très exactement les bénéfices qui seront réalisés grâce à la mise en production du gisement.

Faux. Même en ayant fait tous les calculs possibles, on ne peut pas prévoir
ce chiffre précisément : il dépend en partie de paramètres aléatoires, comme
le cours du baril de pétrole. En effet, qui peut dire quel sera le prix du baril quand le gisement aura atteint, par exemple, la moitié de sa durée de vie ?

De ce fait, pour savoir combien rapportera l'exploitation du gisement,
les économistes basent leurs prévisions sur des hypothèses. Il existe donc
un risque de perdre de l'argent si le contexte économique international
n'évolue pas comme prévu.

Une fois que le projet semble solide économiquement, on peut commencer la mise
en exploitation du site. En mer ou sur terre, la construction des installations implique
un vaste chantier qui s'étale sur plusieurs années.

Comment extrait-on le pétrole et le gaz présents dans le sous-sol ?

La production consiste à faire remonter vers la surface les hydrocarbures emprisonnés dans
le sous-sol. Comme les gisements sont très vastes (de plusieurs kilomètres carrés
à plus de 100 kilomètres carrés), il faut forer de nombreux puits pour récupérer tout le pétrole
et le gaz contenus dans le réservoir. On distingue deux grandes familles de puits :

   • les puits traditionnels existent depuis le XIX^e siècle et sont creusés à la verticale
du réservoir. La zone de contact entre ces puits et le gisement est relativement petite, 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 creusement de puits horizontaux fait appel à des techniques plus récentes. Étirés
en longueur, ces puits ont une surface de contact avec les réservoirs bien plus importante
par rapport aux puits verticaux. 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 aux puits verticaux traditionnels, chaque fois que la forme, la profondeur
et l'emplacement du gisement permettent leur creusement.

Pendant toute la durée de vie du gisement, les hydrocarbures arriveront en surface en passant
par le puits. L'intérieur du puits est recouvert d'un tubage inamovible, fixé en surface
par une structure cimentée, qui garantit la solidité du trou creusé dans le sol. Traversé
en permanence par des flux de pétrole et de gaz, ce tubage pourrait se retrouver bouché
par des dépôts ou attaqué par la corrosion en cours d'exploitation. C'est pourquoi
on installe dans le puits un tube amovible spécifique nommé tube de production (tubing
en anglais). En cas d'encrassement ou de corrosion, ce tube peut être changé facilement.

Pour que les hydrocarbures puissent remonter à la surface, la pression de l'air situé dans
le puits doit être nettement inférieure à la pression des fluides présents 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 ;

   • la pression du gisement peut aussi se révéler insuffisante pour que le pétrole jaillisse
en surface, surtout s'il a une consistance un peu visqueuse. On injecte alors dans le réservoir
de la vapeur d'eau, du CO₂, de l'azote ou des produits chimiques (solvants). Cela fluidifie
le pétrole tout en augmentant son volume ; il s'engouffre alors plus facilement dans le puits
de production. Ces procédés sont regroupés sous le nom de récupération assistée.

Dans tous les réservoirs, la pression diminue au fur et à mesure que le gisement se vide
de ses hydrocarbures. En fin de production, il faut systématiquement stimuler la production
grâce à la récupération assistée.