L’exploitation du gisement d’hydrocarbures

Des puits de production verticaux ou horizontaux

Comme les gisementsUn gisement est une accumulation de matière première (pétrole, gaz, charbon, uranium, minerai métallique, substance utile…)... sont très vastes (de plusieurs kilomètres carrés à plus de 100 kilomètres carrés), il faut forer des puitsDésigne la cavité cylindrique creusée dans le sous-sol par un forage... de façon à récupérer le maximum d’hydrocarburesLes hydrocarbures sont des composés chimiques dont les molécules sont constituées d'atomes de carbone et d'hydrogène... . 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 tubageLa paroi d'un trou de forage est fondamentalement instable du fait du différentiel de pression... inamovible, doublé d’un tube de production, qui peut être changé en cas d'encrassement ou de corrosionAltération d'un matériau sous l'effet de facteurs physiques ou physico-chimiques... .
 

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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 « déplétionDans le domaine pétrolier, la déplétion désigne l'épuisement progressif d'un gisement pétrolier ou gazier du fait de son exploitation... naturelle ».
• si la pression du gisement pétrolier se révèle insuffisante pour que le pétrolePétrole non raffiné. 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 assistéeLa récupération assistée des hydrocarbures désigne toutes les méthodes permettant d'améliorer la production initiale par déplétion naturelle... . Il existe deux techniques principales : le pompageLe pompage est une technique de récupération assistée du pétrole et du gaz... 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 barilUnité de mesure de volume de pétrole brut qui équivaut à environ 159 litres (0,159 m3)... 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 offshoreTerme anglais désignant les zones et les opérations d'exploration ou d'exploitation pétrolières en mer... . 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 Ghawar¹ ;
• l’eau des rivières et des estuaires ;
• l’eau des aquifèresUn aquifère est une formation géologique (ou une roche) réservoir contenant une nappe d'eau souterraine... , les eaux usées domestiques et industrielles.

Source

(1)    IFP-EN – L’eau dans la production de carburant