Décryptages
Observations et mesures pendant le forage
L’objectif d’un forage est de confirmer la présence d’hydrocarbures (pétrole et/ou gaz) dans un prospect. Cette détection peut se faire en continu par diverses méthodes qualitatives et quantitatives, qui vont de l’observation directe des déblais de forage à des mesures plus sophistiquées.
Les méthodes dites « directes »
Pendant le forageUn forage consiste à creuser un trou dans le sous-sol grâce à une machine adaptée... d'un site, les géologues disposent de plusieurs techniques, dites « directes », pour détecter la présence d'hydrocarburesLes hydrocarbures sont des composés chimiques dont les molécules sont constituées d'atomes de carbone et d'hydrogène... :
- L’analyse du fond gazeux. Lors du forage, de petites quantités de gaz méthane sont libérées en permanence : c'est le fond gazeux, dissous dans la boue de forageLa boue de forage est le fluide qui circule de haut en bas à l'intérieur des tiges et de bas en haut dans l'annulaire... . Celui-ci est analysé pendant toute la durée de l'opération. S'il est stable ou si la quantité de gaz libéré reste proportionnelle à la vitesse d'avancement du forage, rien n’indique la présence d’une quelconque accumulation d’hydrocarbures ; si sa valeur augmente régulièrement ou brusquement, cela signifie que le forage s’approche ou est peut-être déjà entré dans un réservoir à hydrocarbures.
- L’examen des déblais de forage. Ce sont les morceaux de roche broyée qui remontent avec la boue pendant le forage. Les géologues les récupèrent sur des tamis vibrants, les lavent de la boue qui les imprègne. Les déblais passent ensuite sous une lampe à rayons ultraviolets, s’ils émettent une fluorescence de couleur blanche, jaune ou orangée (de façon directe ou indirecte, c'est-à-dire après avoir pulvérisé les déblais puis placé dans une éprouvette avec un solvant organique), c’est que les déblais contiennent des hydrocarbures.
- Le carottageLe carottage est une technique permettant de récupérer un échantillon cylindrique de roche (une carotte) au cours d'un forage... . Si les géologues estiment que l'outil de forage vient d’entrer dans un réservoir, ils peuvent décider de réaliser un carottage. On remonte alors le train de tiges Pendant un forage, le train de tiges constitue l’ensemble continu de tiges reliant la surface au trépan. et on remplace l’outil de forage par un carottier. Cet outil creux, de forme cylindrique et d’une longueur de 9, 18 ou 27 mètres, découpe la roche en douceur sans la broyer. On peut ainsi remonter à la surface un cylindre d’échantillon rocheux, la carotteÉchantillon cylindrique de roche que l’on prélève en cours de forage... , analysée pour définir si elle contient du pétrolePétrole non raffiné. ou du gaz. Ces carottes sont très utiles pour déterminer les caractéristiques de la roche-réservoir et calibrer les diagraphies différées.
- Le test de formation. Il consiste à isoler une portion du trou libre ou tubé et perforé dans laquelle on abaisse la pression, ce qui provoque la venue du fluide contenu dans le réservoir testé. On peut ainsi ensuite récupérer des échantillons de ces fluides pour les analyser.
Le forage s’accompagne de très nombreuses observations et mesures avant de prendre la décision de production.
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Les mesures indirectes ou « logs »
Mais les méthodes directes ne donnent pas d'indications quantitatives suffisantes sur les hydrocarbures présents dans la roche, ni sur les caractéristiques physiques du réservoir, qui sont des éléments essentiels pour calculer l’exploitabilité du gisementUn gisement est une accumulation de matière première (pétrole, gaz, charbon, uranium, minerai métallique, substance utile…)... . Pour mesurer ces paramètres, on a recours à des méthodes d'exploration dites « indirectes ».
Elles constituent ce qu’on appelle les « diagraphies différées » ou « logs ». Il s'agit de mesures réalisées après chaque phase du forage et avant la pose du tubageLa paroi d'un trou de forage est fondamentalement instable du fait du différentiel de pression... . L’interprétation de ces mesures permet notamment de connaître :
- la nature des roches traversées (lithologie et vitesse de propagation du son dans ces roches) ;
- la porositéLa porosité est la mesure en pourcentage volumique de la quantité de vide existant entre les éléments minéraux constitutifs d'une roche... des roches réservoirs, c'est-à-dire la proportion d'espace vide au sein de ces roches. Cette information est primordiale car ce sont les interstices du réservoir qui abritent le pétrole et le gaz ;
- la saturation des roches réservoirs traversées, c'est-à-dire la proportion relative d’eau et d’hydrocarbures présents dans le réservoir (il y a toujours une certaine quantité d’eau résiduelle dans un réservoir à hydrocarbures) ;
- la température des fluides des différents réservoirs et la radioactivitéDécouverte en 1896 par le physicien français Henri Becquerel, la radioactivité est un phénomène naturel...
naturelle de la roche, indice de la qualité de certains réservoirs.
Tous ces éléments sont essentiels pour calculer l’exploitabilité du gisement et donc prendre la décision de lancer la production.