FORAGES

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On appelle forage l'ensemble des opérations permettant le creusement de trous généralement verticaux. L'utilisation principale des forages est la reconnaissance et l'exploitation des gisements de pétrole ou de gaz naturel. Les autres utilisations, qui sont nombreuses, comprennent notamment : les forages géologiques ou géophysiques pour la reconnaissance des gisements de minerais ; les forages destinés à la recherche des nappes d'eau profondes, au drainage du gaz ou de l'eau dans les exploitations minières ; les forages permettant l'injection de gaz dans des formations poreuses et perméables, pour réaliser des stockages souterrains, et ceux réalisés dans des dômes de sel, agrandis ensuite par injection d'eau douce et permettant le stockage de gaz liquéfiés comme le propane.

Dans le domaine du bâtiment et des travaux publics, les forages permettent l'injection de mortier de ciment en vue de la consolidation des piles, des appuis de ponts, des digues, etc., ainsi que la consolidation des massifs rocheux avant leur excavation, la reconnaissance du sous-sol par prélèvement d'échantillons (carottage) ce qui permet de déterminer les propriétés des différentes couches de terrain et donc le genre de fondations à adopter pour la construction des édifices. La technique du forage, quel que soit son objectif, utilise des moyens analogues à ceux des forages pétroliers.

Le forage pétrolier permet d'atteindre les roches poreuses et perméables du sous-sol, susceptibles de contenir des hydrocarbures liquides ou gazeux. Son implantation est décidée à la suite des études géologiques et géophysiques effectuées sur un bassin sédimentaire. Ces études permettent de se faire une idée de la constitution du sous-sol et des possibilités de gisements, mais elles ne peuvent déceler avec certitude la présence d'hydrocarbures. Seuls les forages pourront confirmer les hypothèses faites et mettre en évidence la nature des fluides contenus dans les roches.

La nature incertaine des fluides retenus dans le sous-sol et la complexité des dépôts sédimentaires sont la cause du nombre élevé de forages d'exploration négatifs (un sondage d'exploration productif pour douze négatifs) et de la part importante du coût des forages dans les frais de la recherche.

Architecture d'un sondage

Le profil d'un forage pétrolier dépend de sa profondeur (de quelques centaines à plus de neuf mille mètres) et de l'objectif visé. Il est défini dans le programme de forage et de tubage du puits qui précise les caractéristiques des différentes phases de forage successives entre lesquelles le trou est « tubé », c'est-à-dire cuvelé par une colonne de tubes en acier. Dans la plupart des cas, les sondages pétroliers comportent deux ou trois phases de forage qui permettent de mettre en place :

Forage et tubage

Dessin : Forage et tubage

Programme de forage et tubage 

Crédits : Encyclopædia Universalis France

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– une colonne de surface destinée à retenir les terrains de surface peu consolidés ; d'une longueur comprise entre 100 et 1 000 m, cette colonne sert en outre de support à la tête de puits ;

– une colonne technique nécessaire en cas de présence de couches ou fluides susceptibles d'empêcher la poursuite du forage (par exemple des terrains éboulants, des zones contenant des fluides à forte pression) ;

– une colonne de production si le puits est « positif », qui permet d'isoler la zone pétrolifère et à l'intérieur de laquelle sera descendu un tube d'écoulement du pétrole (tubing).

Ces diverses colonnes sont cimentées par un lait de ciment placé entre la paroi du trou et la colonne aussitôt après la descente de celle-ci.

Ces colonnes sont constituées de tubes en acier à haute résistance, de 9 à 12 m de long, terminés par des filetages spéciaux et réunis entre eux par des manchons. Leur épaisseur est de l'ordre du centimètre et leur diamètre peut varier de 1 000 à 114 mm.

Les longueurs et les diamètres des différentes phases de forage sont définis à partir des renseignements sur la nature des terrains et des fluides susceptibles d'être rencontrés au cours du forage, fournis par les géologues ou apportés par des sondages voisins.

À titre d'exemple, le programme de forage et de tubage d'un puits à 5 000 m, réalisé sur les gisements de la région de Pau, est donné à la figure. D'autre part, des forages à 2 600 m effectués dans le Sud-Ouest comporteront une colonne 9''5/8 à 800 m, une colonne 7'' à 2 200 m, une colonne perdue 4''1/2 à 2 600 m. Ces sondages sont réalisés en 30 jours environ pour un prix global de 5 millions de fran [...]

Forage et tubage

Dessin : Forage et tubage

Programme de forage et tubage 

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Forage et tubage

Forage et tubage
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Pétrole : premier forage par Drake

Pétrole : premier forage par Drake
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Trépans à molettes

Trépans à molettes
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Trépans

Trépans
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Écrit par :

  • : ingénieur (E.C.L.) coordinateur forage à l'E.N.S.P.M. F.I.
  • : Directeur de l'Ecole Nationale Supérieure du Pétrole et des Moteurs (E.N.S.P.M.), Rueil-Malmaison.

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Pour citer l’article

Didier BRIGANT, Alexandre LEBLOND, « FORAGES », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 18 mai 2022. URL : https://www.universalis.fr/encyclopedie/forages/