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Tendances actuelles et perspectives d'avenir

Pour des raisons évidentes de rentabilité, les opérateurs pétroliers ont commencé par explorer et mettre en production les gisements proches des côtes et par faible profondeur d'eau. Les techniques correspondantes sont maintenant parfaitement éprouvées. L'évolution logique a été de s'intéresser ensuite à des profondeurs d'eau croissantes et à des zones d'accès de plus en plus difficile, nécessitant des investissements de plus en plus importants.

En abordant les grandes profondeurs au cours des années 1975-1980, la question s'est posée de continuer à mettre hors d'eau les têtes de puits et les équipements connexes en les regroupant sur le pont d'une grande plate-forme (de type TLP ou barge flottante) ou de concevoir des têtes de puits susceptibles de rester au fond, pour tenter de s'affranchir de la plate-forme émergente. La tendance actuelle va nettement dans le sens des têtes de puits sous-marines car c'est la seule technologie qui permette les développements par mers très profondes.

Parallèlement, si une étape vers les zones arctiques a déjà été franchie avec le champ d'Hibernia, des perspectives intéressantes se dessinent maintenant pour l'exploitation de gisements situés dans des régions encore plus exigeantes.

Production par têtes de puits sous-marines

Dès la fin des années 1960, des études et des essais ont été entrepris pour tenter de garder au fond de l'eau la tête de puits avec ses vannes de contrôle. Les puits sont alors reliés, par des canalisations souples et des ombilicaux de commande, aux équipements de traitement placés sur la plate-forme de production. Ces têtes de puits sont beaucoup plus complexes que celles qui sont hors de l'eau et supportées par une plate-forme fixe ou flottante ; et leur entretien, plus coûteux, nécessite des moyens d'intervention sous-marine appropriés. Par contre, les économies sur le coût de la plate-forme sont importantes, car il n'est plus nécessaire de relier celles-ci avec le fond par des conduites verticales rigides.

Cette technique de têtes de puits sous-marines est la solution de base pour les grandes ou très grandes profondeurs – de 1 000 à 2 000 mètres – où existent de nombreuses réserves prouvées. Elle est aussi intéressante, dans des profondeurs d'eau moyennes, pour des champs marginaux ne nécessitant que quelques puits reliés à une plate-forme existante sur le champ principal distant de quelques kilomètres.

Cette technique s'est développée dans le courant des années 1980, où plus de 500 têtes de puits sous-marines ont été installées, notamment en mer du Nord et au Brésil. Elle n'a cessé de se propager par la suite. Par exemple, au large des côtes du Brésil, où la pente du plateau continental est très raide, ce concept a permis de mettre en production de nouveaux champs en mer très profonde, en les raccordant à des champs déjà exploités en amont.

Cette méthode bien maîtrisée est maintenant en concurrence avec une technologie plus élaborée, dite de « séparation sous-marine », qui consiste à regrouper autour des têtes de puits sous-marines les appareils tels que le séparateur et les pompes qui sont nécessaires pour transformer le pétrole brut en produits possibles à évacuer habituellement placés sur la plate-forme de forage-production. Cette solution a été retenue, par exemple, dans le golfe du Nigeria, pour le futur champ de Pazflor (1 200 m de profondeur), avec un objectif de production en 2012. Elle est couplée avec une FPSO existante située à quelque 30 kilomètres.

Le développement de ces conceptions du « tout au fond » bénéficie de progrès dans la maîtrise des techniques de transport sur une grande distance pour l'écoulement polyphasique des produits sortant directement du puits.

Pour les champs importants, les puits peuvent être déviés et regroupés dans une structure sous-marine comprenant tout un réseau de collectes et de vannes, réseau appelé « manifold ». Celui-ci est alors raccordé par conduites et ombilic au centre de production principal. Les conduites sont raccordés entre le fond et la surface par des liaisons flexibles s'adaptant aux mouvements du support flottant.

De nombreuses solutions ont été mises au point, permettant la télécommande de vannes et d'autres équipements sous-marins. La conception modulaire de ces équipements permet d'en assurer l'entretien et la réparation en remplaçant les modules défectueux, de préférence sans l'intervention de plongeurs.

Ces différentes options restent toutefois onéreuses. Par exem [...]

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Plate-forme pétrolière Hibernia

Plate-forme pétrolière Hibernia
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Offshore : types d'installations pétrolières

Offshore : types d'installations pétrolières
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Plate-forme pétrolière flottante

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Écrit par :

  • : directeur adjoint de recherches et développement de l'E.T.P.M. (travaux pétroliers maritimes)
  • : professeur honoraire, École centrale, Paris

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Pour citer l’article

Bernard ANDRIER, Philippe OZANNE, « OFFSHORE - Installations offshore », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 27 janvier 2022. URL : https://www.universalis.fr/encyclopedie/offshore-installations-offshore/