PÉTROLEL'exploitation des gisements

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S'il incombe aux équipes de prospection de trouver des gisements, le rôle de celles qui sont chargées de la production est d'en tirer le meilleur parti. Essentiellement empirique d'abord, l'extraction des hydrocarbures, pétrole et gaz naturel, est progressivement devenue une technique étayée sur des bases scientifiques.

Dès la fin du xixe siècle, aux États-Unis, l'intuition de quelques précurseurs a ouvert la voie aux conceptions qui président aujourd'hui à la manière dont sont traités les problèmes de l'extraction du pétrole. Leurs vues ne furent, à l'époque, que peu suivies.

La création du Bureau des mines, avec une section Pétrole, ne date que de 1910. Il faut attendre 1924 pour voir naître le Bureau fédéral de conservation des gisements. Plus tard encore, à partir de 1927-1930 seulement, on découvre l'importance du gaz dissous dans le pétrole. C'est à ce moment qu'apparaissent en France, et se répandent rapidement aux États-Unis et dans le reste du monde, les procédés électriques d'exploration de la paroi des sondages.

En 1937, le Bureau des mines émet les premières recommandations pour les essais des puits à gaz. Dès lors, le besoin se fait ressentir de créer une nouvelle discipline pour l'étude des gisements pétrolifères : le reservoir engineering ou étude des gisements, qui conduit aux normes d'une exploitation rationnelle au niveau technique aussi bien qu'économique. Les méthodes qui sont mises en jeu progressent d'une façon constante grâce à toutes les innovations scientifiques dont elles bénéficient et qu'elles engendrent quelquefois. Ainsi les producteurs de pétrole tendent-ils vers l'un de leurs buts fondamentaux : augmenter les taux d'extraction.

À présent, en effet, on n'extrait guère que 30 p. 100 des quantités de pétrole présentes dans les gisements. Pour le gaz naturel, au contraire, ce taux moyen est de l'ordre de 90 p. 100. Augmenter le taux moyen d'extraction pour la production mondiale de 1 à 2 p. 100 serait un incontestable progrès ; le faire passer de sa valeur actuelle à 45 p. 100 permettrait de disposer de ressources supplémentaires de l'ordre de 75 milliards de tonnes, soit une quantité comparable aux réserves extractibles connues (138 milliards de tonnes en 1991). Innovations scientifiques et techniques, amélioration des méthodes et des matériels mis en jeu permettent de résoudre de nouveaux problèmes comme ceux de l'extraction des hydrocarbures se trouvant soit à de grandes profondeurs (plus de 6 500 m), soit dans le sous-sol des mers, ou enfin dans celui des régions polaires.

Les progrès techniques permettent maintenant de commencer à produire dans des conditions acceptables les pétroles bruts lourds, c'est-à-dire les hydrocarbures de densité supérieure à 0,9 et surtout de viscosité dans le gisement supérieure à 100 centipoises. Ces pétroles bruts, très peu mobiles, peuvent aller jusqu'au stade de bitumes quasi solides. Les quantités connues de pétroles bruts lourds sont considérables : plus de 300 milliards de tonnes, dont plus de la moitié dans deux pays, Venezuela et Canada. La part des pétroles bruts lourds dans la production et dans les réserves récupérables ira donc en augmentant dans les années futures.

Caractères des gisements d'hydrocarbures

Parties constitutives d'un gisement

Un gisement d'hydrocarbures est composé schématiquement d'un réceptacle, roche-réservoir, clos à la fois par une couverture formée d'une roche étanche et par une disposition favorable du sous-sol appelée piège. Les formes de pièges sont nombreuses. La plus connue d'entre elles est l'anticlinal (cf. pétrole - L'exploration pétrolière).

Pour constituer un réservoir exploitable, une roche doit présenter deux qualités : offrir conjointement aux hydrocarbures l'espace nécessaire pour en accueillir un volume suffisant et la possibilité pour ces fluides de se mouvoir sans perte de charge excessive. En d'autres termes, cette roche doit être douée de porosité et de perméabilité. Sables et grès plus ou moins grossiers, calcaires fissurés plus ou moins dolomitisés sont des réserves typiques. Le volume intérieur, soit intergranulaire, soit matriciel, est toujours occupé à la fois par les hydrocarbures et par de l'eau. Cette eau interstitielle est minéralisée. Elle est fossile et généralement contemporaine des hydrocarbures qu'elle accompagne, d'où son qualificatif d'eau « connée ». La roche est imprégnée par ces fluides, comme l'est une éponge par l'eau. Il n'existe pas de poches.

Un réservoir peut être formé d'une seule couche imprégnée, mais il est souvent constitué de plusieurs couches qui alternativement le sont ou ne le sont pas. Outre l'eau interstitielle, la plupart des gisements comportent un ou plusieurs niveaux aquifères. Ces derniers sont dits ouverts ou fermés suivant qu'ils sont ou non en communication avec des eaux de surface. Ces eaux peuvent entourer la base du réservoir (eau de bordure) ou être sous-jacentes à ce dernier. Ces deux dispositions sont souvent présentes simultanément. La partie supérieure de certains réservoirs pétrolifères comporte une zone imprégnée exclusivement d'hydrocarbure à l'état gazeux : c'est une calotte de gaz libre. Ce dernier est à distinguer du gaz qui, sous les conditions de température et de pression du gisement, se dissout dans le pétrole. Le volume de ce gaz dissous peut, sous les conditions de surface, s'élever à plusieurs centaines de fois le volume du liquide qui le contient. C'est le gaz « fatal » ou gaz associé à la production.

Un même piège peut contenir plusieurs gisements de natures variées à des profondeurs différentes. Chaque gisement se distingue par des caractères spécifiques. Il n'est, en la matière, que cas particuliers. Ce que l'on désigne par « champ » peut comprendre un ou plusieurs gisements voisins ou superposés situés dans une même entité structurale ou dans un ensemble de structures qui font l'objet d'un dispositif commun d'exploitation.

Étude des gisements

Les étapes successives à franchir pour aboutir à une exploitation rationnelle sont : l'acquisition d'une connaissance aussi complète que possible des caractères du gisement ; le choix de la méthode d'exploitation la plus efficace en fonction de ces derniers et de l'évolution probable de la situation économique ; le contrôle continu des résultats obtenus par l'application de la méthode d'exploitation choisie et l'ajustement de cette dernière si besoin est. L'acquisition de toutes les données nécessaires à la connaissance d'un gisement est une tâche complexe et difficile. Elle suppose non seulement l'exécution d'un grand nombre de mesures réparties dans le temps, mais aussi l'interprétation de l'interaction des facteurs que ces mesures représentent. La géologie de production, qui utilise certaines méthodes de la géologie et de la physique, permet d'acquéri [...]

Pétrole : mise en production d'un puits

Tableau : Pétrole : mise en production d'un puits

Facteurs entrant dans le programme de mise en production d'un puits. 

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Pétrole : mise en production d'un puits

Pétrole : mise en production d'un puits
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Pompes à pétrole, Caofeidian, province du Hebei, Chine

Pompes à pétrole, Caofeidian, province du Hebei, Chine
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  • : ingénieur diplômé de l'École spéciale des travaux publics, Paris, et de l'École nationale supérieure du pétrole, assistant du président-directeur général, Société de recherches et d'exploitation pétrolières Esso
  • : ingénieur diplômé de l'E.N.S.E.M. de Nancy et de l'E.N.S.P.M., ingénieur économiste à l'Institut français du pétrole, Rueil-Malmaison
  • : ancien élève de l'École polytechnique, ingénieur, docteur, directeur des procédés d'exploitation des gisements, Institut français du pétrole, Rueil-Malmaison

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Pour citer l’article

Yves BARBIER, Daniel CHAMPLON, Pierre SIMANDOUX, « PÉTROLE - L'exploitation des gisements », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 01 décembre 2021. URL : https://www.universalis.fr/encyclopedie/petrole-l-exploitation-des-gisements/