L'exploitation des combustibles fossiles
III. L'exploitation des combustibles fossiles.
Quels sont les outils de prospection et d'exploitation du pétrole ?
A. La prospection : à la recherche des gisements.
Aux débuts de l’exploration pétrolière, on pouvait se contenter de forer les pièges visibles en surface, en général des anticlinaux. Mais on s’est très vite rendu compte que cela ne suffisait plus : beaucoup de structures sont masquées par les dépôts de sédiments. De plus, les pièges situés sous la mer sont complètement invisibles à l’œil.
A partir des années 1930 s’est développée la méthode miracle : la sismique réflexion-réfraction.
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Principe de la sismique-réflexion et de la sismique-réfraction. En haut du document un camion vibreur, et dessous un bateau sismique. |
Les ondes sismiques sont crées artificiellement grâce à des explosifs, des décharges électriques, la chute d'un poids, ou des canons à air ou eau. Il existe trois types d'ondes enregistrées : directes , réfléchies et réfractées.Ces deux dernières existent au niveau d'un réflecteur qui sépare deux couches de nature différente (compacité, nature chimique, densité...). Des récepteurs enregistrent le temps d'arrivée des ondes : ce peut-être un hydrophone, (piezomètre qui transforme les variations de pression de l'eau en courant électrique), un OBS ( Ocean Bottom Seismometer, ensemble de sismomètres ) ou un géophone (capteur sensible à la vitesse de déplacement du sol). La sismique réflexion utilise les ondes réfléchies et permet de dresser des profils sismiques qui révèlent les différents réflecteurs du sous-sol ainsi que les structures (plis et failles). La sismique réfraction permet de déterminer la vitesse des ondes sismiques (P) donc la nature des roches traversées. |
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Les résultats de la sismique-réflexion : La structure superficielle du bassin néo-écossais. Les lignes horizontales correspondent aux réflecteurs sismiques évoqués précédemment. (source www.rncan.gc.ca) |
La structure colorée en mauve est un diapir salifère qui a migré latéralement sous le poids des sédiments. Le dôme formé par les sédiments par l'intrusion du sel est propice au piégeage des hydrocarbures. Cependant, seule de faibles quantités de gaz ont été trouvées. |
Afin d’obtenir une image plus précise et plus fiable du sous-sol, on emploie la technique de la sismique 3D beaucoup plus efficace que la 2D. Elle permet même souvent de repérer directement les hydrocarbures dans les couches géologiques. Les récepteurs sont placés en nappes afin de construire une image du sous-sol en volume.
La technique de la sismique 4D va plus loin encore, en faisant intervenir la quatrième dimension : le temps. Sur un gisement en production, on effectue plusieurs enregistrements successifs de sismique 3D, à intervalles de temps réguliers. La comparaison des enregistrements permet ensuite de suivre l’évolution du gisement pendant sa production.
Des études des forages s'ils existent, de l'histoire tectonique et sédimentaire de la région viennent compléter les données de la sismique. On précise la géométrie du réservoir et la quantité d'hydrocarbure qu'il pourrait contenir. C'est après cette approche plus systémique que l'on décide ou non de réaliser un forage d'exploration.
B. L'exploitation des gisements.
Les forages sont généralement compris entre 2000m et 4000m de profondeur. Le diamètre du trou de forage est de l'ordre de 20 à 50cm. Si nécessaire, on peut remplacer les tiges et le trépan par un carottier pour recueillir des échantillons de roches.
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Le forage Rotary. Les tiges dans le derrick (structure métallique de plusieurs mètres de haut) entraîne l'ensemble. |
Le procédé essentiel de l'exploration et de l'exploitation des gisements pétrolifères reste le forage rotary à la boue. Le forage rotary permet d'atteindre de grandes profondeurs dans de bonnes conditions techniques et de sécurité. Le trépan, instrument généralement muni de rouleaux dentés, est animé, au fond du puits, d'un mouvement de rotation par les tiges de forage, tiges d'acier cylindriques, creuses et vissées les unes aux autres jusqu'à la surface du sol. Des pompes à boue assurent une injection continue de boue dans le puits, afin d'évacuer les déblais de terrain découpés par le trépan au fur et à mesure de son avancement. Lorsqu'une certaine portion du puits a été forée, on est amené à en cuveler les parois, pour les maintenir, par la descente d'une colonne de tubes d'acier (le tubage du puit).
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C. Implications économiques et environnementales.
Il y de nombreux exemples de conséquences environnementale à traiter dans cette partie :
- Dans les conséquences environnementales de l'exploitation du charbon, on peut citer, les coups de grisou, les affaissements de terrain au dessus des mines, la pollution engendrée par les terrils.
- Au sujet du pétrole, les marées noires et les conséquences et l'exploitation des schistes bitumineux.
- La combustion du charbon et du pétrole avec les pluies acides, l'augmentation du CO2 dans l'atmosphère et les hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP).