L'exploration pétrolière est le première phase qui permet la découverte du pétrole dans les profondeurs.
Les géophysiciens sont les principaux acteurs de la découverte grâce notamment à la sismique réflexion qui consiste à réaliser une véritable écographie du sous-sol.
Un choc à la surface du sol produit des ondes sonores qui se réfléchissent et se réfractent dans le sous-sol.
Camions vibreurs lors d'une opération sismique dans le champ de kkaegaya en Russie en Artique
(source : Planète-énergie)
En passant d'une couche à une autre, leurs propagations se trouvent modifiées.
Le géophysicien, à l'aide d'un série de micros très sensibles appelés "géophones", écoute et enregistre l'écho des ondes depuis la surface.
Vue d'un géophone et d'un boitier de collecte lors d'une campagne sismique
(source : Planète-énergie)
Schéma du principe de la sismique
(source : IFP)
Les reconnaissances de terrain n'étant pas praticable en mer, on utilise systématiquement les méthodes sismiques. Et comme, un navire se déplace aisément dans toutes les directions, les mesures sismiques sont plus faciles à réaliser en mer qu'à terre.
Acquisition sismique en mer dans la camps de palanca (angola)
(Source : Planète-énergie)
Les enregistrements sismiques recueillis par le géophysicien sont traités par de puissants ordinateurs. On obtient alors des images en deux ou trois dimensions des strates qui constituent le sous-sol. Ces imageries sismiques sont analysées, étudiées pour savoir si certaines couches sont suceptibles de contenir des hydrocarbures.
Image d'une salle d'étude de couches géologiques
(Source : Planète-énergie)
Une fois l'étude des sols terminée et concluante, les géophysiciens décident de mettre en place un forage d'exploration qui coûte très cher, au minimum 3 à 4 millions à terre et 20 à 60 millions en mer. Mais cela peut dépasser les 100 millions d'euros pour des forages très profond ou dans des conditions difficiles.
Celui-ci consiste à creuser un trou qui atteint le plus souvent deux à quatre milles mètres de profondeur dans le but de localiser le réservoir et d'apporter une information complèmentaire sur les couches.
Schéma de l'ensemble du matériel permettant le forage d'exploration
(Source : Fluideconcept)
Pour creuser, on utilise des tiges de forage d'une longueur de 9 mètres tenues par un dérrick qui est une tour métallique d'une trentaine de mètres de hauteur qui sert à introduire les mèches de forage.
Au bout de la première tige de forage, on installe un trépan muni de dents ou des pastilles très dures qui attaquent la roche en tournant à grande vitesse et qui permet de la broyer en petits morceaux.
Une tête de forage placée au bout des tiges pour broyer la roche
(Source : Wikipedia)
Vue de la tête de forage ou trépan au bout de d'une ligne de tige
(Source : Planète-énergie)
Pour éviter l'éffondrement du trou, on pose un tubage, un gros cylindre creux en acier, sur toute la longueur du trou.
Dans le tubage, on envoie de la boue qui refroidit l'outil de forage, aide à attaquer la roche, évite que le trou s'éffondre mais elle permet aussi de remonter les débris. Elle est composée généralement d'eau et d'argile mais sa composition varie en fonction du terrain traversé.
Parfois, le géologue ordonne un carrotage lorsqu'il pense que le forage traverse un réservoir.
Cette technique consiste à remonter le train de tige et remplacer l'outil de forage par un carrotier qui cette fois ne broie plus la roche mais découpe doucement et avale un cylindre de roche qu'on remonte.
La carrote est très utile car elle permet de voir si la zone traversée contient des hydrocarbures et permet de mesurer directement les caractéristiques des réservoirs.
Après avoir forer un premier puit concluant, il faut encore forer plusieurs puits aux alentours pour bien connaître le gisement et réduire les incertitudes.
L'exploration est une étape déterminante. Néanmoins, seul un forage sur quatre aboutit à une mise en exploitation.
Scanner d'une carotte pour savoir si elle contient des hydrocarbures
(Source : Planète-énergie)