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Chimie Industrielle Pr. Anbaoui Jabry Zoubida Première partie Recherche de pétr

Chimie Industrielle Pr. Anbaoui Jabry Zoubida Première partie Recherche de pétrole - Champs pétrolifères Il y a certainement beaucoup plus de 50 siècles que le pétrole est connu dans le monde. Cela n’a rien d’étonnant puisque certains gisements étaient presque à fleurs de sol et des dégageaient des vapeurs inflammables pour les signaler. Les peuples bibliques et chinois l’utilisaient il y a 5 à 6000 ans pour l’éclairage ainsi que pour la cuisson des aliments. Il a fallu attendre 1859 , date du 1er sondage par DRAK aux USA pour que les quantités obtenues puissent faire l’objet d’une véritable industrie puisque aujourd’hui elle est devenue un véritable enjeu politico- économique. Origine du pétrole De nombreux savants se sont penchés sur l’origine du pétrole. -Deux théories sont nées: 1-Celle d’origine minérale défendues par des savants tels que Moissan et Sabatier. 2-Celle d’origine Organique défendue par Engler et Hofer C’est cette dernière théorie qui est considérée aujourd’hui comme étant la plus vraisemblable. Engler et Hofer ont obtenu au laboratoire des hydrocarbures à partir de poissons et de végétaux. La présence de bactéries, d’azote, de soufre et parfois de phosphore dans les pétroles naturels , ainsi que la présence générale d’eau salée en bordure des gisements de pétrole sont donc autant d’arguments pour la théorie organique. Formation des gisements de pétrole Une fois le pétrole formé dans la roche mère, il a été soumis à plusieurs forces: - Le poids exercé par les sédiments, - Les forces géologiques ect Le pétrole a donc tendance à migrer c’est-à-dire à se frayer un chemin à travers les roches les plus perméables ou fissures existante à l’intérieurs de ces roches. La migration se termine lorsqu’elle atteint un piège. Le pétrole s’accumule dans une roche poreuse ou roche magasin ou roche réservoir. Au dessus , il y a une couche imperméable sui empêche le pétrole de migrer vers la surface : C’est la couverture du gisement. 2 types de gisements -Les gisements structuraux: C’est la forme du terrain qui a provoqué l’accumulation des hydrocarbures dans les pièges. -Les gisements stratigraphiques: C’est la variation de la nature de la roche réservoir qui devenant imperméable qui est responsable de l’accumulation du pétrole. Ce gisement est beaucoup plus difficile à mettre en évidence que le premier. Méthodes de prospections 1-Prospection géologique: La sinuosité des couches profondes du terrain se prolonge sur les terrains affleurant en surface , on peut alors par étude détaillée reconstituer la forme des pièges profonds. Il arrive fréquemment qu’une étude géologique des surfaces ne soit pas possible , la forme des terrains profonds étant masquée par des terrains plus récents 2- Prospection géophysique Le perfectionnement des méthodes que pratiquent les observatoires géophysique pour l’étude de la physique du globe ainsi que le matériel qui sert à leur mise en œuvre ont permis à faire des pas de géants. Exemple méthode gravimétrique et méthodes magnétiques. Elles donnent des résultats quantitatifs du gisement. 3- Prospection électriques et telluriques: Découvertes par le savant français Schlumberger , ces méthodes utilisées comme les précédentes( techniques de 1ere investigation). La base commune de ces deux méthodes électriques et telluriques est la différence des résistivités des terrains sédimentaires lorsqu’ils sont parcourus par des courant électriques pour la première et par des courants courant naturels pour les seconds. 3-Prospection sismique: Elle donne des résultats quantitatifs, elle est largement utilisée. Il existe deux catégories de prospection sismique: - La sismique réflexion - La sismique réfraction La sismique réflexion, C’est une véritable “méthode miracle”, qui s’est développée à partir des années 1930, afin de localiser plus efficacement de nouveaux gisements de pétrole prometteurs. Dans la sismique réflexion , Une charge de quelques Kg d’explosifs est mise à feu dans un puits creusé à faible profondeur. Les ondes sonores crées par l’explosion se propagent à travers des ondes réfléchies sur les terrains de nature différentes ( ex: la surface de séparation d’une marne et d’un calcaire). Les ondes réfléchies sont accueillies en surface par une séries de sismographes alignés ainsi que le lieu de l’explosion sur le profil. Principe de la sismique-réfléxion : - 1) A partir d'une explosion ou d'une masse tombant sur le sol, on émet des ondes dans le sol. - 2) Ces vibrations se propagent dans toutes les directions. - 3) Dès lors qu’elles rencontrent une couche géologique, une partie des ondes se réfléchissent et repartent vers la surface. Une autre partie d’entre elles se réfracte, continuant à aller plus profondément, jusqu’à rencontrer une seconde couche géologique. Le processus se répète ainsi de suite. 4) En plaçant des récepteurs très sensibles : les géophones, à distance de l’émetteur, on récupère et on enregistre donc toute une série complexe d’ondes : Les premières à arriver sont celles qui se sont déplacées en surface, puis viennent celles qui se sont réfléchies sur la première couche géologique, puis celles réfléchies sur la suivante, et ainsi de suite. On mesure de la sorte le temps qu’a mis une onde réfléchie sur une couche géologique pour se déplacer de l’émetteur au récepteur. En déplaçant émetteur et récepteur de nombreuses fois, on parvient à construire une image en temps et à deux dimensions (2D) du sous-sol et des couches géologiques. 5) On émet ensuite des hypothèses sur les vitesses de propagation des ondes dans les différentes couches, ce qui permet de construire une image en profondeur, celle qui intéresse le plus les géologues et les foreurs. A partir de cette image, on réalise ensuite une coupe géologique plus parlante. En utilisant toute la série de ces images 2D en temps et en profondeur, on dresse des cartes du sous-sol pour évaluer les pièges à hydrocarbures. Cette technique est “plus facile”, car il n’y a pas d’obstacle naturel au déplacement de l’émetteur et des récepteurs d’ondes. La "couche" d'eau est considérée comme une couche rocheuse homogène, très facile à pénétrer. Afin d’obtenir une image plus précise et plus fiable du sous-sol, on emploie la technique de la sismique 3D plus chère, mais 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 (en trois dimensions). 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. Vérification des hypothèses A la fin des études sur une zone, géologues et géophysiciens ont réalisé la carte géologique, ont établi l'imagerie 2D, 3D voir même 4D du sous-sol, et ont défini un certain nombre de prospects. Pour chaque prospect, ils ont calculé une fourchette de réserves potentielles (celles-ci ne peuvent pas êtres calculées précisément) de pétrole et de gaz. Les réserves représentent la part de l’accumulation que l'on va pouvoir extraire et ramener à la surface pour l’exploiter. Actuellement, une campagne de prospection sur six est un succès : parmi six puits forés à titre exploratoire, un seul est déclaré productif et peut servir à l'extraction de pétrole. Les autres n'en contiennent pas ou trop peu pour être rentables aux vues du prix du baril. Forage a) Emplacement du forage Après avoir mené différentes études géologiques et géophysiques, les experts ont déterminé l'emplacement théorique d'un piège à pétrole, « le prospect ». Afin de confirmer les théories, il faut à présent forer, c'est-à-dire percer en profondeur, afin de confirmer la présence d'hydrocarbures. « Dans cette partie, nous nous intéresserons uniquement au forage vertical terrestre, conscients que d'autres types de forages existent tels le forage horizontal sur terre, ainsi que diverses autres techniques d'extraction en mer ». • b) Principe du forage "Rotary" Afin d'accéder directement à la poche contenant les hydrocarbures, les foreurs vont devoir réaliser un " trou de forage ". En 430 avant JC, les Chinois foraient déjà les premiers puits à l'aide d'une tige de bambou : la pointe cognait la terre et perçait le sol. Cette technique fut utilisée pendant des siècles avec quelques variations sur les outils. Actuellement, la méthode de forage généralement utilisée est celle du " Rotary ", bien plus rapide et efficace. Cette méthode consiste tout d'abord à mettre en place un " appareil de forage " (voir schéma plus bas). Celui-ci est très cher, coûtant 3 millions d'euros en moyenne. La première étape est la mise en place du " Derrick " de forage, une tour métallique de 30m de haut en moyenne, servant à introduire verticalement les " tiges de forage " (4). outil de forage (5), tiges de forage (4). tubage (3) ciment (2) train de tiges (1) train de tiges (1) Le trou de forage aura généralement une profondeur comprise entre 2000 et 4000 mètres. Exceptionnellement, certains forages dépassent les 6000 mètres, et l'un d'eux a même dépassé les 11 000 mètres. Cela nous amène à dire que certains gisements peuvent être enfouis à une profondeur équivalente uploads/Industriel/ chimie-industriel-zobida.pdf