Exploitation gazière et respect de l’environnement

Répondre aux exi­gences des mar­chés de l’éner­gie, de plus en plus éle­vées et sou­vent très spé­ci­fiques implique d’innover en per­ma­nence. Les solu­tions doivent per­mettre de mini­mi­ser l’impact envi­ron­ne­men­tal de l’exploration. L’a­ve­nir passe par des tech­no­lo­gies numé­riques qui per­mettent un contrôle en conti­nu des installations. 

L’his­toire de l’exploitation gazière est jalon­née par une série de défis qui ont été rele­vés un à un. Il y a d’abord eu Lacq avec un gaz très sul­fu­ré et sous haute pres­sion et appa­rem­ment impos­sible à extraire : il a fal­lu inven­ter la pre­mière connexion étanche en milieu très corrosif. 

« La fin du “gaz facile” implique d’explorer des zones de plus en plus difficiles d’accès »

La valeur de cette inno­va­tion se confir­me­ra rapi­de­ment par son uti­li­sa­tion sur le champ géant de Gro­ningue. La fin du « gaz facile » implique d’explorer des zones de plus en plus dif­fi­ciles d’accès et dans des condi­tions de plus en plus extrêmes, tout en opti­mi­sant les coûts. 

Les puits vont deve­nir plus pro­fonds, plus déviés, avec des tubu­laires sou­mis à des contraintes méca­niques et des tem­pé­ra­tures tou­jours plus importantes. 

Pour tirer par­ti des gise­ments de la mer du Nord, il faut des ins­tal­la­tions encore plus per­for­mantes, avec des connexions capables de résis­ter à des pres­sions allant jusque 1 000 bars. En 2008, l’histoire conti­nue et amène le déve­lop­pe­ment de connexions – aus­si résis­tantes que le tube – garan­tis­sant l’étanchéité sous des tem­pé­ra­tures allant jusque 250 °C.

Cette élé­va­tion du niveau de per­for­mance méca­nique a aus­si pour consé­quence la garan­tie d’un meilleur res­pect de l’environnement.

DES PROGRÈS QUI PROFITENT À D’AUTRES SECTEURS

Ces tech­no­lo­gies déve­lop­pées sur les aciers et les connexions file­tées sont aus­si trans­po­sées aux tubes uti­li­sés dans les champs de pétrole et gaz sous-marins pour le trans­port du pétrole et gaz depuis le fond de l’eau jusqu’à la sur­face (les risers).

Ces tubes doivent pou­voir être assem­blés rapi­de­ment en sur­face pour être connec­tés aux ins­tal­la­tions sous-marines et garan­tir les plus hauts niveaux d’étanchéité (2 000 bars) pour assu­rer l’intégrité des ins­tal­la­tions et la pro­tec­tion de l’environnement.

Ils doivent aus­si résis­ter aux cou­rants marins qui exercent de fortes sol­li­ci­ta­tions dyna­miques et répé­tées pen­dant toute la période d’utilisation, qui dure­ra géné­ra­le­ment plu­sieurs années. 

LES DÉFIS DES GAZ DE SCHISTE

Dans les années 2000, le déve­lop­pe­ment expo­nen­tiel des gaz de schiste aux États- Unis a créé des défis nou­veaux concer­nant le forage qui ne se mesure pas en dizaines ou cen­taines de puits comme dans les opé­ra­tions dites conven­tion­nelles, mais en dizaine de milliers. 

L’intégrité de toute la chaîne doit être res­pec­tée pour assu­rer la sécu­ri­té de ces très nom­breux puits. Cet impé­ra­tif induit cer­taines contraintes sur les équi­pe­ments tubu­laires du puits. 

Ces puits ont une longue par­tie hori­zon­tale, sou­vent com­prise entre 1 000 et 2 500 m, qui imposent aux tubes de résis­ter à la cour­bure, au couple pour la rota­tion de la colonne pen­dant l’installation et de pré­sen­ter un encom­bre­ment faible. Le tubu­laire de pro­duc­tion doit résis­ter à une pres­sion plus impor­tante pen­dant la phase de frac­tu­ra­tion hydraulique. 

Enfin, la très forte den­si­té de puits néces­saires pour extraire ces hydro­car­bures pié­gés dans les schistes appelle à limi­ter autant que pos­sible les coûts de forage et donc de réduire la quan­ti­té de tubu­laires autant que pos­sible et la lar­geur du forage. 

DEUX ANS DE DÉVELOPPEMENTS INTENSES

Il nous a fal­lu moins de deux ans pour répondre à ces nou­veaux besoins en déve­lop­pant des nuances d’aciers spé­ci­fiques et plus éco­no­miques qui s’ajustent au mieux aux contraintes de cor­ro­sion et de résis­tance en pres­sion deman­dées par les forages de gaz de schiste. 

En paral­lèle, des connexions adap­tées – notam­ment conçues pour res­ter étanches lors des injec­tions d’eau sous haute pres­sion néces­saire à la frac­tu­ra­tion hydrau­lique et opti­mi­ser la résis­tance méca­nique (couple, ten­sion) tout en gar­dant un encom­bre­ment mini­mum – vont être conçues et testées. 

Ces solu­tions intègres, robustes et très com­pé­ti­tives ont été, et sont encore, lar­ge­ment uti­li­sées dans la « révo­lu­tion du gaz et pétrole de schiste » en Amé­rique du Nord depuis 2008. 

DES SOLUTIONS RESPECTUEUSES DE L’ENVIRONNEMENT

Actuel­le­ment, l’industrie para­pé­tro­lière conçoit des solu­tions inno­vantes pour mini­mi­ser l’impact envi­ron­ne­men­tal de l’exploration et de la pro­duc­tion du gaz tout en aug­men­tant sa pro­duc­ti­vi­té. Le vis­sage des tubu­laires de forage a jusqu’à pré­sent néces­si­té l’emploi de graisses spé­ci­fiques comme lubrifiant. 

“ Il nous a fallu moins de deux ans pour répondre à ces nouveaux besoins ”

Mais, récem­ment ont été mises en œuvre des tech­no­lo­gies per­met­tant le vis­sage sans graisse. Cette source de pol­lu­tion est donc sup­pri­mée et les déter­gents pour la net­toyer ne sont plus néces­saires. Les volumes d’eau pour ôter la graisse sont dès lors économisés. 

Les plus strictes régle­men­ta­tions envi­ron­ne­men­tales sont éga­le­ment res­pec­tées. De plus, sur la pla­te­forme de forage les gains de temps sont signi­fi­ca­tifs en ins­pec­tion et vis­sage des connexions : par exemple, pour un forage en off­shore pro­fond le gain est de 10 % de la valeur des tubes. 

Le déve­lop­pe­ment expo­nen­tiel des gaz de schiste aux États-Unis a créé des défis nou­veaux concer­nant le forage qui se mesure en dizaine de mil­liers de puits.

TECHNOLOGIES NUMÉRIQUES

La nou­velle vague d’amélioration de la per­for­mance opé­ra­tion­nelle et envi­ron­ne­men­tale des solu­tions tubu­laires de forage sera en par­tie fon­dée sur les nou­velles tech­no­lo­gies numé­riques et sur l’exploitation des don­nées depuis les usines où sont déve­lop­pées ces solu­tions jusqu’aux puits où ces solu­tions sont installées. 

Ces tech­no­lo­gies doivent per­mettre d’atteindre des niveaux de per­for­mance encore supé­rieurs tout en veillant à garan­tir l’intégrité des puits. Elles per­met­tront par exemple d’optimiser le desi­gn des puits et l’utilisation des pro­duits, et donc d’augmenter le débit de pétrole et de gaz pro­duit tout en rédui­sant les investissements. 

Par ailleurs, la mobi­li­sa­tion des don­nées et des exper­tises sur tout le cycle de vie des solu­tions tubu­laires vont per­mettre d’accroître encore la per­for­mance opé­ra­tion­nelle et envi­ron­ne­men­tale de ces équi­pe­ments qui véhi­culent le gaz depuis le réser­voir jusqu’aux uni­tés de traitement.

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