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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