forage, plate-forme de 1 PRÉSENTATION forage, plate-forme de, structure fixée, flottante ou sous-marine, qui supporte des appareils de forage. Les plates-formes de forage sont utilisées dans les mers et les océans du monde entier pour rechercher et extraire du pétrole brut et du gaz. On estime aujourd'hui qu'environ 30 p. 100 de la production mondiale de pétrole provient de gisements offshore (en mer), principalement en mer du Nord, dans le golfe Arabo-Persique et dans le golfe du Mexique. C'est dans ce dernier que la première plate-forme de forage en mer fut construite, en 1947, par 7 m de fond. L'évolution des techniques permet aujourd'hui d'effectuer des forages par plus de 400 m de profondeur. Une approche d'ingénierie très originale a permis aux compagnies pétrolières de faire face aux problèmes posés par l'extraction du pétrole et du gaz naturel de la mer du Nord, l'une des mers les plus difficilement exploitables du globe. Les équipements de surface (installations de traitement, installations de séparation du pétrole, du gaz et de l'eau, et logement des ouvriers) et les structures qui les soutiennent sont constamment améliorés pour permettre le travail dans des eaux de plus en plus profondes et de plus en plus agitées, afin d'extraire le pétrole et le gaz à moindre coût. Les technologies radio, acoustiques, laser et les satellites permettent de positionner les plates-formes de manière précise. Bien que l'extraction de gaz et de pétrole soit fréquemment interrompue par le mauvais temps, l'amélioration de la conception des plates-formes et de la technologie du forage a permis de réduire les temps morts ou pertes de production. 2 PLATES-FORMES D'EXPLORATION La plate-forme autoélévatrice, ou « jack-up «, est fréquemment employée dans les eaux peu profondes. Elle est remorquée jusqu'à l'endroit du forage où ses piles sont abaissées jusqu'au fond marin pour soutenir la plate-forme proprement dite -- sur laquelle se trouvent le matériel de forage, le logement de l'équipage, etc. --, et la soulever d'environ 40 m au-dessus de la surface de l'eau. Les profondeurs plus importantes -- plus de 300 m -- et le mauvais temps qui sévit souvent dans la mer du Nord exigent l'emploi de plates-formes semi-submersibles, à pontons flottants submergés dans lesquels un ballast supplémentaire peut être installé pour améliorer la stabilité sur le site de forage. Lorsque la profondeur le permet, les plates-formes semi-submersibles sont maintenues en place par un système d'ancrage. Les plus modernes de ces plates-formes utilisent un dispositif pour contrecarrer les effets des vagues, du vent et des courants. Des propulseurs en tunnel disposés autour de la coque et reliés aux ordinateurs de bord sont activés en fonction des signaux reçus de dispositifs placés sur le fond. L'utilisation du compensateur de pilonnement, qui pallie le déplacement vertical de la plate-forme par rapport à la colonne montante attachée à la tête de puits installée sur le fond, fut une contribution majeure dans la réduction des temps morts. Le forage est réalisé à partir du derrick, une grande tour métallique à laquelle est suspendu le train de tiges de forage (tuyaux en acier attachés l'un à l'autre). De la boue artificielle (fluide de forage) lubrifie le train de tiges, entraînant les débris produits par le forage, égalisant la pression sur l'enveloppe et donnant des informations sur la nature des roches rencontrées. Le tubage est un revêtement tubulaire en acier épais résistant à l'eau qui stabilise le trou percé dans le fond océanique et par lequel le pétrole ou le gaz peut s'écouler. De nouvelles techniques ont été mises au point pour accroître le nombre de gisements pouvant être atteints à partir d'un site donné. Le forage horizontal appelé aussi forage dévié, qui met en oeuvre des organes de direction perfectionnés pour le trépan, peut aller vider de petites poches de pétrole. Le forage motorisé, avec turbine ou moteur volumétrique dans lequel les moteurs sont entraînés par l'énergie de la boue pompée dans le trou de forage, permet des forages plus rapides et plus précis dans des puits courbes et déviés. Les systèmes de forage automatique intégré réduisent le nombre d'hommes présents sur le fond, diminuant ainsi les coûts et augmentant la sécurité. 3 PLATES-FORMES DE PRODUCTION 3.1 Systèmes fixes La production actuelle dans la plupart des gisements pétroliers est réalisée à partir de plates-formes d'acier ou de béton qui peuvent résister à des vents de 260 km/h et à des vagues de 30 m de hauteur. Les techniques d'analyse structurale assistée par ordinateur et les aciers à haute résistance ont abouti à la construction de plates-formes plus minces et plus légères qui utilisent moins d'acier que les lourdes structures des années 1970, sans sacrifier pour autant la robustesse. Les plates-formes sont placées sur des piliers en acier appelés pilotis, fabriqués à terre et fixés au fond par des connecteurs. Lorsque les pilotis sont bien en place, le pont est installé et les modules sont ajoutés. Le poids des installations placées sur les plates-formes a été réduit par l'utilisation de composants et de matériaux plus légers. Les modules sont des unités préfabriquées installées sur les plates-formes. Pouvant peser jusqu'à 10 000 t, ils sont construits à partir de sections d'acier et de structures tubulaires soudées pour former une boîte géante contenant installations de traitement, appareil de forage, cafétéria ou logements. Grâce à l'augmentation des capacités de levage offshore, on utilise moins de modules, ce qui réduit le temps d'installation, particulièrement coûteux. Plutôt que d'assembler des unités sur place, des ponts intégrés sont construits à terre et levés d'un bloc. Les vaisseaux-grues sont capables de lever des ponts entiers et des modules. Les grues les plus modernes peuvent manipuler des modules de grande taille, qui sont assemblés à terre où les coûts de main-d'oeuvre sont plus faibles. Un record du monde a été établi en 1991 avec le levage et l'installation d'un module d'une seule pièce de 10 750 t sur la plate-forme pétrolière Piper Bravo. De nouvelles embases en béton, construites en cale sèche, sont maintenant disponibles au même titre que les pilotis en acier. Les plates-formes autonomes ont l'avantage de fournir de plus grandes capacités de stockage du pétrole et de porter des charges plus lourdes. Elles sont conçues pour être stables grâce à leur propre poids lorsqu'elles sont immergées. La première structure à embase et poids en béton, construite depuis les années 1970, a été installée dans le bassin sud de la mer du Nord en 1989. Elle n'utilise que 23 000 t de béton au lieu des 125 000 t des structures plus anciennes. 3.2 Systèmes flottants Le premier système de production flottant du monde fut utilisé dans le gisement Argyll en 1974. Les plates-formes de production flottantes, avec installations de traitement intégrées, permettent l'exploitation de gisements de pétrole et de gaz plus petits qui n'auraient pas justifié les investissements d'une installation fixe. Elles permettent également d'éviter les problèmes techniques liés à l'installation de plates-formes fixes sur des grands fonds et risquent moins de souffrir de dégâts structuraux en cas de tempête. Lorsque le gisement est épuisé, les plates-formes de production flottantes peuvent être facilement déplacées. De nombreux systèmes flottants utilisent des navires convertis tels que des supertankers. 3.3 Systèmes semi-submersibles Les unités semi-submersibles sont des plates-formes de travail supportées par des piliers verticaux sur des pontons submergés, et leur coque est dessinée de manière à minimiser les mouvements du vaisseau. Elles ont des hélices dirigées par ordinateur qui les maintiennent en position au-dessus du trou de forage dans la plupart des conditions météorologiques. Les plates-formes à jambes de force sont particulièrement bien adaptées aux eaux profondes. Le pont de ce type de plate-forme est porté par une coque maintenue par des tubes d'acier et soumise à une tension positive pour absorber le mouvement des vagues. Elle est ancrée sur le fond. 3.4 Systèmes sous-marins Outre les systèmes de surface, les systèmes de production sous-marins (collecteurs sous-marins) peuvent être employés pour exploiter les marges extrêmes de grands gisements ou des gisements trop petits pour justifier le coût d'une plate-forme. Ces installations de production et de contrôle sont mises en place sur le fond et reliées par des canalisations et des cordons ombilicaux à des vaisseaux de production ou à des plates-formes proches. On se sert de plus en plus de satellites sous-marins reliés à une grande plate-forme unique ou de stations automatiques. 4 NOUVELLES TECHNOLOGIES 4.1 Production polyphasique Si l'origine des travaux de recherche et de développement remonte au début des années 1980, on est à présent au stade des premières réalisations industrielles des systèmes de pompage polyphasique (gaz et liquide). Ces systèmes permettent d'augmenter la production de pétrole d'environ 15 p. 100. Des progrès sont encore nécessaire pour porter à maturité cette technologie. Elle devrait permettre de faciliter le développement des gisements en mer profonde et des gisements satellites situés à grande distance des centres de traitement. 4.2 Barge en béton Dans les années 1990, à 60 km des côtes du Gabon, une compagnie pétrolière a développé un nouveau concept de barge en béton précontraint comme support flottant de production. Cette barge, qui offre près d'un hectare de surface de pont, abrite les quartiers d'habitation, les unités de traitement du pétrole et du gaz, les unités de traitement et d'injection d'eau. Ce schéma permet une réduction significative des investissements, ainsi que la mise en production du gisement dès l'installation de la barge sur le site. 4.3 Puits à grand déport Les puits à grand déport sont des puits pour lesquels le rapport déport / profondeur est supérieur à 2. Un record mondial a été battu en septembre 1996 sur le champ de Wytch Farm, situé sur la côte sud de l'Angleterre : le puits a été foré avec un déport de 8 035 m pour une profondeur de 1 611 m. Ce forage a duré quatre mois et a nécessité 20 trépans. L'originalité de ce record consiste dans le fait que la plate-forme de forage est située à terre, à 200 m du rivage, et qu'elle permet d'atteindre un gisement à 8 km au large. 5 SÉCURITÉ L'extraction de pétrole et de gaz est une opération extrêmement dangereuse au cours de laquelle sont manipulées des substances très volatiles qui présentent un risque permanent d'explosion. En outre, des gaz toxiques tels que l'hydrogène sulfuré peuvent fuir des puits ou des installations. Tous les matériaux et les installations utilisés dans la construction offshore sont soumis à des tests sévères pour s'assurer qu'ils peuvent supporter les forces de la mer et de l'atmosphère. Les mesures de sécurité lors du forage incluent l'installation d'obturateurs de sécurité sur les puits. Ce sont des dispositifs qui interrompent le débit avant que le pétrole ou le gaz ne s'échappe à la suite d'une augmentation soudaine de pression. Des techniques sismiques ( voir Sismologie) récemment développées alertent les équipes de forage lors de la formation de poches de gaz près de la surface. Des systèmes de surveillance électronique tels que les détecteurs de vapeurs d'hydrocarbures déclenchent automatiquement les systèmes de fermeture pour éviter les fuites. Voir aussi Pétrole. Microsoft ® Encarta ® 2009. © 1993-2008 Microsoft Corporation. Tous droits réservés.
