Explication : Comment se déroule un forage d’exploration ?

Le forage consiste à pénétrer le sous-sol avec un train de tiges (ou tubes) d’acier vissées entre elles, équipé d’un outil de forage en bout qu’on appelle « trépan ». Le train de tiges et le « trépan » sont entrainés en rotation depuis la surface, en même temps qu’une boue spéciale est injectée depuis la surface aussi dans le train de tiges jusqu’au « trépan »

Cette boue spéciale joue un rôle très important en facilitant le broyage des roches en profondeur, et surtout en remontant à travers l’espace annulaire (entre le train de tiges et les couches sédimentaires traversées), en ramenant avec elle jusqu’à la surface les fragments des roches broyées en profondeur. C’est l’analyse de ces fragments de roches qu’on appelle « déblais ou cuttings », ainsi que celle de la boue qui revient en surface qui permet en général de déceler la présence ou non d’hydrocarbures dans les couches sédimentaires traversées.

Les prospects sont des sites / surfaces, étudiés, cartographiés, par les ingénieurs en exploration, grâce à l’utilisation de données géologiques, géochimiques, et sismiques, puis proposés ou non au forage selon l’intérêt décelé dans une ou plusieurs couches sédimentaires en profondeur.

Les forages permettent de savoir si l’une des couches sédimentaires traversées dans le prospect contient du pétrole ou du gaz. Ces prospects peuvent être enfouis à des profondeurs très variables – de quelques centaines de mètres jusqu’à parfois 6000 m, tout dépend des régions. Pour les atteindre, on creuse par étapes un trou de diamètre décroissant avec la profondeur.

Le forage nécessite d’installer en surface un appareil de forage « derrick », qui comporte tous les équipements nécessaires et plus particulièrement la « table de rotation » qui est entrainé par de puissants moteurs, et entraine elle-même en rotation le train de tiges depuis la surface. À l’extrémité de la première tige de forage en profondeur se trouve le trépan, qui joue le rôle d’une énorme perceuse. Le trépan broie la formation par pression sur la roche (broyage par poinçonnement) et en tournant à grande vitesse (broyage par rotation). Au fur et à mesure que l’on s’enfonce dans le sous-sol, on ajoute de nouvelles tiges de forage en les vissant aux précédentes. Leur ensemble constitue le train de tiges.

La boue de forage, un élément essentiel

Pendant que l’on creuse le trou, on y injecte en permanence de la boue de forage soigneusement élaborée. Il s’agit d’un mélange d’eau et de particules argileuses solides, densifié, homogénéisé et stabilisé grâce à différents produits chimiques. Sa composition peut varier en fonction des roches traversées et de la pression dans les réservoirs traversés. Indispensable au bon déroulement du forage, elle doit être parfaitement préparée et sa densité doit être contrôlée en permanence. Trop lourde, elle risque de pénétrer dans les réservoirs qu’elle rencontre parce que la pression y est plus faible que dans le trou. Si la boue est trop légère, elle risque de provoquer une éruption incontrôlable et dangereuse.

Un spécialiste veille donc constamment aux caractéristiques de la boue et doit se montrer très réactif pour en modifier la composition le plus vite possible en cas de problème.

La boue de forage a plusieurs fonctions :

• Elle refroidit l’outil de forage et évite sa surchauffe en circulant en permanence dans le trou
• Elle contribue à attaquer la roche et à nettoyer le fond du puits des débris qui s’y accumuleraient
• Elle ramène à la surface les fragments de roche (déblais) qui sont examinés afin de déterminer la nature des roches et d’y déceler d’éventuelles traces d’hydrocarbures
• Elle fournit une contre-pression qui stabilise les parois du trou
• Elle permet d’équilibrer la pression dans le trou avec celle dans les roches réservoirs traversées, prévenant ainsi des venues ou de dangereuses éruptions d’eau, de pétrole ou de gaz provenant de ces réservoirs

L’appréciation, dernière étape avant l’exploitation

Le forage permet de lever ou de réduire de nombreuses incertitudes sur le prospect, sur la présence ou non d’hydrocarbures, sa nature et les volumes des réserves, mais les interrogations peuvent subsister sur la rentabilité, sur la forme du gisement et sur l’homogénéité de ses caractéristiques. Il est donc nécessaire de forer plusieurs puits en divers emplacements du gisement découvert, pour mieux délimiter celui-ci et pouvoir choisir les meilleurs emplacements pour les futurs puits de production. Ces puits complémentaires constituent le programme d’appréciation, au terme duquel on décidera d’exploiter le gisement ou de l’abandonner.

Quels sont les différents types de forage ?

• Le forage vertical : permet de forer le puits à l’aplomb vertical de la zone du gisement où le pétrole est susceptible d’être présent dans le sous-sol
• Le forage dévié : permet de forer plusieurs cibles depuis un même site de forage. Cela limite le nombre de sites en surface et permet d’utiliser les installations déjà existantes.
• Le forage horizontal : permet l’atteinte de plusieurs cibles dans le sous-sol depuis un même site et de maximiser la surface d’échange avec le réservoir, réduisant ainsi le nombre de forages nécessaires.

Source : https://www.energymagazinedz.com/?p=2609