PÉTROLE L'exploitation des gisements
Procédés de récupération améliorée
Les limitations de l'injection d'eau, responsable du relativement faible taux de récupération moyen, sont au nombre de deux :
– l'eau n'a qu'une efficacité limitée dans le déplacement du brut des pores de la roche-réservoir le contenant : par le jeu des forces capillaires, plus de 50 p. 100 de brut en place peuvent rester piégés ;
– à l'échelle globale du gisement, l'eau, généralement plus mobile que le brut à déplacer, ne peut atteindre la totalité du réservoir et plus de 50 p. 100 du volume de ce réservoir peuvent rester hors de portée.
Aussi, une nouvelle classe de procédés de récupération améliorée a-t-elle été recherchée. L'idée est soit de modifier les propriétés en masse du brut ou de l'eau injectée, soit d'agir à l'interface entre ces deux fluides. Elles consistent à réduire les forces capillaires par l'emploi d'agents tensio-actifs ou de solvants miscibles au brut, mais aussi à améliorer le contraste de viscosité entre le fluide injecté et le brut à produire, soit par réduction de la viscosité du brut (procédé thermique injectant la chaleur), soit par augmentation de la viscosité de l'eau (emploi de polymères hydrosolubles).
Toutes ces voies de recherches ont conduit aux trois grandes classes actuelles de procédés : les injections de solvants miscibles au brut, les procédés thermiques, et les procédés chimiques.
Les injections de solvants miscibles au brut
Les techniques d'injection de solvants miscibles comportent différentes variantes selon la nature du gaz injecté : méthane ou azote, ou même gaz de combustion sous forte pression ; gaz hydrocarbonés riches (méthane à hexane) ; ou encore gaz carbonique.
L'utilisation du gaz carbonique devrait prendre un développement extrêmement important dans les pays disposant de sources de ce gaz en grande quantité, sources naturelles ou résidus d'installations industrielles dans les pays développés, alors que les gaz hydrocarbonés gardent la faveur des pays disposant de tels gaz loin des marchés de consommation.
Toutes ces variantes utilisent en fait les grandes possibilités de mélange des gaz hydrocarbures ou du gaz carbonique et des bruts dans les conditions de pression et température élevées des gisements, mélange qui peut dans bien des cas conduire à la miscibilité. Il en résulte une récupération très élevée, voire complète, dans les zones du gisement atteintes par le gaz injecté.
Comme dans le cas de l'injection d'eau, le gaz miscible est introduit par un certain nombre de puits injecteurs et draine le pétrole brut vers des puits producteurs, puits injecteurs et producteurs étant répartis selon un schéma convenable. La tendance consiste à n'injecter qu'un bouchon représentant une fraction du volume du gisement, suivi d'eau, dont le coût est toujours plus faible.
Les procédés thermiques
Les méthodes thermiques ont été imaginées pour permettre l'exploitation des pétroles bruts lourds et visqueux. Il est nécessaire de recourir à un apport d' énergie sous forme thermique pour « mobiliser » le brut. Deux techniques ont donc été développées : l'injection de vapeur et la combustion in situ.
L'injection de vapeur consiste à injecter sous pression de la vapeur d'eau créée en surface dans les générateurs de vapeur, qui, en se condensant dans le gisement, élève la température de celui-ci et réduit la viscosité de l'huile (de plusieurs facteurs dix). Deux variantes sont pratiquées : l'une est l'injection cyclique qui consiste à produire l'huile réchauffée par le puits d'injection de vapeur, après un certain temps d'attente. Ce type de cycle injection de vapeur-production est répété un certain nombre de fois ; l'autre consiste en l'injection continue de vapeur suivant le schéma classique : injection continue[...]
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Écrit par
- Yves BARBIER : ingénieur diplômé de l'École spéciale des travaux publics, Paris, et de l'École nationale supérieure du pétrole, assistant du président-directeur général, Société de recherches et d'exploitation pétrolières Esso
- Daniel CHAMPLON : ingénieur diplômé de l'E.N.S.E.M. de Nancy et de l'E.N.S.P.M., ingénieur économiste à l'Institut français du pétrole, Rueil-Malmaison
- Pierre SIMANDOUX : ancien élève de l'École polytechnique, ingénieur, docteur, directeur des procédés d'exploitation des gisements, Institut français du pétrole, Rueil-Malmaison
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