Commercialisation des produits pétroliers et leur impact sur le développement socio-économique en ville de Butembo

I.2.4. Industrie du pétrole23(*)

v Exploration

Pour trouver le pétrole brut sous la surface de la terre, les géologues doivent rechercher un bassin sédimentaire dans lequel le pétrole et le gaz ont pu se former. Ces derniers doivent en outre avoir eu la possibilité de migrer à travers des porosités capables de retenir de grandes quantités de liquide. L'apparition du pétrole brut dans la croûte terrestre est limitée par ces deux conditions, qui doivent être remplies simultanément, en plus des dizaines de millions d'années nécessaires à sa formation.

Aux premiers temps de l'industrie pétrolière, la prospection était très aléatoire. Sauf quand le pétrole affleurait à la surface, les puits étaient généralement forés sur la base de vagues présomptions, et les résultats étaient bien souvent décevants. Aujourd'hui, l'exploration pétrolière est devenue une activité beaucoup plus scientifique, mais malgré les techniques modernes et la haute qualification des géologues et géophysiciens, il s'agit toujours d'une activité très incertaine. En effet, la surface de la Terre a connu une histoire complexe, faite de déplacements de continents et d'océans entiers, de puissants mouvements tectoniques donnant naissance à des chaînes montagneuses.

Toutefois, les géologues et les géophysiciens disposent de plusieurs outils pour identifier les zones potentielles de forage. Dans une première phase, l'équipe de recherche étudie toutes les informations géologiques et géographiques recueillies sur une zone et établit des cartes détaillées. La photographie aérienne est souvent utilisée ; actuellement, on se sert davantage de l'imagerie par satellite.

Certaines zones sont ensuite sélectionnées en vue d'une étude plus détaillée. Les géologues étudient les affleurements rocheux et analysent des échantillons de roches et les fossiles qu'ils contiennent pour déterminer leur origine et leur âge. Des études géophysiques fournissent des informations complémentaires sur les formations rocheuses situées au-dessous de la surface. Ces études incluent des mesures de la gravité et du champ magnétique, car ces paramètres sont affectés par les différents types de roches qui composent l'écorce terrestre et par leur répartition.

Les études sismiques fournissent des informations extrêmement précieuses. Cette méthode consiste à envoyer dans le sol des ondes sonores, réfléchies par les différentes surfaces rocheuses. On mesure alors le temps que mettent les ondes pour revenir à la surface. Ces études peuvent également indiquer la nature des roches, car des roches différentes auront des vitesses de transmission différentes. On peut produire ces ondes sismiques en faisant exploser une charge de dynamite à quelques mètres de profondeur, à l'aide de camions vibrateurs ou bien encore de décharges d'air comprimé en mer. Les études sismiques les plus complexes sont les études tridimensionnelles, qui permettent, grâce à une meilleure connaissance du sous-sol, la découverte de pièges complexes ou de petite taille et un plus grand taux de réussite en matière de forage d'exploration. Les données enregistrées sont traitées par des ordinateurs puissants qui donnent une image tridimensionnelle, très précise, des formations rocheuses et de la structure du sous-sol dans la zone étudiée.

Malgré toutes ces techniques sophistiquées, seul un forage permettra de confirmer la présence de pétrole.

v Forage

Le premier puits foré dans une zone est appelé « puits d'exploration ». Si l'on découvre du pétrole, d'autres puits sont forés pour délimiter le gisement. Ce sont des « puits d'évaluation ». Si le gisement est exploité, certains de ces puits peuvent être utilisés comme puits de production.

La plupart des puits de pétrole ont été forés par rotation d'un outil, le trépan. Un train de tiges de forage supporté par une tour métallique, le derrick, est mis en rotation par la table de rotation (procédé rotary). À son extrémité, le trépan, outil de coupe muni de dents en acier et parfois en diamant, permet de percer les roches les plus dures. La boue de forage, un mélange particulier d'argile, d'eau et de produits chimiques est injecté en permanence à l'intérieur des tiges pour ressortir par le trépan et remonter à la surface par l'espace annulaire compris entre les tiges et les parois du trou. La circulation de la boue refroidit le trépan et permet d'évacuer les débris de forage. À la surface, la boue est filtrée et réinjectée. L'analyse des débris fournit des informations précieuses sur la nature et la composition des roches traversées. La vitesse de forage peut varier de 25 cm/h à 50 m/h selon la dureté de la roche.

Avant de mettre un gisement en exploitation, on évalue la rentabilité économique du projet, qui dépend des coûts de production, de la proximité des marchés potentiels et de la qualité du pétrole brut. Une fois la rentabilité économique du projet validée, on peut démarrer la production.

v Récupération naturelle

Après avoir démonté les derricks, on équipe la tête de puits d'un jeu de vannes appelé « arbre de Noël », destiné à contrôler le débit du pétrole. Lorsque la différence de pression est suffisante, le pétrole remonte naturellement vers la surface. Le plus souvent, il est nécessaire d'installer des pompes à balancier. Cette extraction dite « primaire » permet de récupérer de 20 à 30 % du pétrole présent dans le réservoir. Le pétrole est ensuite acheminé à une station de traitement, où il est débarrassé de l'eau, du gaz et des impuretés qu'il contient.

v Récupération assistée

La récupération de type « secondaire » est obtenue par l'injection, au moyen de puits spéciaux, de fluides tels que le gaz extrait du puits associé au pétrole et fortement comprimé ou du gaz de pétrole liquéfié (butane / propane) ou encore de l'eau, cette dernière pratique étant courante, mais moins efficace.

La récupération de type « tertiaire » agit sur les caractéristiques physiques du pétrole. On peut employer des méthodes thermiques, des méthodes par entraînement par fluide miscible, des méthodes chimiques ou des méthodes de forage. Les méthodes thermiques consistent à réduire, par la chaleur, la viscosité du pétrole pour faciliter sa migration dans les roches poreuses. On l'obtient par injection de vapeur ou par combustion souterraine. Pour l'entraînement par fluide miscible, on utilise le gaz carbonique ou des hydrocarbures légers (butane / propane). Dans les méthodes chimiques, l'objectif est de réduire les forces capillaires qui contribuent à retenir les hydrocarbures dans la roche. On utilise des polymères ou des « micro-émulsions » (mélange d'huile, d'eau, d'alcool et de tensioactifs).

Les progrès dans les outils et les techniques de forage sont aussi mis à profit. On peut citer, à titre d'exemple, le forage en petit diamètre (slimhole), le forage dévié, appelé aussi forage horizontal, et le forage multi drains, qui permettent de réaliser des architectures de puits de plus en plus complexes.

v Production en mer

On estime que 30 % du pétrole produit dans le monde provient des gisements en mer (gisements offshore). La première plate-forme de forage en mer a été construite en 1947, dans le golfe du Mexique, en 7 m de profondeur dans la mer. Aujourd'hui, il existe des plates-formes ancrées au fond de la mer en 400 m de profondeur. Elles pèsent des milliers de tonnes et peuvent accueillir des centaines de techniciens. Pour les plus petits gisements, on a mis au point des systèmes de production flottants. Ce sont des navires qui sont utilisés pour traiter et stocker le pétrole provenant de tubes prolongateurs qui relient le fond à la surface. Avec les systèmes de production sous-marine, le pétrole est acheminé par des collecteurs qui courent au fond de la mer jusqu'à la plate-forme d'un gisement voisin.

v Transport du pétrole brut

Le pétrole brut est acheminé vers les raffineries par oléoduc (pipeline) ou par navire. Le pétrole représente près de la moitié du commerce maritime mondial et on trouve des réseaux d'oléoducs sur la plupart des continents.

À l'origine, le transport du pétrole s'effectuait dans des barils en bois que l'on chargeait dans les cales des navires. Le baril (159 l) est d'ailleurs encore l'unité de mesure utilisée. Ensuite, on eut l'idée de construire des navires qui étaient des réservoirs flottants : les pétroliers.

La principale caractéristique d'un pétrolier est le compartimentage en citernes séparées, ce qui autorise le transport de différents types de pétrole et participe à la stabilité du navire. L'ensemble des aménagements et des machines est installé à l'arrière du navire pour des raisons évidentes de sécurité. L'équipage est constitué d'environ 25 hommes dont la vie se déroule à l'arrière dans la partie appelée « château ».

Les plus grands pétroliers peuvent transporter jusqu'à 400 000 tonnes de pétrole brut du golfe Persique à l'Europe, après avoir contourné l'Afrique, en trente jours.

La solution la plus simple et la plus sûre pour transporter un liquide est le tuyau. Dans l'industrie pétrolière, on l'appelle oléoduc ou pipeline. Néanmoins, l'installation d'un oléoduc est coûteuse : dans des conditions difficiles, le coût d'un kilomètre peut être aussi élevé que celui de la construction d'un kilomètre d'autoroute.

Les oléoducs de pétrole brut ont souvent un diamètre supérieur à un mètre. Des stations de pompage sont installées à intervalles réguliers permettant ainsi de maintenir une vitesse d'acheminement de 5 km/h.

v Raffinage

Le raffinage est l'ensemble d'opérations et procédés industriels mise en oeuvre pour traiter et transformer au moindre coût le pétrole brut en carburant.^24(*)

L'objectif du raffinage est de transformer par des opérations physico-chimiques des pétroles bruts d'origines diverses en carburants, combustibles, lubrifiants, bitumes et de plus en plus en produits de base pour la pétrochimie. Le commerce international porte sur plus de 100 différentes qualités de pétrole brut.

v Distillation

Le procédé de base du raffinage est la distillation atmosphérique. Le pétrole brut est tout d'abord chauffé dans un four à 370 °C, où il se vaporise partiellement, et est amené dans la tour de distillation, appelée aussi colonne de fractionnement.

Les fractions les plus légères sont en haut de colonne. Il s'agit du gaz de raffinerie, qui sera utilisé sur place comme combustible. Parmi les autres fractions légères, on trouve le butane et le propane, les essences et le naphta, qui sont la matière première de la pétrochimie. Ensuite vient le kérosène utilisé dans les moteurs à réaction, le gazole et le fioul domestique. Les produits lourds, les résidus, sont soutirés en bas de la colonne, puis redistillés sous vide pour permettre l'obtention des fiouls lourds, des lubrifiants et des bitumes.

Pour satisfaire aux besoins du marché actuel, il faut obtenir de plus grandes quantités d'essences avec des indices d'octanes élevés. D'autre part, on doit diminuer la teneur en soufre des gazoles. Il est alors nécessaire de procéder à des traitements de conversion des produits issus de la distillation.

v Craquage et reformage

Le craquage consiste à fractionner les grosses molécules des fractions lourdes en molécules plus petites. Dans le craquage thermique, la transformation des molécules est effectuée par l'action de la chaleur. Le craquage catalytique permet de décomposer les fractions lourdes en présence d'un catalyseur, qui active la rupture des liaisons entre les atomes de carbone. L'hydrocraquage consiste à faire agir de l'hydrogène à forte pression (de 50 à 150 bars) et à des températures allant de 250 à 400 °C. Enfin, au cours du vapocraquage, les réactions ont lieu en présence d'eau à très haute température (de l'ordre de 900 °C).

Le reformage permet de convertir le naphta ou les essences provenant de la distillation en des essences de qualité supérieure, à haut indice d'octane. Ce procédé permet aussi d'obtenir des bases pour la pétrochimie.

v Autres procédés

Il existe d'autres procédés de raffinage, comme l'isomérisation et l'alkylation, qui permettent d'obtenir des essences à indice d'octane élevé, indispensable pour les essences sans plomb. Les produits subissent d'autres traitements permettant d'agir sur leur couleur, leur stabilité, leur odeur (élimination des mercaptans) et leur teneur en hétéroatomes, comme le soufre et l'azote.

* ²³ Contact du propriétaire : [e-mail]

* ²⁴ Contact du propriétaire : [e-mail]