Prospection electromagnetique / seabed logging

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Prospection electromagnetique / seabed logging

Message par energy_isere » 03 mars 2014, 11:21

Détecter le pétrole sans forage

Industrie & Technologies le 01/02/2014

Le Graal de tout géophysicien pétrolier ? Forer du premier coup au coeur d'un réservoir d'hydrocarbures. Pour réaliser ce rêve, les prospecteurs ont développé des méthodes électromagnétiques, alliant mesures de précision et traitements numériques sophistiqués. Les chances de succès frôlent désormais les 90 %. Impensable il y a encore une dizaine d'années !

La prospection offshore représente plus d'un tiers du marché de l'exploration pétrolière mondiale et ne cesse de croître. La méthode dite « sismique réflexion » est l'une de ses principales activités. Cette technique de « prospection indirecte », qui passe par l'analyse de la propagation d'ondes sismiques dans le sol, permet de découvrir des « pièges », c'est-à-dire des structures géologiques susceptibles de contenir des hydrocarbures, tels les anticlinaux. Pour affirmer la présence de pétrole ou de gaz, il est ensuite nécessaire de forer et d'effectuer des mesures en fond de puits (diagraphies). Ces opérations représentent près de 80 % du coût global d'une campagne d'exploration, car quatre forages sur cinq sont en réalité secs, et donc non amortissables. Pendant près d'un siècle, l'exploration pétrolière s'est appuyée sur cette prospection indirecte des hydrocarbures.

C'est pourquoi la « prospection directe », qui permet de déceler la présence d'hydrocarbures sans avoir recours aux forages, a toujours suscité un intérêt très compréhensible qui s'est souvent traduit au cours du temps par des débats houleux et passionnés, pas toujours objectifs. Un débat amplifié par le fait que le point commun à ces techniques directes fut le recours systématique à l'emploi plus ou moins à bon escient d'ondes électromagnétiques, voire radioélectriques, dont l'interprétation pour la détection et la localisation des gisements de pétrole sortait très souvent du cadre de la physique « démontrée ».


1. FORER DIRECTEMENT AU BON ENDROIT

Cette idée de détecter directement le pétrole sans avoir recours aux forages exploratoires n'est pas à proprement parler nouvelle. Cependant, c'est seulement dans les années 2000 que de véritables avancées techniques reposant sur des concepts physiques bien établis ont pu voir le jour, permettant de proposer un indice de présence d'hydrocarbures fiable.

Après dix années d'exploitation et plus de 500 opérations, les méthodes électromagnétiques marines utilisées en complément de la sismique présentent un taux record de découverte de près de 90 % et semblent aujourd'hui bouleverser la donne en matière de recherche pétrolière offshore, en limitant ainsi considérablement les risques liés à l'exploration. En général, on peut qualifier ces méthodes de prospection électromagnétiques spécifiques du sous-sol marin d'électrographies de fond de mer, en réponse à la nomenclature anglo-saxonne très générique de seabed logging (SBL). Elles peuvent être à source contrôlée (marine controlled source electromagnetic) ou à source naturelle (marine magnetotellurics). De manière plus restrictive, on peut aussi utiliser cette terminologie pour toute représentation graphique des variations d'une propriété électromagnétique du sous-sol marin et plus particulièrement celles de la conductivité électrique.


2. ÉVALUER LA CONDUCTIVITÉ ÉLECTRIQUE DU SOUS-SOL MARIN

...........


9. BILAN ET PERSPECTIVES

La probabilité de découvrir un gisement en utilisant uniquement les données sismiques est restée jusqu'ici relativement faible (20 à 25 % de chance de succès). En complétant cette investigation par des informations électromagnétiques, les chances de succès sont alors considérablement augmentées si tant est que la conductivité électrique du réservoir tranche franchement avec celle des sédiments et que les dimensions du gisement soient suffisamment grandes pour qu'à distance l'action perturbatrice soit significative pour être mesurable. Dans ces conditions favorables, a priori, la sismique réflexion renseigne sur la forme et la structure du sous-sol, a posteriori, l'électrographie donne des indications sur l'évolution horizontale et latérale des propriétés des diverses strates géologiques, c'est-à-dire des faciès. On peut admettre que le couplage des deux techniques forme une méthode directe de prospection ou tout au moins fournit un indice de présence des hydrocarbures suffisamment fiable pour être considérée comme telle. Sur le plan technologique, l'électrographie de fond mer s'est développée rapidement grâce à l'évolution des performances de l'électronique faible bruit, des modèles numériques d'interprétation à plusieurs dimensions et des algorithmes d'inversion de données, suivant l'évolution des capacités des super-calculateurs pouvant effectuer aujourd'hui plus de 100 trillions d'opérations à la seconde.

Les techniques électrographiques de fond de mer sont perçues aujourd'hui comme des technologies de rupture et marquent une étape fondamentale dans la prospection pétrolière offshore. Elles auront probablement bientôt une incidence importante sur l'économie mondiale de l'énergie, notamment sur les activités de forages en mer et de diagraphies.

L'avenir passera inévitablement par la miniaturisation des capteurs de champ avec une augmentation concomitante de leur précision, leur permettant par exemple d'être intégrés directement sur des flûtes sismiques (système combiné d'acquisition), et par le développement des systèmes interprétatifs 3D donnant ainsi l'accès direct voire immédiat à l'information géologique qui pourraient aller jusqu'à estimer les gains potentiels.

Enfin, on peut d'ores et déjà imaginer d'autres applications industrielles comme l'évaluation et le monitoring de gisements ou de sites de stockage, ou bien la recherche d'hydrocarbures non conventionnels, d'hydrates de gaz ou encore de minerais (métaux stratégiques).
http://www.industrie-techno.com/detecte ... rage.28063

Pour les sceptiques, rien à voir avec les avions renifleurs d' il y a 35 ans, qui était une pure escroquerie.

l' article dans la revue papier comporte en outre des illustrations, je vous livre la premiére :
Vous ne pouvez pas consulter les pièces jointes insérées à ce message.

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Re: Prospection electromagnetique / seabed logging

Message par energy_isere » 03 mars 2014, 11:26

exemple de combinaison des données de la sismique et des données de l' electrographie :

Image
EM imaging data derived from seabed logging is integrated with seismic data and reveals which of the structures identified on this seismic image are likely to contain hydrocarbons and which can be downgraded in further geophysical or drilling investigations. (Data courtesy of Murphy Oil Corporation.)

source : http://www.searchanddiscovery.com/docum ... /fig03.htm

Philippe
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Re: Prospection electromagnetique / seabed logging

Message par Philippe » 03 mars 2014, 17:31

@ energy-isere,

La présence d’hydrocarbures dans le sous-sol peut se voir - avec les yeux de Chimène, pour relativiser - par un certain nombre d’indications en surface. Le problème est que le rapport signal sur bruit est difficile à interpréter. Les signaux, sans que leur liste soit exhaustive, sont les suivants :

- Gravité : les hydrocarbures sont moins denses que tous les matériaux du sous-sol, y compris l’eau ; en conséquence, le coefficient g, la force de pesanteur, est très légèrement plus faible au droit des accumulations d’hydrocarbures ; c’est plus flagrant en cas de présence de gaz dans le sous-sol. En offshore, avec des outils de diagnostic extrêmement puissants (auxquels je n’ai, hélas, pas accès), on devrait pouvoir trouver des gisements à la verticale de zones où le niveau de la mer est quelques décimètres plus bas que le niveau normal.

- Vitesse du son : la vitesse du son dans un gaz est considérablement plus basse (5 fois ou plus) que la même vitesse dans tout autre matériau (chiffres donnés ci-dessous). La géophysique, qui consiste à envoyer des signaux acoustiques (10 à 100 hertz) dans le sous-sol, est en effet très concernée par la vitesse du son dans les matériaux constitutifs du sous-sol. Il est fréquent, parfois à terre mais plus souvent en mer où la présence d’air en sous-sol est exclue, que l’imagerie sismique montre des zones où il se passe des choses bizarres. On appelle cela des « bright spots » ou des « flat spots ». Même si l’imagerie sismique (acoustique) est antérieure à l’opération de forage, le géologue sait, au vu du bright spot ou du flat spot, que les chances de succès sont bien meilleures que ce qu’il attendrait en temps normal.

- Milieu réducteur : aucun gisement d’hydrocarbures n’est parfaitement étanche. Même les gisements dont la couverture est assurée par une couche de sel, comme on l’observe en Egypte, dans l’onshore congolais ou dans le Haut-Rhin (bassin potassique). Les fuites d’hydrocarbures, essentiellement gazeux, se font verticalement, et lors de la remontée, ces hydrocarbures interagissent avec l’oxygène résiduel présent dans les couches du sous-sol. Les réactions de « réduction » qui se produisent font apparaître des dépôts métalliques - on peut même observer du fer à l’état réduit - qui ne sont que rarement présents ailleurs.

- Milieu réducteur, suite : les mêmes fuites d’hydrocarbures en provenance des gisements d’hydrocarbures peuvent se voir en surface. Au Canada, où l’érable est roi, et où il donne ce sirop qui accompagne si admirablement les québécoises « côtes levées » (les « spare ribs », « barbecue ribs », ou « travers de porc »), on constate que la végétation souffre de l’existence de milieux réducteurs en sous-sol : les érables sont rabougris au droit des gisements d’hydrocarbures, alors qu’ils s’éclatent ailleurs (loin de moi l’idée de blâmer les gisements d’hydrocarbures : la faune, sangliers, ours, loups, aigles, etc. adore les mares de pétrole où il est possible de se déparasiter en toute quiétude).

- Milieu réducteur, suite : il n’y a pas que les sangliers pour s’éclater au droit des accumulations d’hydrocarbures. Il y a aussi les bactéries. Les bactéries dominantes, sur notre bonne vieille terre, sont les bactéries aérobies, celles qui transforment tout en eau, en gaz carbonique et en nitrates (les bactéries de la biodégradation). Mais, heureusement pour le cycle de l’azote et pour celui du carbone, il y a aussi les bactéries anaérobies. Ces dernières peuvent tuer, comme lorsqu’elles tuent des sangliers en métabolisant (de façon anaérobie) les algues vertes de la baie de Saint-Brieuc. Mais elles restent indispensables au cycle de la vie. Dans l’industrie pétrolière, elles aident à identifier les milieux réducteurs, signe de l’existence possible d’hydrocarbures dans les profondeurs du sous-sol.

- Milieu réducteur, suite (mais pas fin) : les pétroliers connaissent les affinités des atomes d’halogène (fluor, chlore, brome et iode) pour les molécules organiques (les molécules à base de carbone principalement, d’hydrogène, et de divers autres atomes dont l’azote, le phosphore, l’oxygène (parfois) et quelques autres). Arnaud MONTEBOURG les connaît aussi, lui qui préconise l’heptafluoropropane pour la fracturation des schistes à pétrole ou à gaz... Il se trouve que l’iode est comme le « boute-en-train » de nos campagnes : il courtise la molécule carbonée jusqu’à ce qu’arrive un rival plus sexy (le chlore ou le fluor). L’iode est le Jean-Claude DUSSE de la classification périodique des éléments : il ne peut jamais conclure. Il est donc condamné à errer d’une molécule organique à l’autre. Conséquence : au droit des gisements d’hydrocarbures, on retrouve, généralement, des concentrations en iode très supérieures à ce que l’on peut observer ailleurs (le « bruit de fond »).

Toutes ces observations, sur les moyens de détecter dans le sous-sol la présence d’hydrocarbures, sont exposées dans un livre publié par l’AAPG (American Association of Petroleum Geologists), sous le nom de « AAPG memoir 66 », publié en 1981. Ca ne nous rajeunit pas...

J’y ajouterai une observation supplémentaire (totalement personnelle), non donnée dans le mémoire 66 : au droit des accumulations d’hydrocarbures il fait froid. D’environ 1,5° à 2° Celsius par rapport au milieu avoisinant. Ce phénomène est causé par le caractère d’isolant thermique des hydrocarbures dans le sous-sol, un phénomène publié pour la première fois en avril 1998 (article dans Oil & Gas Journal) par Lloyd FONS, personnage extraordinaire que j’ai rencontré à Houston, et avec qui j’ai correspondu jusqu’à son décès en mars 2009. L’hydrocarbure du sous-sol agit comme la neige sur un toit ou comme la couche d’air dans un double vitrage : une couche d’hydrocarbures liquides ou gazeux, même mince, agit comme un excellent isolant thermique, empêchant le flux géothermique, quelque modeste qu’il soit – 50 à 80 milliwatts par mètre carré –, de rejoindre la surface. Cela s’observe facilement à la verticale de gisements connus, surtout à gaz.

En offshore (30% des réserves d’hydrocarbures connues sur la planète), tout est plus facile, au moins pour la reconnaissance. Quand il s’agit d’exploiter, les choses se compliquent de banals problèmes d’intendance. Tous les phénomènes cités ci-dessus, auxquels s’ajoute la plus grande facilité d’interprétation du retour en surface des ondes acoustiques, nullement perturbées par la présence d’air dans les couches peu profondes (pour mémoire, vitesse du son dans l’air : 340 m/s, vitesse du son dans l’eau : 1 480 m/s), expliquent pourquoi les chances de trouver des hydrocarbures offshore sont très nettement supérieures aux chances d’en trouver à terre, où se trouvent pourtant 70% des réserves de pétrole du globe...

Rien de cela n’a de rapport avec les «avions renifleurs ». C’est de la science. Empirique certes, mais science quand même. Aux scientifiques d’y ajouter la conscience pour éviter la ruine de l’âme.

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Re: Prospection electromagnetique / seabed logging

Message par oleotax » 13 janv. 2015, 17:27

Philippe a écrit :@ energy-isere,

trouver des gisements à la verticale de zones où le niveau de la mer est quelques décimètres plus bas que le niveau normal.

.
Plus bas ou plus haut ?
A part cela , comment se porte les petits producteurs avec un baril à 45$ ; cela va s'arrêter où cette dégringolade ?

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