Comment Trouve-T-On Réellement Du Pétrole ?

J’écris sur les crypto-monnaies, les fusées et la colonisation spatiale, mais mon travail consistait à créer des logiciels de modélisation géologique.

La modélisation géologique consiste à créer des modèles informatiques du sous-sol, c’est-à-dire la structure des couches de roche sous le sol. Les géologues font cela pour déterminer où il pourrait y avoir du pétrole et où ils devraient forer.

Quand j’ai appris la géologie au lycée, j’ai trouvé que c’était un sujet plutôt ennuyeux. Je n’ai pas trouvé très intéressant de mémoriser un tas de types de roches. Je ne voyais pas non plus de but ou d’application claire de ces connaissances.

Travailler en tant que développeur de logiciels dans ce domaine a beaucoup changé ma perspective, au point de penser que dans d’autres circonstances, j’aurais pu choisir d’être géologue.

Ce qui rend la géologie passionnante dans ce contexte, c’est que découvrir où se trouve le pétrole, combien il y en a et vous pouvez le mieux l’extraire, c’est comme un travail de détective élaboré. Le détective ramasse divers indices et les combine pour reconstituer les événements qui ont dû se produire, menant au crime.

De même, les géologues doivent collecter divers indices ou données, pour être plus précis, qu’il peut utiliser pour reconstituer les événements géologiques qui se sont produits.

Toutes les différentes données sont collectées et importées dans des logiciels de modélisation géologique. Ce logiciel dispose d’outils pour analyser les données et rechercher des indices qui peuvent ensuite être utilisés pour construire un modèle 3D du sous-sol contenant toutes les caractéristiques importantes.

Les hydrocarbures tels que le pétrole et le gaz ne sont pas dispersés de manière complètement aléatoire. Il y a des caractéristiques géologiques particulières qui augmentent considérablement la probabilité que nous y trouvions du pétrole. Rechercher du pétrole signifie rechercher ces caractéristiques géologiques.

Quelle que soit la fonctionnalité que nous recherchons, il existe un modèle commun. Vous avez besoin d’une sorte de piège à huile. Le pétrole s’écoule vers le haut et nous recherchons donc une caractéristique géologique qui peut piéger le pétrole, de sorte qu’il se concentre dans une zone limitée.

Contrairement aux représentations typiques de dessins animés de réservoirs de pétrole, le pétrole n’est pas stocké sous terre dans une sorte de grotte creuse. Aussi étrange que cela puisse paraître, l’huile est en fait stockée à l’intérieur de la roche elle-même. Bien sûr, l’huile ne peut être stockée dans aucune sorte de roche. Nous avons besoin d’une roche poreuse avec beaucoup de petites cavités et de canaux où le pétrole peut résider.

Typiquement, cela signifie un grès. Donc, fondamentalement, une pierre qui s’est formée par compression de sable. Dans un passé lointain, il devait y avoir une plage, une rivière ou quelque chose de similaire qui a déposé du sable en grande quantité qui a ensuite été recouvert par d’innombrables autres couches de roche, exerçant une pression suffisante sur le sable pour le transformer en pierre de sable.

La pierre de sable doit être recouverte au-dessus par une roche de calotte, telle que le schiste, qui n’est pas perméable. C’est juste une façon élégante de dire que les liquides ne peuvent pas couler à travers la roche.

Nous avons également besoin que la roche de chapeau ait la forme d’une sorte d’entonnoir, de sorte que l’huile puisse s’accumuler en dessous lorsqu’elle se déplace vers le haut. Il y a beaucoup de façons différentes que cela puisse se produire. Vous trouverez ci-dessous divers exemples de formations rocheuses qui aident à piéger le pétrole.

De sorte que le géologue se concentre sur la localisation de telles formations rocheuses, faites de roches du bon type de type.

Pièges à failles

Une faille est ce que vous obtenez lorsque deux couches rocheuses se déplacent l’une par rapport à l’autre. Lorsque cela se produit, vous obtenez généralement un tremblement de terre. Lorsque l’on se déplace dans un angle, vous créez potentiellement un piège pour l’huile.

C’est pourquoi, lorsque vous effectuez une modélisation géologique, il est important de déterminer où se trouvent les failles. Vous voulez vraiment localiser et modéliser correctement vos lignes de faille.

Comment assembler le Puzzle et construire un Modèle

Pour créer un modèle où vous pouvez voir les différents types de couches rocheuses et l’emplacement de caractéristiques telles que des défauts, qui peuvent piéger le pétrole.

Autrefois, les gens foraient de l’huile un peu au hasard pour voir s’ils avaient de la chance et trouveraient de l’huile. C’est pourquoi les grands champs pétroliers terrestres, par exemple en Oklahoma ou en Californie, ressemblaient à des forêts de plates-formes pétrolières.

Après un certain temps, ils devenaient un peu plus intelligents et ils prélevaient des échantillons de roche dans les puits et à différentes profondeurs. En regardant ces échantillons de roches à différents endroits, vous pourriez vous interpoler pour deviner à quoi ressemblait le sol dans des zones que vous n’aviez pas encore forées. Par ex. si vous trouvez du schiste puis du sable à 20 mètres à un endroit, mais à 40 mètres de profondeur à un autre endroit, vous pouvez conclure que la formation rocheuse entre les deux n’est pas complètement plate.

L’étape suivante consistait à abaisser les instruments de mesure avec une corde et à mesurer les propriétés des roches situées en dessous à différentes profondeurs. Cela pourrait par exemple être fait en essayant d’envoyer du courant électrique à travers la roche et de voir à quel point il conduit l’électricité. La pierre de sable remplie d’eau se comportera par exemple beaucoup mieux que si elle est remplie de pétrole ou de gaz.

La mesure à différentes profondeurs produit des données que nous appelons des journaux de puits.

En Norvège, où je vis, nous n’avons aucun puits de pétrole terrestre. Tout le pétrole est récupéré des plates-formes pétrolières offshore. C’est l’une des raisons pour lesquelles la production de pétrole en Norvège a commencé beaucoup plus tard qu’au Texas. Il est très difficile de forer en mer. Au Texas, le pétrole n’est souvent pas beaucoup plus profond que 20 mètres plus bas. La première découverte de pétrole sur le plateau norvégien se trouvait près de 3000 mètres plus bas. Naturellement, dans de telles conditions, vous pouvez faire le tour des puits de pétrole au hasard à la recherche de pétrole.

Les puits de pétrole à terre coûtent des millions, les plates-formes pétrolières coûtent des milliards. Pour cette raison, le forage pétrolier en mer a poussé le développement de la modélisation géologique à l’aide de données sismiques. Les navires d’enquête à l’époque faisaient exploser de la dynamite pour créer des ondes sonores massives voyageant dans l’eau et le sol.

Si vous pensez à la lumière, vous savez que lorsque vous regardez dans l’eau, il y a un reflet. En effet, la lumière se réfléchit à l’intersection entre des matériaux aux propriétés différentes. C’est la même chose avec le son. Ainsi, chaque fois qu’il y a un changement dans le type de roche souterraine, vous obtiendrez un reflet du son.

Un type de microphones, appelés hydrophones, est réparti à la surface de l’eau. Ceux-ci collectent les ondes sonores réfléchies. Les hydrophones sont tirés après le navire de levé afin qu’il puisse se déplacer et tirer des sismiques. La prise de vue sismique signifie essentiellement générer du son (un signal acoustique) et l’enregistrer.

Ceci est transformé en données que nous appelons des cubes sismiques. Il s’agit d’une structure de voxel 3D, qui, dans les logiciels géologiques, est illustrée en colorant les réponses acoustiques de différentes couleurs, de sorte que, par ex. les zones où il y avait une forte réflexion ont des couleurs plus vives.

Cela nous permet d’avoir une idée de la stratification des roches et de leur forme. Ce qu’il ne dit pas, c’est cependant la profondeur de ces différentes formations rocheuses ou de quoi elles sont faites. Nous ne voyons que le début et la fin d’une formation rocheuse, mesurée en millisecondes.

C’est un concept important dans la modélisation géologique. Presque toutes les données avec lesquelles nous travaillons sont étiquetées avec le domaine dans lequel elles se trouvent. Un domaine est le terme de sac pour savoir si les profondeurs sont mesurées en unités de temps ou en unités de longueur telles que les mètres ou les pieds.

Nous devons pouvoir convertir ces données basées sur le temps en données basées sur la profondeur. C’est là que le travail de détective entre en jeu. Nous pouvons combiner des indices. En règle générale, nous avons effectué quelques forages de test et enregistré des journaux de puits. Cela signifie qu’à en juger par les journaux de puits, nous pouvons voir des transitions entre différentes couches rocheuses mesurées en profondeur.

Nous pouvons comparer ces journaux avec les données sismiques. Si nous pouvons localiser une couche mesurée dans le temps qui ressemble à une couche du journal de puits mesurée en profondeur, nous sommes en mesure d’attribuer une valeur de profondeur à une valeur de temps spécifique.

La façon dont nous procédons est assez complexe. Nous pouvons par exemple mesurer les propriétés acoustiques des roches avec un log de puits. À différentes profondeurs, vérifiez à quelle vitesse le son se déplace à travers la roche. Cela signifie qu’à travers un tas de calculs compliqués, nous pouvons créer une sorte de faux signal sismique que nous pouvons comparer avec le vrai signal sismique. Un géologue peut dans le logiciel étirer et presser ce faux sismique jusqu’à ce qu’il corresponde au sismique du navire de levé dans la zone autour du puits.

Le logiciel gardera une trace de l’étirement et de la compression pour calculer la relation entre les différentes profondeurs dans le temps. Une fois que nous avons dérivé cette relation entre le temps et la profondeur dans plusieurs puits, nous pouvons interpoler entre eux en utilisant le cube sismique pour nous guider.

Cela nous permet de produire des mailles ou des surfaces 3D mesurées dans le temps appelées horizons. Les horizons indiquent l’intersection entre deux couches rocheuses différentes.

Nous n’avons pas terminé à ce stade cependant. Nous devons déterminer quel type de roches existe entre les différentes couches de roches et leurs propriétés. Nous voulons également connaître leurs propriétés. Par exemple, quelle est la porosité du grès. S’il a une grande porosité, il a le potentiel de contenir beaucoup d’huile. Mais s’il a une faible perméabilité, les petites cavités ne sont pas bien connectées et l’huile ne peut pas facilement sortir du réservoir dans votre puits de pétrole.

C’est pourquoi nous créons des structures de données appelées zones représentant la zone entre les horizons. En regardant les journaux de puits, les géologues essaient de déterminer les propriétés et le type de roche. Ce genre de travail nécessite beaucoup de statistiques et de corrélation. Les données de journal que nous obtenons sont des choses comme:

• Journaux gamma, mesurant les rayons gamma émis par la roche.
• Logs de neutrinos, mesurant les densités de particules de neutrinos.
• Logs de résistivité. Mesurez la résistance électrique.
• Journal sonore, mesurez le temps nécessaire au son pour traverser la roche.

En bref, aucun ne mesure vraiment directement les propriétés que nous recherchons telles que la porosité et la perméabilité. Nous devons utiliser les connaissances sur les relations statistiques entre les journaux que nous avons mesurés et les propriétés qui nous intéressent.

Mais nous n’avons toujours pas terminé, car la différence entre les types de roches ne se produit pas seulement couche par couche. Il aurait pu y avoir des rivières sinueuses, des plages, etc. qui ont déposé du sable qui s’est transformé en grès que nous voyons. Nous avons besoin d’une modélisation plus détaillée, car notre réservoir de pétrole ne sera pas un morceau homogène de grès.

C’est pourquoi nous créons une grille, ce qui signifie que nous divisons tout notre modèle en beaucoup de petites cellules, qui sont généralement en forme de cube. À chaque cellule, nous pouvons attribuer des valeurs différentes pour la porosité, la perméabilité et le type de roche.

Cela nous permet d’effectuer des calculs de l’espace total dans le réservoir pour le pétrole.

Habituellement, un réservoir est une chose très complexe. Il y a différentes pressions et lorsque vous produisez des fluides pétroliers tels que le pétrole, le gaz et l’eau se déplacent à l’intérieur du réservoir et affectent la quantité de pétrole que vous pouvez produire. C’est pourquoi nous effectuons des simulations sur ces modèles de grille pour prédire l’évolution de la production de pétrole au fil du temps.

Boucles et correspondance d’historique

La façon dont j’ai présenté tout cela jusqu’à présent est comme si le processus se déplaçait tout le temps dans une seule direction. Mais en réalité, il est composé de boucles plus grandes et plus petites. Vous gagnez toujours plus de données au fil du temps. Vous forez plus de puits et obtenez plus de journaux de puits. Comme vous produisez du pétrole plus longtemps, vous pouvez faire correspondre la production réelle à ce que vous avez prédit. Nous appelons cela l’appariement de l’histoire. Tout cela est utilisé pour améliorer continuellement notre modèle géologique d’un champ pétrolier afin que nous puissions découvrir de nouveaux endroits pour obtenir du pétrole ou avoir une meilleure idée de la production future de pétrole.

Ensuite, Représentation des données des Modèles géologiques

D’accord, j’ai laissé de côté beaucoup de détails, mais j’espère que cela a donné un aperçu du fonctionnement d’un géologue et de la façon dont nous trouvons du pétrole. Ensuite, je veux en savoir plus sur les spécificités des types de données que nous utilisons pour modéliser le réservoir de pétrole et le sous-sol, et comment ils sont liés.

Mon public cible est des gens qui ne sont pas des géologues mais qui sont peut-être des développeurs de logiciels et qui veulent mieux comprendre comment ce type de logiciel est fabriqué.