Pétrole
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- Exploration
- Exploitation/Extraction
- Transport
- Raffinage
- Le futur du raffinage
L'exploration a beaucoup progressé en terme de fiabilité et ce, depuis l'invention de la sismique à trois dimensions. En effet, jusqu'alors les études du sous-sol terrestre, essentielles pour découvrir de nouvelles nappes de pétrole ainsi que pour déterminer les meilleurs emplacements pour le forage, étaient basées sur des études sismiques à deux dimensions. Les résultats amenaient à un taux de réussite d'environ 30 à 40 %. Depuis moins de dix ans, l'apparition de l'exploration à trois dimensions a permis d'atteindre un taux de réussite de 70%. Ces techniques sont au départ identiques à celles à deux dimensions : des ondes issues d'explosions provoquées se propagent dans le sous-sol terrestre et les "échos" de ces ondes sont enregistrés puis analysés pour en déduire la configuration du terrain en profondeur. Là où la sismique à deux dimensions utilisait une ligne d'émetteurs et de récepteurs, la sismique à trois dimensions quadrille une surface avec ces émetteurs et récepteurs, multipliant du même coup considérablement la quantité de données à traiter. Seuls les progrès informatiques récents et la création d'algorithmes spécifiques permettent de traiter ces données. La quantité d'information récoltée est de l'ordre du Téraoctets (soit l'équivalent de mille milliards de caractères écrits). Le coût de la sismique 3D est bien plus élevé que la sismique 2D, néanmoins elle est de plus en plus utilisée du fait de la qualité des résultats obtenus.
L'exploitation pétrolière a connu de grands changements avec l'apparition des plate-formes pétrolières en haute mer (on parle également de forages off shore).
Du fait de considérations environnementales et économiques, de nouveaux types de forages sont actuellement à l'essai : les forages horizontaux. Le principe repose sur le fait de creuser plusieurs puits à partir du même forage, une légère courbure étant imprimée à la direction du puits lors de son forage. La partie terminale du puits peut se retrouver à l'horizontale. Les deux avantages de cette méthode sont une réduction des nuisances faites sur l'environnement et une réduction de coût. En effet, là où une dizaine de puits séparés étaient nécessaire, impliquant par là-même autant de constructions routières, de réservoirs, de hangars etc ; un seul de ces complexes est requis, tout en exploitant le même volume de nappe de pétrole. Les infrastructures à mettre en place sont donc beaucoup moins nombreuses, limitant d'autant les frais d'exploitation.
Quant à l'extraction pétrolière, elle n'a pas énormément évolué contrairement à l'exploitation. Les rendements d'extraction sont toujours faibles. Compte tenu des technologies actuelles, 30 à 35% du volume d'une poche de pétrole est extractible. Ce chiffre peut varier suivant le type de pétrole, néanmoins 35% est un maximum. Cependant, certaines recherches laissent penser qu'il serait possible d'augmenter ces rendements jusqu'à 60 voire 70 %. De ce fait, des rachats de certains gisements considérés aujourd'hui comme épuisés ont eu lieu. Ces gisements deviendraient de nouveau exploitable à condition que les technologies susmentionnées soient confirmées.
Le transport
par bateaux
Les mers et les océans sont les routes les plus longues et les plus utilisées pour le transport du pétrole brut. En 2000, environ 1.9 milliard de tonnes de pétrole ont été transportées sur les océans, ce qui représente 62% de la production mondiale.
La capacité de charge à vide de la flotte mondiale des pétroliers était d'environ 280 millions de tonnes en 1996. Un des avantages du transport maritime est sa souplesse : les navires pétroliers peuvent changer de trajet selon les besoins, transporter n'importe quel type de pétrole et répondre à la demande saisonnière en augmentant leur capacité. Les progrès des techniques de construction ont fait apparaître des superpétroliers, capables de charger plus de 200.000 tonnes de pétroles brut (jusqu'à 550.000 tonnes pour les plus grands).
La plupart des convois pétroliers suivent un ensemble de routes maritimes. Environ la moitié du pétrole transporté a comme point d'origine le Moyen Orient et comme destination le Japon, les Etats-Unis ou l'Europe.
Les pétroliers à destination du Japon empruntent le Detroit de Malacca tandis que ceux en direction de l'Europe et des Etats-Unis passent par le Canal de Suez ou le Cap de Bonne Espérance en fonction de la taille et de la destination du pétrolierLes frais de recours à un pétrolier sont connus sous le nom de frais charter. Ces frais varient selon plusieurs facteurs notamment la taille et les caractéristiques du pétrolier, son origine, sa destination ainsi que selon la disponibilité des bateaux, mais ils ne comptent que pour un faible pourcentage du prix total de l'essence à la consommation, et ne représentent que 5 à 10% de la valeur ajoutée du pétrole.
Les oléoducs
Les oléoducs sont d'une importance capitale pour les pays enclavés. Actuellement, seules les exportations de brut de la Russie vers l'Europe dépendent totalement des oléoducs. L'oléoduc de Drushba par exemple est construit sur une distance de 3640 km, allant de la région de Samara en Russie jusqu'à la raffinerie de Leuna en Allemagne, avec 34 stations de pompage.
Les oléoducs de longue distance ont une grande importance géopolitique. C'est le cas par exemple pour la région de la mer Caspienne, où tous les plans d'exportation du pétrole à partir de cette région reposent essentiellement sur la construction d'oléoducs.
L'oléoduc reste le moyen de transport transcontinental le moins
coûteux par rapport au transport ferroviaire ou terrestre. Il
constitue à cet égard un important moyen de transport
entre les Etats-Unis et le Canada, mais aussi entre les différents
pays européens où les oléoducs sont relativement
de courte distance.
Il existe plus de trente procédés unitaires de raffinage du pétrole ou des sous-produits du pétrole. Ci-dessous sont recensés les principaux avec les produits auxquels ils aboutissent. Un schéma récapitulatif des procédés de raffinage est accessible sur le site de l'Union Française des Industriels du Pétrole (UFIP).
Le but du raffinage du pétrole est de séparer les différents éléments ou composants du pétrole afin d'obtenir des produits utilisables et qui correspondent aux attentes des consommateurs et aux spécifications des principaux standards internationaux (Union européenne et Etats-Unis). Actuellement, la demande la plus importante concerne les éléments légers (pour les carburants).
La première étape est une distillation à pression atmosphérique, le brut est chauffé à .350°C dans une colonne de 60 m de haut. Les composés dont la température d'ébullition est inférieure à 350°C se vaporisent et montent dans la tour. Les vapeurs se condensent lorsqu'elles ont atteint l'altitude qui correspond à leur température de rosée. Les produits se séparent ainsi, se condensant tout au long de la tour, les plus légers (basse température de rosée, environ 30°C) sont récupérés en haut de la tour, les plus lourd restent en bas. La colonne est divisée en différents étages qui correspondent à différentes températures et permettent ainsi de récupérer des produits de moins en moins lourd en allant du bas vers le haut de la colonne.
Les résidus de cette distillation sont soumis à une distillation sous vide, ce qui permet d'abaisser les températures d'ébullition. On obtient alors du gazole, des distillats lourds et un résidu qui entre dans la composition des bitumes ou des fiouls lourds.
En fonction des produits souhaités, des procédés de craquage, viscoréduction, filtration, lavage, extraction au solvant, isomérisation, reformage, alkylation et désulfuration peuvent être utilisés et combinés.
Le craquage correspond à une réduction de la taille des
molécules. Il peut être thermique ou catalytique. La viscoréduction
est un exemple de craquage thermique et permet de réduire la
viscosité des résidus lourds issus de la distillation
sous vide en "coupant" ces produits. On obtient par exemple
des fiouls lourds.
Un craquage catalytique transforme du distillat lourd (issu de la première
distillation) en petites molécules : gaz, essences et gazole.
Le reformage catalytique est un processus d'amélioration des naphtas lourd pour obtenir des essences dont l'indice d'octane est élevé.
Source : élaboration CNUCED
Aujourd'hui, la production de pétrole est principalement consacrée à la fabrication de carburant pour les moyens de transport, en particuliers les véhicules. Certains auteurs prévoient d'ici à quelques années un bouleversement complet de la branche automobile avec l'apparition des piles à combustible au méthanol. Une pile à combustible produit de l'électricité à partir d'un combustible comme le méthanol, le gaz naturel, l'hydrogène, etc. Certains essais menés récemment ont montré la possibilité de fabriquer une voiture fonctionnant avec une pile à combustible et ayant des performances similaires aux voitures à moteur à explosions (une puissance de 75kW, une vitesse de 150km/h et une autonomie de 600km). Pour l'instant, le procédé n'est pas encore parfaitement au point et les coûts de production sont trop élevés pour une fabrication en grande série.
La branche industrielle du raffinage pétrolier est soumise à plusieurs contraintes qui l'oblige à modifier ses orientations de production. En effet, les exigences de qualité pour les produits finis sont de plus en plus sévères (voir qualité) et les types de pétrole brut sont de plus en plus variés du fait d'une diversification des nappes exploitées. L'utilisation des procédés décrits ci-dessus ne permet pas toujours d'atteindre les critères de qualité requis, notamment pour les essences et les gasoils avec tous les types de pétrole.
Une méthode initiée dans les années 1920, consiste
à produire artificiellement, à partir de molécules
simples (dihydrogène et dioxyde de carbone), la molécule
finale souhaitée. La qualité des produits obtenus est
excellente du fait de l'absence de corps indésirables (soufre,
fer, benzènes, etc) et du fait de la structure uniquement linéaire
du composée (pas de composés cycliques, ramifiés
ou aromatiques).
A l'origine, cette méthode fut utilisée pour transformer
du gaz naturel en produits plus complexes.
