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L'exCeLLenCe TeChnOLOgique

exPLORATiOn-PRODuCTiOn+

L’exceLLence technoLogique

expLoration-production

centre scientifique et technique Jean féger

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centre scientifique et technique Jean féger

+cstJf

CONNAÎTRE LE GROUPE TOTALFigurant au nombre des toutes premières compagnies pétrolières internationales, Total est aussi un acteur mondial du gaz, du raffinage, de la pétrochimie et de la distribution de produits dérivés du pétrole. Aujourd’hui, face à la croissance de la demande énergétique, le Groupe accélère son développement dans le solaire et la biomasse.

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Nous misons en priorité sur le pétrole et le gaz, dont les ressources sont loin d’être épuisées. Nos activités, dans ce domaine, vont de l’exploration et la production jusqu’à la transformation, le transport et la vente. Raffineur et pétrochimiste de rang mondial, nous développons des plateformes industrielles de premier niveau et renforçons notre présence sur les marchés en croissance de l’Asie et du Moyen-Orient. La branche commerciale du Groupe – à la tête notamment d’un important réseau de stations-service – conçoit et commercialise des produits principalement issus du pétrole et tous les services qui peuvent y être associés.Nous investissons par ailleurs dans les énergies renouvelables. Nous avons choisi de nous développer dans le solaire photovoltaïque et la biomasse. Nous accélérons désormais nos investissements dans ces filières afin de proposer des solutions performantes et fiables, complémentaires des énergies fossiles.Notre Groupe est également un chimiste de rang mondial. Nous produisons des polymères et sommes aussi présents dans la chimie de spécialités, qui comprend les applications du caoutchouc, les adhésifs et la métallisation. Partout dans le monde, nos 96 000 collaborateurs produisent l’énergie et les produits dont l’homme a besoin, en incarnant les quatre comportements de notre Total Attitude : l’audace, la solidarité, l’écoute et la transversalité.

Exploration-Production – Conception-réalisation : – Crédits photo : Philippe Boulze, Étienne Follet, Alain Guilhot/Divergence, François Lacour, Laurent Pascal, Patrick Redonnet, Photothèque Total, DR – © TOTAL février 2013.Ce livre est imprimé sur du papier Heaven 42 certifié FSC, dont l’ensemble des fibres proviennent de forêts gérées de manière responsable. Des encres végétales élaborées sur la base de matières premières renouvelables ont été utilisées. L’imprimeur est certifié Imprim’Vert® et FSC ; il s’engage à agir de manière concrète et continue pour réduire les émissions polluantes, tout en économisant les ressources naturelles.Merci à tous les collaborateurs de l’Exploration-Production de Total pour leur aimable participation.

2—CSTJF—SOMMAIRE 3—CSTJF—SOMMAIRE

31 UN CREUSET D’EXCELLENCE TECHNIQUES DE PRODUCTION

FORAGE ET PUITS

GÉOSCIENCES

RECHERCHE ET APPLICATIONS

Au CSTJF, haut lieu d’expertise et de brassage des cultures au cœur du Béarn, tous les collaborateurs poursuivent le même objectif : produire des hydrocarbures et ce, toujours mieux.

Leur métier ? Faire parler les échantillons de roches et de fluides, ainsi que l’imagerie générée par l’un des calculateurs les plus puissants au monde.

L’innovation technologique est un passage obligé pour accéder à de nouveaux territoires, en développant la maîtrise d’une exploitation responsable et durable.

Les équipes du CSTJF développent des outils permettant d’optimiser la production et d’en évaluer la performance tout au long de la période d’exploitation.

Les spécialistes en mécanique des roches, en chimie ou en informatique expérimentent, modélisent et analysent la viabilité des puits dans des conditions extrêmes.

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PRÉFACE

05

07

HSE HYGIÈNE, SANTÉ/SÉCURITÉ, SOCIÉTAL, SÛRETÉ/ENVIRONNEMENT

21

59

45

71 Au premier rang des défis complexes se place celui, prioritaire, de la sécurité des hommes et de la préservation de l’environnement – soumis à une pression croissante – pour assurer une production responsable et durable.

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5—CSTJF—PRÉFACE

PRÉFACE Résolument tourné vers l’avenir, le Centre scientifique et technique Jean Féger prépare l’énergie de demain.

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Le Centre scientifique et technique Jean Féger (CSTJF), situé au cœur de Pau, constitue un centre d’excellence technologique de premier plan avec l’expertise scientifique et les moyens d’étude de l’Exploration-Production (EP) de Total. La technologie de pointe de ses laboratoires et la puissance de son nouveau centre de calcul haute performance (HPC) font du CSTJF, qui regroupe près de 2 500 personnes, un centre de recherche et développement (R&D) et un pôle de compétences intégrées de premier ordre dans le monde pétrolier. Véritable poumon scientifique et technique des filiales de l’EP, qui opèrent partout sur la planète, le CSTJF les assiste au quotidien pour mener à bien notre stratégie visant à maximiser nos productions, mettre en œuvre nos projets dans les meilleurs délais et au meilleur coût, et favoriser en permanence le renouvellement de nos réserves. C’est sur ce vaste campus international, authentique “melting-pot”, résolument tourné vers l’avenir, que nous démontrons nos capacités de partenaire performant et responsable, à même de préparer au mieux les ressources en hydrocarbures de demain.Implanté au cœur du Sud-Ouest, le CSTJF s’affirme aussi comme un acteur majeur de la dynamique économique et sociale de la région et comme un partenaire de sa croissance durable.

Yves-Louis DarricarrèrePrésident Upstream de Total

7—CSTJF—UN CREUSET D’EXCELLENCE6—CSTJF—UN CREUSET D’EXCELLENCE

Le CSTJF abrite tous les métiers de la chaîne de l’exploration et de la production pétrolière. Cette proximité facilite les échanges entre les spécialistes des sciences de la Terre, du forage ou de l’exploitation des gisements et l’intégration de toutes les expertises, indispensables pour repousser les frontières du possible pétrolier.

L’assistance technique aux filiales de l’Exploration-Production de Total est l’une des premières raisons d’être de ce centre d’ingénierie. Car c’est sur le terrain opérationnel, aux quatre coins du monde, que toute la puissance d’innovation du CSTJF doit s’exercer.

CHAÎNE DE COMPÉTENCES

Au CSTJF, haut lieu d’expertise et de brassage des cultures, tous les collaborateurs poursuivent le même objectif : produire des hydrocarbures et ce, toujours mieux. Au cœur du Béarn, berceau historique de l’activité gazière française, le Centre conçoit des solutions technologiques rentables et respectueuses de l’environnement.

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POUR LE MONDE ENTIER

UN CREUSETD’EXCELLENCE

confèrent en effet à l’agglomération paloise une place privilégiée

dans la recherche pétrolière.

À l’échelle nationale, le CSTJF est engagé dans une soixantaine de

contrats de R&D avec des universités (celles de Bordeaux, de Marseille,

de Montpellier, de Pau, de Provence et de Toulon), des grandes écoles

et différents instituts et laboratoires.

De plus, deux structures hébergées par l’université de Pau et des Pays

de l’Adour et financées par Total ont initié une nouvelle forme de

collaboration entre le CSTJF et la recherche universitaire : fondé en 2002,

l’Opera (Organisme pétrolier de recherche appliquée en géophysique)

développe notamment de nouveaux algorithmes de traitement de

l’imagerie sismique, tandis que le Chloe, créé en 2007 (Centre huile lourde

ouvert et expérimental), est centré sur l’évaluation et l’amélioration de

divers procédés de récupération des bruts extra-lourds.

pour des collaborateurs de multiples nationalités. Personnels des

sociétés nationales pétrolières partenaires et représentants des États

hôtes de l’Exploration-Production de Total y sont également accueillis

pour y suivre des formations de pointe. Le Centre reçoit ainsi, chaque

année, plus de 50 000 visiteurs à des fins professionnelles et

70 délégations étrangères. Une large gamme de stages répond

à la variété des besoins de stagiaires venant de tous les horizons.

Les sessions sont majoritairement ponctuelles et courtes, mais

la transmission des savoirs peut aussi s’orchestrer au fil d’un parcours

de plusieurs mois, bâti sur mesure, ou bien encore se dérouler sur

deux ans, dans le cadre d’un compagnonnage permettant de se former

en travaillant (On the Job Training). Couvrant tous les domaines

– exploration pétrolière, appréciation des découvertes, conception de

forages complexes, déploiement de solutions innovantes pour améliorer

EN 1951, un forage d’exploration révélait le gisement géant

de gaz naturel de Lacq. Cette découverte et celles qui suivront

assureront jusqu’à 90 % de la consommation de gaz naturel en France

et scelleront en partie le destin économique et industriel

du Sud-Ouest. L’implantation du Centre scientifique et technique

Jean Féger (CSTJF) à Pau et celle de nombreux de nos sous-traitants

et partenaires valent à la cité béarnaise, et plus largement au bassin

de Lacq, d’être un pôle privilégié du développement des activités

pétrolières et parapétrolières. Avec les métiers du pétrole et du gaz et

ceux de la chimie, ce sont plus de 4 000 emplois directs que procure

Total sur l’ensemble du bassin de Lacq, avec, en particulier, le CSTJF

et Total Petrochemicals, dont le site de Mont-Lacq abrite le pôle

de R&D pétrochimique du Groupe. Désormais appelé “Pôle d’études

et de recherche de Lacq (PERL)”, ce pôle a récemment été intégré

à la R&D de l’Exploration-Production.

À l’origine d’un important pôle d’activité chimique, Total s’est engagé,

depuis le milieu des années 1970, à préparer “l’après-Lacq”,

le gisement étant en voie d’épuisement. Son soutien à l’implantation

d’entreprises de chimie fine au travers de la Sobegi (Société béarnaise

de gestion industrielle, créée par Total en 1975) et son aide à la création

de PME-PMI (via Total Développement Régional, issu de la Sofrea créée

par Elf à Pau en 1978) ont ainsi contribué, localement, à la création

ou au maintien de près de 7 900 emplois, grâce au soutien apporté

à plus de 320 entreprises.

de la communauté scientifique du Sud-Ouest. L’IFP Énergies Nouvelles

(IFPEN) comme les laboratoires de l’université de Pau et des Pays

de l’Adour, réunis notamment au sein de l’Ipra (Institut pluridisciplinaire

de recherche appliquée dans le domaine du génie pétrolier),

2 500 collaborateurs

représentant tous les métiers de l’Exploration-Production.

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8—CSTJF—UN CREUSET D’EXCELLENCE 9—CSTJF—UN CREUSET D’EXCELLENCE

Rayonnant tout autour du globe, le CSTJF est aussi un point d’accueil, de contact et de formation

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Le CSTJF, par le biais de ses nombreux axes de R&D, s’affirme comme un partenaire important

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les productions, maîtrise des impacts industriels, etc. –, ces formations

s’appuient sur l’ensemble des ressources technologiques du CSTJF :

une énorme puissance de calcul – ses calculateurs informatiques “haute

performance” sont capables d’effectuer plus de deux millions de

milliards d’opérations par seconde ! –, qui lui vaut d’être l’un des premiers

centres informatiques scientifiques au monde, un imposant plateau

de laboratoires high-tech – d’une superficie de 5 000 mètres carrés –

et un “concentré” de compétences de haut niveau.

grâce au réseau privé de télécommunications du Groupe, auquel sont

reliés 1 250 sites à travers le monde. Éminemment stratégique, cette

toile mondiale de télécommunications transporte les voix des échanges

téléphoniques entre le CSTJF et les filiales, les images et les sons

des 37 visioconférences pouvant se dérouler simultanément à partir

du Centre et, bien sûr, un flux très nourri d’e-mails et de fichiers

informatiques.

Ce flot ininterrompu, qui traduit le rôle de partenaire névralgique

du CSTJF dans le quotidien des filiales, se double de fréquentes

rencontres entre les opérationnels basés à l’étranger et leurs

“correspondants” du Centre. Véritables globe-trotters, ces derniers

réalisent en effet chaque mois quelque 3 500 missions à l’international, afin d’apporter leur assistance directe à leurs homologues sur site. +

11—CSTJF—UN CREUSET D’EXCELLENCE10—CSTJF—UN CREUSET D’EXCELLENCE

Le CSTJF a été dessiné au début des années 1980 par l’architecte palois André Grésy, en privilégiant des matériaux nobles tels que le bois, le verre et la tuile. Sur environ 30 hectares, il compte près de 40 bâtiments, avec quasiment 100 000 mètres carrés de surface totale construite, dont 30 000 mètres carrés utiles de bureaux et 5 000 mètres carrés utiles de laboratoires dans quatre bâtiments dédiés.

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UN CAMPUS D’EXCEPTION +

Toute la puissance de calcul du CSTJF est accessible à l’ensemble des filiales de l’Exploration-Production

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Près de

30 hectaresdédiés aux études et à la recherche.

Entouré de vastes espaces naturels, le centre scientifique et technique Jean Féger – du nom de l’ingénieur découvreur du gisement de gaz naturel de Lacq – est planté d’un millier d’arbres (chênes, chênes liège, mûriers, platanes…). Cette végétation est régulièrement entretenue. Un étang est alimenté par la récupération d’eau naturelle d’écoulement sur le site. L’eau y est traitée par oxygénation et par ultrasons et accueille des espèces animales autochtones (truites, canards, poules d’eau).

PARC PAYSAGER

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14—CSTJF—UN CREUSET D’EXCELLENCE

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Plus de 150 cadres internationaux, techniciens et ingénieurs, recrutés par les filiales de par le monde, sont intégrés chaque année aux équipes du Centre, où se côtoient 35 nationalités, pour une durée de trois ans et plus. Ils effectuent ainsi des étapes stratégiques dans des carrières marquées par la mobilité inhérente à la dimension mondiale du Groupe.

MELTING-POT

Véritable courroie de transmission à l’échelle planétaire, le puissant réseau de télécommunications du Centre permet les échanges quotidiens entre les filiales et le pôle régional.

60 GIGABITS PAR SECONDE

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Acteur économique palois de premier plan, Total est aussi fortement impliqué dans la vie locale par ses actions de mécénat culturel (soutien apporté, par exemple, à l’orchestre de Pau Pays de l’Adour ou au cinéma d’art et d’essai Le Méliès) ou patrimonial (plus de 10 programmes de restauration d’édifices patrimoniaux ont bénéficié, dans la région, du soutien de la Fondation Total au travers d’un partenariat avec la Fondation du patrimoine).

DANS LA CITÉ

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Total est également un sponsormajeur de la vie sportive paloise,en étant partenaire de la Sectionpaloise de rugby et de son centrede formation, du club de basketl’Élan béarnais ainsi que duGrand Prix automobile de Pau.

SUR LE TERRAIN

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21—CSTJF—HSE HYGIÈNE, SANTÉ/SÉCURITÉ, SOCIÉTAL, SÛRETÉ/ENVIRONNEMENT20—CSTJF—HSE HYGIÈNE, SANTÉ/SÉCURITÉ, SOCIÉTAL, SÛRETÉ/ENVIRONNEMENT

Dans tous les pays où il exerce ses activités, le groupe Total est conscient de ses responsabilités en matière de sécurité et de protection de l’environnement. Assurer la sécurité des personnes qui travaillent sur ses projets est la priorité pour le Groupe. De même, il s’attache à réduire l’impact de ses opérations sur l’environnement dans le cadre de son engagement en faveur du développement durable.

Tout le personnel travaillant dans les laboratoires du CSTJF porte les équipements de protection individuelle obligatoires.

Au premier rang des défis complexes relevés par l’Exploration-Production se place celui, prioritaire, de la sécurité des hommes et de la préservation de l’environnement – soumis à une pression croissante – pour assurer une production responsable et durable.

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PENSER SÉCURITÉ

HSEHYGIÈNE, SANTÉ/SÉCURITÉ, SOCIÉTAL, SÛRETÉ/ENVIRONNEMENT

ENGAGEMENT

L’objectif du “zéro accident” est un leitmotiv quotidien tant sur les projets en cours que sur les sites

LA PRODUCTION pétrolière est un métier à risques, risques multiples

et omniprésents, dont l’envergure des plus grandes réalisations industrielles

donne la mesure. Nécessitant des millions d’heures de travail, elles peuvent

réunir, des mois durant, des milliers d’hommes sur un même chantier

ou impliquer l’installation de dispositifs de plusieurs centaines de tonnes

au fond d’un océan…

en exploitation. Les ingénieurs HSE sont présents en support tout au long

de la chaîne de l’exploration-production pour minimiser les impacts de

nos activités sur les hommes, sur l’environnement et sur les communautés

locales. Prévoir, agir et s’améliorer en continu pour atteindre les objectifs

très volontaristes du Groupe, tel est leur engagement.

Axe tout aussi prioritaire des missions du CSTJF et objet de plusieurs

projets de recherche, le respect de l’environnement occupe une place

primordiale sur tous les sites de production opérés par le Groupe à travers

le monde. Le souci de limiter l’impact de ces sites sur l’air, l’eau

et la biodiversité – un impact étroitement surveillé – est constant, dès

la conception des projets. L’Exploration-Production est ainsi résolument

engagée dans la réduction des émissions des gaz à effet de serre,

laquelle est au cœur de la lutte contre le réchauffement climatique.

L’eau, très présente dans les cycles d’exploitation, car toujours mêlée

aux hydrocarbures produits, bénéficie d’une gestion durable.

Réinjectées dans leurs réservoirs d’origine aussi souvent que possible,

les eaux produites rejetées dans le milieu naturel sont traitées selon

des normes très sévères.

Grâce aux efforts conjoints des experts du CSTJF et des responsables

des filiales, Total peut ainsi conjuguer recherche de la croissance,

profitabilité, sécurité des hommes et respect de l’environnement.

Autant de facettes indissociables d’une industrie responsable vis-à-vis des générations actuelles et futures.

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22—CSTJF—HSE HYGIÈNE, SANTÉ/SÉCURITÉ, SOCIÉTAL, SÛRETÉ/ENVIRONNEMENT

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La sécurité prime sur

toute autre considération, car ce sont

des vies qui sont en jeu.Christophe de Margerie

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Exercice sécurité de plan d’opération interne (POI) dans la région paloise,en collaboration avec les pompiers.Ces derniers portent des appareils respiratoires individuels (ARI) dans le cadre de l’exercice simulant une fuite de gaz ainsi qu’un risque lié à l’hydrogène sulfuré (H2S).

SIMULER LES RISQUES

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Meeting sécurité à Okpo, en Corée du Sud, entre les équipes Total et celles du contracteur DSME, pendant la phase de construction du FPSO (unité flottante de production, de stockage et de déchargement) angolais Pazflor (page précédente).

VIGILANCE COLLECTIVE

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22 mg/l d’hydrocarbures dans nos eauxde production rejetées offshoreen 2011. (Bonne performance

des installations avec une baissesignificative par rapport à 2010.)

Dans le parc national de Murchison Falls, en Ouganda, la priorité est de réduire l’impact du forage sur une faune particulièrement riche. De petits rigs électriques sont ainsi préconisés pour minimiser les nuisances sonores et visuelles liées au développement du projet d’exploitation des ressources en huile.

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PROTECTION SUR MESURE DE L’ENVIRONNEMENT

À Kharyaga, 60 kilomètres au nord du cercle polaire arctique, dans la région des Nenets, en Russie, Total opère depuis 1999 un gisement de pétrole difficile à produire. L’environnement hostile – écologie de toundra sensible, permafrost, froids extrêmes jusqu’à - 65 °C, en prenant en compte le facteur vent – dicte les activités. La planification et la préparation sont essentielles, et toutes les installations doivent être protégées du gel, du vent et de la neige.

S’ADAPTER À UN CLIMAT RIGOUREUX

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En parallèle du projet Gladstone LNG (GLNG), en Australie, qui utilise le gaz de charbon comme matière première, Total contribue à réduire l’empreinte de ses activités sur l’eau à travers le programme Water Management. Ci-dessus, une plantation de leucaena irriguée par le recyclage des eaux sur le site d’extraction du champ de gaz de Fairview à Roma, dans le Queensland.

PRÉSERVER LES RESSOURCES EN EAU

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30—CSTJF—GÉOSCIENCES 31—CSTJF—GÉOSCIENCES

GÉO- SCIENCES

La géoinformation, la géologie – riche elle-même de plus de 20 disciplines – l’ingénierie du réservoir et la géophysique, quatre grandes spécialités et un unique objectif commun : découvrir, comprendre et décrire les spécificités des réservoirs pétroliers, ensembles géologiques complexes imprégnés d’huile, de gaz et d’eau. Avec, in fine, des modélisations détaillées de leur architecture, de leur agencement interne et du comportement des fluides mis en mouvement par leur production.

Ici, on représente la qualité des réservoirs : plus les couleurs sont chaudes, plus l’on se rapproche du pôle sableux, les couleurs froides correspondant au pôle argileux.

DANS LE SECRET DES RÉSERVOIRS

Ensemble, ingénieurs géoinformation, géologues, ingénieurs réservoir et géophysiciens constituent la chaîne des géosciences. Leur métier ? Faire parler les échantillons de roches et de fluides, ainsi que l’imagerie générée par l’un des calculateurs les plus puissants au monde.

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SISMIQUE ET PÉTROPHYSIQUE

32—CSTJF—GÉOSCIENCES 33—CSTJF—GÉOSCIENCES

C’est à partir de ces travaux et, en particulier, des modélisations sédimentaires des pièges pétroliers

Le CSTJF réceptionne pour analyse des échantillons en provenance du monde entier.

Toutefois, le volume des échantillons, rapporté à la taille globale d’un

champ étudié, reste très limité. Géologues et ingénieurs réservoirs relèvent

donc un défi aussi complexe que de modéliser la tour Eiffel à partir d’un

échantillon de la taille d’une tête d’épingle.

Dans sa carothèque sont étudiés les constituants intimes des carottes,

ces cylindres de roche prélevés lors des forages. Ce laboratoire de

géologie, équipé d’un scanner, ouvre l’accès à des images

tridimensionnelles. En parallèle, les propriétés physiques des roches

réservoirs ainsi que leur aptitude à contenir ou laisser circuler les

hydrocarbures sont étudiées dans les laboratoires de pétrophysique.

Les fluides sont analysés dans les conditions de température

et de pression des réservoirs. Des expériences, conduites parfois

plusieurs mois durant, prédisent l’efficacité de différents mécanismes

de production à l’échelle microscopique. Objectif : la maîtrise

du comportement des hydrocarbures durant les vingt années ou plus

que durera leur exploitation.

Dans la chaîne de l’expertise en géosciences vient ensuite la

géophysique, qui s’affiche comme l’un des pôles d’excellence du CSTJF.

Grâce aux techniques sismiques, la géophysique est la première à “voir

l’invisible” : le réservoir. Comment ? Des ondes acoustiques, créées par

des vibrations sur la surface du sol ou de la mer, sont partiellement

réfléchies, au fil de leur propagation dans le sous-sol, par les différentes

couches géologiques qu’elles rencontrent. L’enregistrement de ces

réflexions en surface permet de construire une image des couches

traversées afin d’obtenir une modélisation en 3D de l’enveloppe des

pièges pétroliers et de leur architecture interne. Un dialogue constant

LA DÉCOUVERTE et le développement de gisements d’hydrocarbures

reposent sur l’analyse et l’interprétation de données pétrolières.

La géoinformation est le métier qui regroupe les professionnels de la

donnée pétrolière, socle de la connaissance indispensable à la géologie,

à la géophysique et au réservoir. Les ingénieurs géoinformation sont

en charge du cycle de vie complet de la donnée, de son acquisition,

son positionnement, sa qualification, son traitement, son organisation

et sa conservation. Car il n’y a pas de futur sans mémoire.

Les géologues, pour leur part, ont pour mission de comprendre et de

prévoir le fonctionnement des bassins pétroliers dans le temps et dans

l’espace. Objectif : caractériser les éléments qui constituent un système

pétrolier – la roche mère qui génère les hydrocarbures, les réservoirs où

ils sont piégés et les couvertures de ces réservoirs, couvercles étanches

qui les confinent en profondeur. Riche d’une vingtaine de spécialités

– parmi lesquelles la géochimie organique (étude des roches mères),

la sédimentologie (étude des processus des dépôts sédimentaires dans

les réservoirs), la géologie structurale (pour la compréhension de la

structure des bassins pétroliers et des réservoirs) ou la biostratigraphie

(étude des micro-organismes présents dans les sédiments) –,

la géologie est une discipline clé de l’industrie pétrolière, de la prise

du domaine minier jusqu’à la production.

prédisant les volumes d’hydrocarbures en place, que les ingénieurs

réservoir peuvent estimer la productivité des gisements découverts,

via la modélisation de la dynamique des fluides en production,

et aider les architectes pétroliers à optimiser le schéma de développement

pour ces champs. Connaissances théoriques, expérience acquise au fil

des années et des missions géologiques de terrain et des échantillons

de roches ou de fluides prélevés durant les forages nourrissent une chaîne

de modélisations qui bénéficie de l’évolution rapide des calculateurs.

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Voir l’invisible, le réservoir,

grâce aux techniques sismiques de la géophysique.

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34—CSTJF—GÉOSCIENCES 35—CSTJF—GÉOSCIENCES

entre les géophysiciens des filiales et le CSTJF permet de leur proposer

les dispositifs d’acquisition les mieux adaptés, à terre comme en mer.

Le CSTJF est ensuite en mesure de les assister dans la construction

des images sismiques les plus complexes, par la mise en œuvre

de techniques de traitement innovantes qui requièrent une puissance

de calcul très performante.

et une petite enceinte où règne une pression d’une tonne par centimètre

carré ? C’est le plateau technique du CSTJF dédié aux géosciences.

Ces équipements, parmi de nombreux autres, servent en effet

aux études menées à Pau pour assister les filiales dans la découverte

et l’appréciation des gisements pétroliers. Enfouis jusqu’à 8 000 mètres

sous la surface du globe, sous d’immenses profondeurs d’eau

ou piégés dans les contextes géologiques chahutés de chaînes

montagneuses, les champs d’hydrocarbures inexplorés poussent

l’industrie sur des terrains de chasse extrêmes, nécessitant

de permanentes évolutions technologiques.

À quelle profondeur précise un gisement est-il situé ? Quelles sont ses

dimensions ? Dans ce gigantesque empilage de couches sédimentaires,

quelles sont celles qui recèlent des hydrocarbures ? Quel volume

global en renferment-elles et quelle part pourra-t-on en produire ?

Pour lever certaines de ces interrogations, c’est au CSTJF que les filiales

font appel. Les moyens technologiques et les savoir-faire de pointe

du Centre sont mobilisés dans les cas les plus complexes.

Ce travail coordonné entre les filiales et le CSTJF est alors indispensable pour apporter des réponses fiables à ces questions primordiales.

Quel rapport entre un supercalculateur, un scanner semblable à ceux utilisés en milieu médical

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+Le scanner compte parmi les équipements de pointe du laboratoire de géologie du CSTJF. La réalisation des tomographies des carottes de forage permet l’accès à des images en trois dimensions qui révèlent les écarts de densité entre les différents composants de l’échantillon, ouvrant ainsi un accès quasiment direct au volume d’hydrocarbures imprégnant chaque échantillon. C’est un paramètre majeur de la caractérisation des réservoirs.

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Cylindres rocheux prélevés au cours de forages, les carottes expédiées par les filiales au CSTJF sont les seuls éléments visibles des réservoirs pétroliers. Plus d’un kilomètre d’échantillons s’ajoute ainsi en moyenne chaque année au stock de la carothèque du Centre, équipée pour en extraire les précieuses informations.

SCANNER POUR CAROTTES

DES CAROTTES PAR MILLIERS

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36—CSTJF—GÉOSCIENCES

Un échantillon de roche est scanné grâce à un laser mobile pour évaluer son volume total. L’enveloppe ou “tour” de l’échantillon est enregistrée et reconstruit en 3D avec une très grande précision. Ce volume total, dont on soustrait le volume de roche, permet de déterminer le volume de pores, c’est-à-dire de “vide”. Cela facilitera, in fine, le calcul de la porosité de la roche étudiée.

SCANNER 3D

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2,3 millions de milliards

d’opérations par seconde.

D’une puissance record de 2,3 pétaflops, c’est-à-dire capable d’effectuer 2,3 millions de milliards d’opérations par seconde, le nouveau calculateur haute performance acquis par le CSTJF (ci-contre et page suivante) place Total parmi les premières entreprises mondiales en termes de puissance informatique scientifique à fin 2012. Première utilisation : les lourds codes de calcul développés au CSTJF afin de produire des images sismiques du sous-sol toujours plus fines, plus précises et plus fiables.

VERTIGES DU CALCUL

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41—CSTJF—GÉOSCIENCES

Études, calculs, modélisations… Chaque jour, des milliers d’octets gonflent le volume des données numériques du CSTJF. Leur sauvegarde, éminemment stratégique, s’appuie sur une capacité interne de stockage de 2,6 pétaoctets (soit 2,6 millions de milliards d’octets), l’équivalent d’une pile de CD de près de cinq kilomètres de haut. Sécurité oblige, une fois par semaine, ces données sont externalisées pour assurer leur préservation en cas d’incident majeur sur le site.

STOCKAGE MASSIF

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Le nouveau calculateur haute performance permet de créer des images sismiques du sous-sol plus fines, plus précises et plus fiables. Ici, une imagerie sismique – avec le toit du réservoir – en contexte complexe, sous le sel.

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GÉOMODÉLISATION

L’interprétation des couches géologiques de la sismique, associée à des concepts de formation des roches sédimentaires, permet de délimiter des zones définissant l’architecture du réservoir, ainsi que les écoulements.

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INTERPRÉTATION STRATIGRAPHIQUE

Images satellites offrant des plans larges de grandsbassins pétroliers, images sismiques, où l’échographie du sous-sol se lit dans le relief chahuté de lignes aux allures de plis, modélisations en 3D des réservoirs, de leur géologie et de leurs fluides… Autant d’images qui parlent à l’œil averti des spécialistes des géosciences. Car, au-delà des calculs, c’est sur l’art de l’interprétation que reposent la compréhension et la maîtrise des réservoirs pétroliers.

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DES IMAGES ET DES HOMMES

45—CSTJF—FORAGE ET PUITS44—CSTJF—FORAGE ET PUITS

FORAGE ET PUITS

C’est entre les quatre murs des laboratoires que physique, chimie et mécanique des roches apportent un concours déterminant à la préparation des campagnes de forage, aventures industrielles s’étirant souvent sur plusieurs années. Si le principe d’un forage reste simple dans son énoncé – forer un trou jusqu’à rencontrer le pétrole –, sa réalisation est désormais affaire de haute technologie.

Prototype de trépan de forage à molettes et picots. Action par fragmentation et par broyage.

HAUTE TECHNOLOGIE

L’aventure d’un forage commence au laboratoire. Les spécialistes en mécanique des roches, en chimie ou en informatique y expérimentent, modélisent et analysent la viabilité des puits dans des conditions extrêmes.

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OUTIL DE FORAGE

Dans tous les cas, la sécurité et l’efficacité opérationnelles doivent être maximales pour réduire

Dans le golfe de Guinée, c’est le défi de forer sous de grandes

profondeurs d’eau (entre 1 000 et 2 500 mètres) que doivent relever

les filiales angolaise, nigériane et congolaise de Total. Les plateformes

de forage sont alors devenues flottantes, un système de positionnement

dynamique ultrasophistiqué garantissant leur stabilité, même quand

l’océan se déchaîne.

autant que possible le temps de réalisation des puits, dont certains

peuvent coûter plus d’un million de dollars par jour. Qu’il dure moins

d’un mois ou qu’il nécessite un an d’efforts, chaque forage exige d’allier

la maîtrise des risques et cette recherche de rapidité.

L’instabilité des parois en cours de forage ou l’endommagement

des formations traversées risquent, par exemple, de mettre en péril

la réalisation et la productivité future du puits. Grâce à son expertise

et aux compétences qu’il regroupe, tant en termes d’ingénierie que

d’expérimentation, le CSTJF est alors le partenaire privilégié pour traiter

les cas les plus délicats rencontrés par les filiales. La stabilité des parois

du trou durant le forage est ainsi l’un des sujets d’étude majeurs du

laboratoire de mécanique des roches, dont les tests sur la résistance

des séries rocheuses traversées permettent d’optimiser les trajectoires

de forage les plus complexes.

Le fluide de forage – communément appelé “boue” – joue également

un rôle capital dans la stabilité d’un puits. Injectée sous pression au fond

du trou, la “boue” y circule en permanence, remontant la roche broyée

jusqu’à la surface. Sa densité, plus ou moins élevée, conditionne

l’équilibre de pression entre le trou et les formations traversées :

trop lourde, elle s’infiltrera dans les roches, abîmant les terrains et

pouvant déstabiliser les parois du trou ; trop légère, elle ne résistera pas

KIRKOUK, 1927 : première découverte d’un gisement producteur en

Irak par l’Iraq Petroleum Company (IPC), dont la Compagnie française

des pétroles (CFP) est l’un des premiers actionnaires.

1999, Terre de Feu : la filiale argentine de Total achève une campagne

de forage de deux ans ; l’un des 11 puits réalisés établit un nouveau

record du monde de longueur, avec 11 884 mètres. Creusé depuis la

côte, il s’enfonce à plus de 1 600 mètres dans le sous-sol tout en

poursuivant sa course, horizontalement, jusqu’à atteindre le cœur

d’un gisement marin situé à plus de 10 kilomètres au large. Le forage

fait partie de l’univers des technologies de pointe. Physique, chimie,

informatique, analyse en temps réel des paramètres enregistrés au fond

du puits pendant le forage et outils de pilotage sophistiqués sont

devenus indispensables au contrôle de trajectoires de plus en plus

complexes.

des séries de réservoirs, ne sont que l’une des limites auxquelles se

confrontent les experts. Le défi se transforme lorsqu’il s’agit de forer des

gisements très profondément enfouis, comme l’a fait la filiale britannique

de Total en mer du Nord, sur les sites d’Elgin et Franklin, dont les

hydrocarbures, chauds et sous pression, ont été découverts sous plus

de 5 500 mètres de roches. À de telles profondeurs, la température flirte

avec les 200 °C et la pression dépasse les 1 000 bar. La difficulté, ici,

consiste à diriger les trajectoires sans l’aide de l’électronique de fond de

puits, inopérante dans de telles conditions physiques, et à atteindre ces

pièges pétroliers en évitant l’éruption des hydrocarbures sous pression.

Les forages horizontaux, percés sur des milliers de mètres pour traverser sur toute leur longueur

+

+

À de telles profondeurs,

la température flirte avec les 200 °C et la pression dépasse les 1 000 bar.

+ ++ +

46—CSTJF—FORAGE ET PUITS 47—CSTJF—FORAGE ET PUITS

à l’envahissement du trou par l’eau ou les hydrocarbures. C’est là

le domaine des chimistes du laboratoire des boues et ciments,

chargés de trouver le bon équilibre et la formulation la plus efficace.

Les spécialistes du laboratoire de productivité sélectionneront,

quant à eux, les additifs spécifiques qui limiteront l’endommagement

ou restaureront la productivité des zones réservoirs et, en particulier,

des minuscules réseaux de circulation qui, au sein des roches,

permettent au pétrole et au gaz de parvenir jusqu’au puits lors

de sa mise en production. Un résultat qui, bien loin des premiers

puits de Kirkouk, ne peut maintenant être atteint que par

la mise en œuvre des savoirs conjugués d’une équipe intégrée de spécialistes.

+

Stratégique pour la productivité des puits, la “liaison couche trou” désigne l’interface entre le réservoir pétrolier et un puits. Dans certaines configurations, c’est dans cette zone qu’il faut installer des systèmes de filtration des sables produits avec les fluides pétroliers susceptibles de compromettre la productivité. Pour stimuler la productivité dans les réservoirs carbonatés, on injecte un fluide acide concentré dans le puits, aux abords du réservoir. Cela permet de créer un réseau de worm-holes (trous de ver) et d’augmenter la connectivité puits-réservoir. +

LABORATOIRE LIAISON COUCHE TROU

48—CSTJF—FORAGE ET PUITS 49—CSTJF—FORAGE ET PUITS

Le forage des puits les plus complexes peut coûter

plus d’un million de dollars par jour.

+ ++ +

50—CSTJF—FORAGE ET PUITS

Les études de laboratoire permettent de sélectionner le “filtre” adapté à la qualité et à la quantité des sables produits avec les fluides pétroliers.

PRODUCTIVITÉ

+

Pour limiter autant que possible des coûts de forage toujours plus lourds, la perfection doit être au rendez-vous. Une perfection qui permet de forer aussi vite que possible. Pour l’atteindre, la connaissance des roches traversées et de leur “réaction” au forage doit être aussi complète que possible. C’est l’une des missions centrales du laboratoire de mécanique des roches.

+

EN QUÊTE DE PERFECTION

55—CSTJF—FORAGE ET PUITS

En dépit de la ressemblance des terrains traversés, la formulation des boues, essentielle à la bonne marche du forage, est spécifique à chacun.

BOUES ET CIMENTS SUR MESURE

+

1 500 bar et 200 °CCes conditions extrêmes

de pression et de température sont régulièrement étudiées

dans les laboratoires du CSTJF.

+ ++ +

Total a foré en mer du Nord britannique l’un des tout premiers puits déviés dans un environnement à haute pression et haute température. D’une longueur de 7 300 mètres, le puits de Glenelg a atteint son objectif à 5 600 mètres sous le niveaude la mer, dans un réservoir à 200 °C et 1 150 bar. Un exploit irréalisable sans les études approfondies menées dans les laboratoires du CSTJF. Ici, le laboratoire Pression Volume Température (PVT).

AU-DELÀ DE 1 000 BAR

+

59—CSTJF—TECHNIQUES DE PRODUCTION58—CSTJF—TECHNIQUES DE PRODUCTION

TECHNIQUES DE PRODUCTION

Processus dynamique complexe, où d’énormes volumes de fluides plus ou moins visqueux et corrosifs sont mis en mouvement par des procédés variés, l’exploitation d’un réservoir se poursuit pendant de nombreuses années. Lutter contre le déclin de la production, prévenir l’altération des installations de production et adapter les procédés d’extraction aux évolutions physico-chimiques des effluents produits sont autant de thématiques majeures pour les spécialistes de l’exploitation.

Ces mesures permettent d’étudier précisément la compressibilité d’échantillons tests.

DES DIZAINES D’ANNÉES

Une infinité de mécanismes influent sur le taux de récupération des hydrocarbures. Les équipes du CSTJF ont mis au point un arsenal d’outils permettant d’optimiser la production et d’en évaluer la performance tout au long de la période d’exploitation.

+

+

+

MESURES SOUS CONTRAINTE

Entre la découverte d’un gisement et sa mise en production, plusieurs années s’écoulent.

L’ensemble des compagnies pétrolières produit actuellement plus d’eau que de pétrole, et ce volume

d’eau augmente inexorablement avec la maturité des champs.

Simultanément, le rejet de ces eaux dans l’environnement marin

est de plus en plus contraint par des réglementations internationales.

Or, une partie seulement des eaux de production est réinjectée

en réservoir à des fins de maintien de pression : l’enjeu est donc

d’augmenter cette proportion. Cela implique, pour la déployer à plus

grande échelle sur les champs, une technologie de filtration très

fine, économique et performante, afin d’éviter tout risque de boucher

les puits et d’endommager les réservoirs.

Dans ce contexte, les équipes techniques du CSTJF ont fait appel

à l’ultrafiltration par membranes céramiques, technologie innovante,

qui se révèle beaucoup plus performante que les techniques

classiques : elle permet d’éliminer les particules en suspension

jusqu’à une taille de quelques centièmes de micron ainsi que les

gouttelettes d’hydrocarbures non solubilisées. Cette technique n’a

encore jamais été mise en œuvre sur des eaux de production pétrolière.

Il s’agit donc d’une première pour Total et, plus généralement,

pour l’exploration-production.

Durant les dizaines d’années que dure l’exploitation d’un site,

le CSTJF aide les filiales à mieux produire les gisements, à soutenir

leur productivité, à prolonger leur durée de vie pour en extraire

les réserves “ultimes”. Expertise d’échantillons de roches et analyse

des fluides produits nourrissent les diagnostics et les solutions

pour restaurer la productivité des couches réservoirs, parfois altérées

au fil de l’exploitation.

UN GISEMENT de pétrole n’a rien d’un lac souterrain qu’il suffirait

de pomper pour en ramener le contenu jusqu’à la surface. Pétrole

et gaz sont piégés dans des roches poreuses et perméables, appelées

réservoirs. Il s’agit dès lors de parvenir à déloger ces hydrocarbures

des pores de la roche. Ce qui, selon leur capacité à se déplacer

et celle du réservoir à les laisser circuler, sera possible pour une partie

seulement du volume en place, soit 10 à 35 % pour le pétrole.

Augmenter le taux de récupération, ne serait-ce que de quelques

points, représente un formidable enjeu pour le renouvellement

des réserves et un challenge de premier ordre pour tous les métiers

de l’exploitation pétrolière.

Ce temps est activement utilisé pour identifier les techniques et les

dispositifs de production les plus pertinents. Des équipes du CSTJF

s’emploient à déterminer le mécanisme de récupération le mieux

adapté, à calculer des trajectoires de puits pour un drainage optimal

des réservoirs, à estimer les quantités d’huile, de gaz, mais aussi d’eaux

produites au fil de la vie du champ. En parallèle, et de façon coordonnée,

d’autres experts s’ingénient à conduire des analyses physico-chimiques

pour prédire la réaction des hydrocarbures à leur mise en production,

en particulier leur aptitude à atteindre le puits, à évaluer l’appréciation

et la neutralisation de tous les éléments susceptibles d’entraver

la production par bouchage ou corrosion des tuyaux… La liste

des paramètres qui guideront la conception du schéma de production

le plus performant est longue. Et il faut encore y ajouter l’évaluation

des risques sismiques ou liés à l’environnement océanographique

et aux conditions météorologiques.

+

+

Défier le tempspour prévenir le déclin

des gisements de pétrole.

+ ++ +

60—CSTJF—TECHNIQUES DE PRODUCTION 61—CSTJF—TECHNIQUES DE PRODUCTION

la production, en “forçant” le cheminement des hydrocarbures jusqu’au

puits. Aux injections d’eau ou de gaz, classiquement utilisées pour

“balayer” le maximum d’hydrocarbures possible, s’ajoutent des

techniques plus sophistiquées. La chimie analytique permet de mettre

au point des additifs adaptés au profil de chaque réservoir qui, ajoutés

à l’eau ou au gaz injectés, renforceront la capacité à déloger l’or noir

de la roche. Parmi ses travaux de recherche et développement,

le CSTJF étudie actuellement la possibilité d’injection de polymères,

d’air, de vapeur ou encore de mousse, de solvants (hydrocarbures

et/ou dioxyde de carbone) pour offrir aux filiales de nouvelles solutions

capables d’augmenter significativement la récupération finale. Dans

cette course à la productivité des gisements, le centre palois dispose

également de tous les atouts pour élaborer de nouveaux outils

et techniques d’aide à l’intention des filiales. Ainsi ont été développés

des logiciels qui traquent, en temps réel, les manques à gagner

des productions et livrent des diagnostics sur leurs origines possibles.

Avec eux s’ouvre une nouvelle ère, celle du suivi à distance des

performances des sites, accessibles dans leurs bureaux comme

dans ceux du CSTJF.

En ligne de mire : hisser toujours plus haut la barre des taux de récupération.

+

Risque physico-chimique majeur, les hydrates, sortes de bouchons de glace,se forment dans les hydrocarbures en présence d’eau et de gaz, à certainesconditions de pression et de température. La “boucle hydrate” du CSTJF, où leshydrocarbures circulent dans des conditions contrôlées de température et depression, permet de définir très précisément le risque spécifique à chaque champet de mettre à l’épreuve les solutions de prévention.

+

Testée en première mondiale par notre R&D, l’ultrafiltration des eaux de production par membranes céramiques élimine des particules solides jusqu’au centième de micron (contre 5 microns pour les technologies classiques).

ÉTUDES EN BOUCLE

ULTRAFILTRATION PAR MEMBRANES CÉRAMIQUES

63—CSTJF—TECHNIQUES DE PRODUCTION62—CSTJF—TECHNIQUES DE PRODUCTION

Améliorer le taux de récupération du pétrole,

une affaire de spécialistes.

+ ++ +

+

Toute une panoplie de techniques peut également être mise en œuvre pour augmenter

+

Au laboratoire Fluides et géochimie organique, des tubes métalliques contenant des échantillons de roches sont chauffés, sous atmosphère inerte, à très haute température pour simuler la génération des hydrocarbures, qui sont ensuite analysés.

PYROLYSE

+

Les mesures effectuées par ce laboratoire permettent d’accéder aux propriétés pétrophysiques des échantillons de roches. La résonance magnétique nucléaire permet, au travers de séquences d’acquisitions spécifiques, de connaître la porosité, la structure du réseau poreux ainsi que la nature et les quantités des fluides dans l’échantillon aux conditions laboratoire et réservoir.

RÉSONANCE MAGNÉTIQUE NUCLÉAIRE

+

Ici, les échantillons de roches sont lavés grâce à l’utilisation d’une quantité limitée de solvants portés à ébullition ou via l’utilisation de la pression, afin d’en extraire tous les composés organiques. Après ce lavage, les échantillons de roches font l’objet de mesures de perméabilité et de porosité.

+

MESURES DE POROSITÉ ET DE PERMÉABILITÉ

69—CSTJF—TECHNIQUES DE PRODUCTIONLe développement récent de ce laboratoire par Total permet de réaliser des mesures précises de perméabilité sur des échantillons denses très peu perméables (généralement issus de ressources dites non conventionnelles comme les gaz de schiste ou les tight gas).

STEP DECAY

+

La microdistillation a pour but de fractionner un échantillon d’huile par points d’ébullition. Cela permet à la fois de caractériser précisément la composition de l’huile et d’évaluer sa valeur commerciale.

MICRODISTILLATION

+

71—CSTJF—RECHERCHE ET APPLICATIONS70—CSTJF—RECHERCHE ET APPLICATIONS

RECHERCHE & APPLICATIONS

Principal pôle de R&D de la branche Exploration-Production de Total, le CSTJF a aussi pour mission de résoudre les obstacles technologiques, afin de relever les défis de la maîtrise des domaines frontière. Cette politique de R&D témoigne de la forte capacité d’innovation du Groupe, présent sur les grands bassins sédimentaires des cinq continents.

Le laboratoire Chromatographie étudie les différents composants chimiques d’un échantillon, que ce soit une roche, une huile ou une boue. Ici, le conditionnement d’échantillons d’huiles qui sont conservés en chambre froide.

DU LABORATOIRE AUX CHAMPS

L’innovation technologique est un passage obligé pour accéder à de nouveaux territoires, en développant la maîtrise d’une exploitation responsable et durable. Ainsi se redessine en permanence la carte mondiale des possibles énergétiques.

+

+

+

CHROMATOGRAPHIE

73—CSTJF—RECHERCHE ET APPLICATIONS72—CSTJF—RECHERCHE ET APPLICATIONS

La dimension internationale de la R&D s’exprime aussi par plus

de 700 partenariats de R&D en cours avec des universités,

des compagnies pétrolières nationales et internationales et des

entreprises de toutes tailles.

Parce que l’innovation est l’un des moteurs de la croissance de

l’Exploration-Production, l’équipe de Propriété intellectuelle intégrée

à la R&D s’attache à développer un portefeuille de brevets pour

assurer à Total l’accès à la technologie. Ce portefeuille, en permanente

augmentation depuis 2006, reflète les avancées technologiques

de Total et contribue à faire du Groupe un “partenaire de choix”

en renforçant son image d’excellence technologique

vis-à-vis de ses cibles privilégiées.

de par leur localisation et les caractéristiques géologiques des roches

qui les contiennent. Leur production exige le recours à des techniques

de forage et de stimulation de production spécifiques. Ces gaz

non conventionnels représentent un potentiel majeur de renouvellement

des ressources en gaz de la planète. Impliqué depuis une dizaine

d’années dans la production des tight gas, Total s’est récemment investi

dans celle des gaz de schiste et de charbon, nouant des partenariats

avec des sociétés dotées d’une expertise éprouvée dans ce domaine.

En Argentine, Total détient ainsi des participations dans plusieurs

permis, afin d’évaluer leur potentiel en gaz de schiste. Les premiers

forages ont eu lieu en 2012.

L’ESSENTIEL des activités de R&D de l’Exploration-Production

est concentré en France, au sein du CSTJF qui abrite près

de 700 ingénieurs et techniciens de la R&D. Ces équipes œuvrent

à l’amélioration continue des outils d’exploration et au développement

d’innovations technologiques qui déverrouilleront l’accès rentable

à des domaines frontières. L’optimisation des techniques de production,

pour accroître les réserves des champs conventionnels,

le développement de technologies pour préserver l’environnement,

en particulier l’air et l’eau, et garantir la sécurité des hommes

et des installations sont aussi des axes essentiels de recherche.

Plus de 30 projets de recherche sont menés depuis le CSTJF dont les

grands fonds, les bruts extra-lourds et sables bitumineux, les gaz

acides, les réservoirs carbonatés, les réservoirs très enfouis, les gaz

non conventionnels…

qui lui permettent de bénéficier de compétences régionales de pointe

sur des thématiques majeures de croissance : production minière

des sables bitumineux, offshore profond, réservoirs carbonatés,

environnement, géosciences… Deux d’entre eux sont implantés

en Amérique du Nord (Canada et États-Unis), trois en Europe

(France, Grande-Bretagne et Norvège) et un au Moyen-Orient (Qatar).

Le Pôle d’études et de recherche de Lacq (PERL), récemment intégré

à la R&D de l’Exploration-Production, compte environ 80 chercheurs

qui opèrent dans les domaines de la physico-chimie, du traitement

des gaz et de l’environnement. Ils participent notamment à la recherche

sur la récupération assistée des pétroles et sur l’efficacité des

dispersants en offshore profond dans le cadre de la lutte antipollution.

Gaz de schiste ou gaz de charbon, les gaz non conventionnels sont piégés dans des gisements atypiques

+

La R&D s’appuie également sur six centres de recherche, dont cinq hors de France,

+

Total relève le défi de produire des ressources d’hydrocarbures issues des grands fonds marins,

+

+

par plus de 1 500 mètres de profondeur d’eau, depuis plus de dix ans.

Cette exploitation audacieuse devient de plus en plus complexe.

Demain, le transport sous-marin des hydrocarbures devra couvrir

de très longues distances, parfois plus de 100 kilomètres. Les équipes

de la R&D développent de nouvelles architectures sous-marines basées

sur des technologies de traitement sous-marin – unités de traitement

et d’injection d’eau, unités de stockage de produits chimiques,

pompage – et sur le “tout-électrique”, en remplacement des

commandes hydrauliques. Ces technologies innovantes permettront

de s’adapter à des profondeurs d’eau croissantes allant jusqu’à

3 500 mètres et aux fluides les plus difficiles.

Par ailleurs, les techniques dédiées à l’augmentation des taux de

récupération – Enhanced Oil Recovery (EOR) – constituent une priorité

de la R&D du Groupe. Les travaux en matière d’EOR chimique,

menés au sein de l’Exploration-Production de Total, y compris le Pôle

d’études et de recherches de Lacq (PERL) et la filiale Total E&P Angola,

se sont concrétisés par la mise au point de la première injection

de polymères destinée à améliorer la récupération en grands fonds.

L’injection d’eau viscosifiée par ajout de polymères sur Dalia permettrait

d’augmenter les réserves de ce champ de 3 % en dix ans, dès lors

que le projet aura été lancé.

Parallèlement, les équipes du CSTJF ont mis au point une solution destinée à exploiter la grande partie

des réserves de gaz découvertes en Europe, en Russie ou au Moyen-

Orient, qui contient des gaz acides comme le dioxyde de carbone

et l’hydrogène sulfuré, mais aussi d’autres composés soufrés tels que

les mercaptans ou l’oxysulfure de carbone. Fruit de plusieurs années

de développement, la technologie HySWEET® répond aux défis

suivants : l’élimination simultanée des gaz acides, des mercaptans

et de l’hydrogène sulfuré, la limitation de la coabsorption des

hydrocarbures, l’économie énergétique. Mettant en œuvre un solvant

hybride, le procédé HySWEET® est en application sur les unités

de production de l’usine de Lacq depuis 2008.

Autre enjeu majeur pour l’avenir, le captage et le stockage géologique

du CO2. Comment réduire les émissions de gaz à effet de serre,

en particulier du dioxyde de carbone ? Que faire de ce composé acide,

une fois séparé du méthane, pour éviter son rejet pur et simple dans

l’atmosphère ? Comment éviter d’en émettre chaque année des tonnes

supplémentaires par les processus de combustion indispensables

à la production pétrolière ? L’une des réponses les plus prometteuses

à ces questions déterminantes pour le futur de la planète passe

par la capture et le stockage géologique du CO2. Elle passe aussi

par le CSTJF, où les équipes de la R&D ont développé, dès 2007,

un projet pilote unique en Europe, intégré à un site industriel

à proximité du site de Lacq, pour démontrer la faisabilité industrielle

d’une chaîne complète de captage, transport et injection du CO2 dans un réservoir déplété, c’est-à-dire vidé du gaz naturel qu’il contenait.

+

75—CSTJF—RECHERCHE ET APPLICATIONS74—CSTJF—RECHERCHE ET APPLICATIONS

Le transport sous-marin

des hydrocarbures devra demain couvrir de très longues distances,

parfois plus de 100 kilomètres.

+ ++ +

À Lacq, pour la première fois en Europe, une chaîne intégrée avec une chaudière à oxycombustion gaz de 30 mégawatts thermiques a été testée.

CAPTAGE DE CO2

+

Toute la production de l’usine Total de Lacq est aujourd’hui assurée grâce au procédé HySWEET® de traitement de gaz très acides. Associant les capacités chimiques d’une amine et les propriétés physiques d’un cosolvant, il absorbe simultanément CO2, H2S et composés soufrés tels que les mercaptans et le COS. Ceci avec un gain énergétique de 10 à 20 % par rapport aux procédés traditionnels. Une première licence industrielle de cette innovation majeure a été délivrée en 2010. Le démarrage de l’unité qui la met en œuvre est prévu en 2013. Elle assurera la continuité des activités thiochimiques sur le bassin de Lacq.

RUPTURE TECHNOLOGIQUE

+

Les recherches conduites par le CSTJF sur la récupération et la valorisation des bruts extra-lourds ont nourri le gigantesque projet PetroCedeño, qui, en 2002, a initié l’exploitation à grande échelle de ces bruts non conventionnels au Venezuela et leur transformation en un brut synthétique léger. Les équipes de la R&D et du Pôle d’études et de recherche de Lacq (PERL) travaillent aujourd’hui à l’amélioration des taux de récupération du champ de PetroCedeño, notamment grâce à l’injection d’eau et de polymères dans le réservoir, qui pourrait permettre de doubler les taux de récupération.

+

BRUTS EXTRA-LOURDS

80—CSTJF—RECHERCHE ET APPLICATIONS

Dalia est le premier pilote mondial d’injection de polymères (eau viscosifiée par ajout de polymères) en grands fonds destinés à augmenter le taux de récupération des hydrocarbures.

DALIA

+

Grâce aux progrès de l’imagerie sismique, les géophysiciens peuvent désormais “voir” ce qui, il y a dix ans à peine, demeurait invisible. Les nouveaux codes de calcul de l’imagerie en profondeur développés par le CSTJF ont ainsi permis d’éclairer les zones de sel qui résistaient auparavant à l’imagerie. Ici, une grille réservoir déformée par les mouvements du sel.

InnovAtIon contInue

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CONNAÎTRE LE GROUPE TOTALFigurant au nombre des toutes premières compagnies pétrolières internationales, Total est aussi un acteur mondial du gaz, du raffinage, de la pétrochimie et de la distribution de produits dérivés du pétrole. Aujourd’hui, face à la croissance de la demande énergétique, le Groupe accélère son développement dans le solaire et la biomasse.

+

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Nous misons en priorité sur le pétrole et le gaz, dont les ressources sont loin d’être épuisées. Nos activités, dans ce domaine, vont de l’exploration et la production jusqu’à la transformation, le transport et la vente. Raffineur et pétrochimiste de rang mondial, nous développons des plateformes industrielles de premier niveau et renforçons notre présence sur les marchés en croissance de l’Asie et du Moyen-Orient. La branche commerciale du Groupe – à la tête notamment d’un important réseau de stations-service – conçoit et commercialise des produits principalement issus du pétrole et tous les services qui peuvent y être associés.Nous investissons par ailleurs dans les énergies renouvelables. Nous avons choisi de nous développer dans le solaire photovoltaïque et la biomasse. Nous accélérons désormais nos investissements dans ces filières afin de proposer des solutions performantes et fiables, complémentaires des énergies fossiles.Notre Groupe est également un chimiste de rang mondial. Nous produisons des polymères et sommes aussi présents dans la chimie de spécialités, qui comprend les applications du caoutchouc, les adhésifs et la métallisation. Partout dans le monde, nos 96 000 collaborateurs produisent l’énergie et les produits dont l’homme a besoin, en incarnant les quatre comportements de notre Total Attitude : l’audace, la solidarité, l’écoute et la transversalité.

Exploration-Production – Conception-réalisation : – Crédits photo : Philippe Boulze, Étienne Follet, Alain Guilhot/Divergence, François Lacour, Laurent Pascal, Patrick Redonnet, Photothèque Total, DR – © TOTAL février 2013.Ce livre est imprimé sur du papier Heaven 42 certifié FSC, dont l’ensemble des fibres proviennent de forêts gérées de manière responsable. Des encres végétales élaborées sur la base de matières premières renouvelables ont été utilisées. L’imprimeur est certifié Imprim’Vert® et FSC ; il s’engage à agir de manière concrète et continue pour réduire les émissions polluantes, tout en économisant les ressources naturelles.Merci à tous les collaborateurs de l’Exploration-Production de Total pour leur aimable participation.

TOTAL S.A.Capital social : 5 909 418 282,50 euros542 051 180 RCS Nanterre

Exploration-Production – Paris2, place Jean Millier – La Défense 692078 Paris-La Défense Cedex – FranceTél. : +33 (0)1 47 44 45 46

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