TFC Cedric Final [PDF]

Zitiervorschau

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EPIGRAPHE

« Dans les sciences, le chemin est plus important que le but. Les sciences n’ont pas fin » Erwin CHARGAFF

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DEDICACE

Je dédie ce modeste travail : A ma Mère Elisabeth KUMBA, pour son soutien spirituel, moral et financier ; A mon grand frère Blaise NDUNDA, pour ses encouragements et son soutien financier ; A toute la famille NDUNDA, qui m’a soutenu de près et de loin ; A ma très chère Amie, Amina BOLEMA dont le soutien moral, financier ainsi que spirituel n’a cessé de nous réconforter ; A Pasteur Bienvenu KASOTA, mon père spirituel pour l’encouragement et son soutien spirituel ; A tous mes Frères et Sœurs de l’Eglise Berée, pour m’avoir soutenu spirituellement pendant toutes ces années.

« A mon Père NDUNDA NDUNDA Ethienne qui n’a pas pu voir l’aboutissement de ce travail. Paix à son âme. »

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REMERCIEMENTS Ce manuscrit rassemble l’ensemble de travail scientifique de quatre années de cycle de gradua. Mais un Travail de Fin de Cycle ne résume pas simplement aux résultats scientifiques, ce sont également des rencontres, une expérience humaine et donc enrichissement personnel de quatre années d’une vie, ponctué de bons moments et d’obstacles surmonter. Ces quatre années bien remplies, qui sont une part de vie et que je n’oublierai pas, je les dois à tous les échanges scientifiques, à toutes les personnes que j’ai croisées pendant cette « parenthèse »de ma vie. Cette page de remerciement leur destinée, et j’espère n’oublier personne. Si c’est les cas, mille excuses : il y a peut-être des oublies sur le papier, mais pas dans l’esprit! Je tiens tout d’abord à remercier le Dieu tout puissant, lui qui est le concepteur de nos vies car, il a créé toutes choses, et c’est par sa volonté qu’elles existent et qu’elles ont été créées. Mes remerciements vont également à mon Directeur, Professeur Dominique WETSHONDO qui, malgré ses diverses occupations, a accepté de diriger ce travail. Je ne serai jamais assez remercier l’Ir. Ass. Bruno DECO, mon encadreur pour sa disponibilité, sa réactivité et ses compétences. Nos remerciements vont à toutes les autorités de l’Université de Kinshasa à savoir : les Professeurs, Chefs des Travaux, Assistants et autres pour les efforts qu’ils fournissent pour nous. A ma famille chrétienne Pasteur Timothée MBEMBA, Pasteur Pierre KIBANZA, Sœur Princillia BOLEMA, Sœur Elvie MOSEMO, Frère Jacques KINKELA, je les en remercie profondément. Enfin, mais pas des moindres, un grand merci à tous les jeunes gens que j’ai eu le plaisir de côtoyer durant ces quelques années, je pense notamment à BILO Francis, MBUYI Sacré, SIBITALI Stephane, LITANDA James, NDANGI Berry, MAYELE Chadrack, MAVANGULU Isaac.

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TABLE DES MATIERES

EPIGRAPHE ............................................................................................................................... i DEDICACE ................................................................................................................................ ii REMERCIEMENT ................................................................................................................... iii TABLE DES MATIERES ........................................................................................................ iv LISTE DES TABLEAUX ......................................................................................................... vi LISTE DES FIGURES ..............................................................................................................vii 0.INTRODUCTION ................................................................................................................... 1 0.1.Problématique ................................................................................................................... 1 0.2.Choix et intérêt du sujet .................................................................................................... 1 0.3.Méthodologie .................................................................................................................... 1 0.4.Subdivision du travail ....................................................................................................... 2 CHAPITRE 1. GENERALITES SUR LE BASSIN COTIER DE LA R.D.CONGO ............... 3 I.Introduction .......................................................................................................................... 3 1.1.Cadre Géographique ......................................................................................................... 3 1.1.1.Le Relief..................................................................................................................... 5 1.1.2.Climat et Végétation .................................................................................................. 5 1.1.2.1.Climat ...................................................................................................................... 5 1.1.2.2.Végétation ............................................................................................................... 5 1.1.3.Hydrographie ............................................................................................................. 6 1.2. Cadre géologique du bassin côtier ................................................................................... 6 1.3.Potentialité pétrolières .................................................................................................... 10 1.3.1.Les indices de surface .............................................................................................. 10 1.3.2.Les Roches mères .................................................................................................... 10 1.3.3.Les Roches Réservoirs ............................................................................................. 10 1.3.4.Les pièges du bassin................................................................................................. 11 1.3.5.Les Roches Couvertures........................................................................................... 11 1.4.L’histoire de l’exploration .............................................................................................. 12 1.5.CONCLUSION PARTIELLE ........................................................................................ 14 CHAP. 2. CARACTERISATIONS DES RESERVOIRES PETROLIERS PRODUCTIFS DU CHAMP LIAWENDA EN ONSHORE DU BASSIN COTIER ............................................. 15

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2.0. Introduction ................................................................................................................... 15 2.1. Milieu de dépôt des roches réservoirs ........................................................................... 16 2.2. Description lithologique et pétrophysique ..................................................................... 16 2.2.1. Nature lithologique ................................................................................................. 16 2.2.2. Paramètre pétrophysique ......................................................................................... 19 2.2.2.1. La Porosité ........................................................................................................... 19 2.2.2.3. La Perméabilité .................................................................................................... 21 2.2.2.4. La Saturation ........................................................................................................ 22 2.3. Les diagraphies différées du Champ ............................................................................. 22 2.3.1. Introduction ............................................................................................................. 22 2.3.2. Diagraphie Potentiel Spontané « PS » .................................................................... 23 2.3.3. Diagraphie Gamma Ray .......................................................................................... 23 2.3.4. La Résistivité ......................................................................................................... 24 2.3.4.1. Le Gaz .................................................................................................................. 24 2.3.4.2. L’Huile ................................................................................................................. 25 2.3.4.3. L’eau .................................................................................................................... 25 2.4. Conclusion partielle ....................................................................................................... 28 CHAP.3. PRODUCTION ET DEVELOPPEMENT DU CHAMP ......................................... 29 3.0.Introduction .................................................................................................................... 29 3.1.Historique ....................................................................................................................... 29 3.2.Reserve en place ............................................................................................................. 30 3.3.Zone d’intérêt du champ ................................................................................................. 30 3.4.Mécanisme de Production .............................................................................................. 31 3.4.1.Récupération Primaire.............................................................................................. 31 3.4.2.Récupération Secondaire ......................................................................................... 31 3.5.Aspect Economique et Sécuritaire .................................................................................. 33 3.5.1.Aspect Sécuritaire .................................................................................................... 33 3.5.2.Aspect Economique ................................................................................................. 33 CONCLUSION GENERALE .................................................................................................. 34 REFERNCES BILIOGRAPHIQUES ...................................................................................... 35

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LISTE DES TABLEAUX

Tableau n°1 : Etude géophysique du bassin côtier de la République Démocratique du Congo………………………………………………………. 12 Tableau n°2 : Forage d’Exploration du bassin côtier de la République Démocratique du Congo………………………………………………………. 13 Tableau n°3 : La lithologie de LIAWENDA Turonien…..…………………… 17 Tableau n°4 : Paramètre petrophysique de LIAWENDA ……………………. 22 Tableau n°5 : La distribution du STOIIP dans les différentes zones du réservoir (modelé réservoir 2009) ……………………………………………………… 30

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LISTE DES FIGURES

Figure 1. Carte de la localisation du bassin côtier de la République Démocratique du Congo ………………………………………………………. 4 Figure 2. Log stratigraphique du bassin côtier de la République Démocratique du Congo……………………………………………………………………….. 9 Figure 3. Carte géologique du champ LIAWENDA …………………………. 15 Figure 4. Graphique de succession des couches du LIAWENDA Turonien…. 18 Figure 5. Structure et la morphologie de l’huile, gaz et eau du champ LIAWENDA…………………………………………………………………. 26 Figure 6. Diagraphie d’un puits du champ…………………………………… 27

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0. INTRODUCTION 0.1.

Problématique

Les modelés de réservoirs pétroliers jouent un rôle de plus prépondérant dans l’industrie pétrolière. Ils sont utilisés tout au long de la vie d’un gisement pour planifier les études complémentaires à effectuer, pour optimiser l’implantation de nouveau puits, mais aussi et surtout, estimer les réserves d’hydrocarbure en place et simuler l’exploitation du prospect réel. Pour faire tout cela, les spécialistes ont besoin de connaitre les propriétés-clés qui permettront d’expliquer (et donc de produire) les phénomènes physiques qui gouvernent le réservoir. Ils ont à leur disposition un certain nombre de données qui leur permettent d’obtenir les propriétés, soit de manière direct, soit de manière indirect. Les travaux de caractérisation réservoir s’appuient essentiellement sur deux types de données : les diagraphies (et/ou analyse de carottes obtenues aux puits) et les données sismiques. Une diagraphie (well log) consiste à mesurer, pendant (diagraphie instantanée) ou après (diagraphie différée) un forage, les caractéristiques des roches traversées, à l’aide de différentes sondes. La diagraphie représente en général tout enregistrement d’une caractéristique d’une formation géologique en fonction de la profondeur. Les diagraphies instantanées, enregistrées pendant le forage (LWD : looging while drilling). 0.2.

Choix et intérêt du sujet

Etant que futur ingénieur Pétrolier, il semble bon de s’adapter dans les études de caractérisation de réservoir pétrolier auquel nous ferons face dans notre vie professionnelle car, celle-ci est la discipline centrée sur la compréhension des mécanismes physique du réservoir. Elle s’applique dès les premières étapes du développement du champ, et se poursuit jusqu’à l’arrêt de la production. C’est ainsi que le choix du présent se justifie du fait de l’attention accordée.

0.3.

Méthodologie

Dans le cadre du présent travail, nous avons estimé que notre objectif ne pouvait être atteint qu’à la suite de l’utilisation de la méthode descriptive, de recherche documentaire en procédant à une exploitation

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efficiente de différentes images, notes des cours et publications en rapport avec notre sujet. 0.4.

Subdivision du travail

Dans le but de répondre au mieux à toutes nos préoccupations, ce travail est subdivisé en trois chapitres hormis l’introduction et la conclusion. - Le premier présente les généralités sur le bassin côtier de la République démocratique du Congo. - Le deuxième est la caractérisation des réservoirs pétroliers productifs du champ LIAWENDA. - Et enfin, le troisième chapitre présente la production dans le dit champ.

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CHAPITRE 1. GENERALITES SUR LE BASSIN COTIER DE LA R.D.CONGO I.

Introduction

La République Démocratique du Congo, de par ses réserves géologiques du sous-sol est toujours considérée comme l’un de pays potentiellement riche au monde. Dans ce très vaste sous-continent, les ressources sont immenses bien encore mal connues vu l’étendue du pays et parfois très peu exploitées, voir même, non encore exploitées. Son sous-sol regorge innombrable richesse naturelle dont les hydrocarbures sont contenus dans les très grands bassins sédimentaires à savoir :  Le Bassin de la Cuvette Centrale : occupe la partie Ouest-Nord du pays avec une superficie de 800000 Km2 ;  Le Bassin du Branche rift Est-Africain : occupe la partie Est du pays avec une superficie de 50000 Km2 ;  Le Bassin Côtier : qui fait l’objet de notre travail.

1.1.

Cadre Géographique

Le bassin côtier de la République Démocratique du Congo est situé dans la province du Kongo central précisément dans la ville de Muanda et est compris entre 12°00’ et 12°45’ de longitude Est et 5°30’ et 6°00’ de latitude Sud. Large de 42km et sa superficie est de 5.992 km2 ; il est situé à plus ou moins 600km de la ville de Kinshasa. (Secrétariat Général aux Hydrocarbures, 2012).

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Figure n°1 : Carte de la localisation du bassin côtier (source : Secrétariat Général aux hydrocarbures, 2012)

L’exploitation dans le bassin côtier du Kongo-central se fait en mer (offshore) et en terre ferme (onshore). Dans ce bassin, la République Démocratique du Congo comptait, jusqu’en 2005, deux convention dont l’une en offshore avec MIOC signée le 09 Aout 1969 et l’autre en onshore avec Perenco-rep signée le 11 Aout 1969. Apres 2005, la R.D.Congo a accordé des droits pour les hydrocarbures par contrats de partage de production (CPP) et par convention six (06) Blocs de la zone ex-rendus FINAREP. Cette zone du Bassin côtier faisait partie de la concession FINAREP et a été rétrocédée à l’état en vertu de la loi. Avec le découpage du Bloc > en 2010, le Bassin côtier compte en phase o Sillite o Schiste > Voici le tableau qui résume la lithologie du LIAWENDA Turonien, données collectées par les différentes diagraphies des puits :

Tableau3. Lithologie LIAWENDA Turonien

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 LIAWENDA Cénomanien : compte 11 couches dénommées A à K avec de types de faciès suivant : o Grès blanc ; o Calcaire ; o Argile verdâtre ; o Silte.

Fig4. Graphique de succession des couches de LIAWENDA Cénomanien et Turonien

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2.2.2. Paramètre pétrophysique La pétrophysique est l’étude des caractéristiques physiques des roches. Pour qu’une roche puisse constituer un réservoir, il faut : - Qu’elle ait une certaine capacité de stockage. Cette propriété est caractérisée par la Porosité - Que les fluides puissent y circuler. Cette propriété est caractérisée par la Perméabilité - Qu’elle contienne une quantité suffisante d’hydrocarbure, avec une concentration suffisante. Le volume imprégné intervient ici, ainsi que les Saturations (R. Cossé) 2.2.2.1. La Porosité Une roche-réservoir poreuse et perméable est nécessaire pour contenir les hydrocarbures et leur permettre de s’accumuler. C’est la porosité de la roche réservoir, définie par le rapport du volume des pores d’un échantillon de roche à son volume total, qui détermine sa capacité à contenir des hydrocarbures. Un réservoir de qualité moyenne a une porosité comprise entre 10 à 20 %. Il doit, de surcroît, être perméable, c’est-à-dire que les pores doivent être connectés de façon à ce que les fluides en place puissent circuler afin d’être produits. Les roches réservoirs sont essentiellement constituées de grès ou de carbonates. Les réservoirs gréseux représentent plus de 80 % des réservoirs de gaz et 60 % des réserves d’huile (IFP, 2015) Considérons un échantillon de roche. Son volume apparent, ou volume total VT est constitué d’un volume solide VS et d’un volume de pore VP. On appelle Porosité Ø : Ø=

𝑽𝒑𝒐𝒓𝒆𝒔 𝑽𝒕𝒐𝒕𝒂𝒍

La porosité, qui nous intéresse, est celle qui permet la circulation des fluides se trouvant dans les pores. C’est la porosité utile ØU qui corresponde aux pores reliées entre eux et avec l’extérieure. En outre, on définit aussi la porosité totale ØT correspondant à tous les pores, reliées ou non entre eux, et la porosité résiduelle Ør qui ne tient compte que des pores isolés. Øt = Øu + Ør

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En effet, les paramètres utilisés pour déterminer la porosité des différents réservoirs du champ LIAWENDA est celui de diagraphie et de carottage.  Par Carottage : les mesures se font à l’aide d’un échantillon de forme géométrique simple généralement deux des trois grandeurs VP, VS, VT Ø=

𝑽𝒑 𝑽𝒕

= 𝑽𝒕 −

𝑽𝒔 𝑽𝒕

= 𝟏−

𝑽𝒔 𝑽𝒕

Pour déterminer le VT, les mesures se font à l’aide de méthodes ciaprès : 1. Mesure de la poussée d’Archimède exercée par le mercure (Hg) sur l’échantillon qui y est immergé à l’aide d’un appareil appelé Voltmètre : l’appareil comporte un cadre C lié par une tige à un flotteur F qui plonge dans un bécher contenant du mercure. Un index repère R est fixé sur la tige, un plateau B est accordé sur le cadre. - Première mesure : on pose l’échantillon sur le plateau B avec un poids P1 pour amener R au contact du mercure. - Deuxième mesure : l’échantillon est placé sous les griffes du flotteur, on place des poids P2 sur B pour ramener R au contact du mercure. 𝐕𝐭 = 𝐏𝟐 – 𝐏𝟏 /𝛒𝐇𝐠 Avec ρHg : masse spécifique du mercure à la température de la mesure. Pour que vT soit valable, il faut que le mercure ne pénètre pas dans l’échantillon. 2. Utilisation d’une pompe volumétrique : l’échantillon mis en place, on chasse à nouveau le mercure jusqu’au repère ; on lit le vernier et on obtient le volume total (VT). 3. Mensuration : ici, on utilise le pied à coulisse en mesurant un échantillon de forme cylindrique son diamètre (d) et sa hauteur (h). VT =

𝝅𝒅𝒉 𝟒

On détermine VS par la méthode suivante : Mesure de la poussée d’Archimédienne exercée sur l’échantillon par un solvant dont il est saturé : cette méthode se fait par la différence des

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pesées de l’échantillon sec dans l’air(Pair) et le solvant ou il est immergé(Pimmergé) donne Vs : VS = Pair - Pimmergé /ρsolvant Détermination de VP : le volume des pores se mesure directement soit par mesure du volume d’air contenu dans les pores, soit par pesée d’un liquide remplissant les pores, soit par injection de mercure.  Par diagraphie : ce sur base des diagraphies (résistivité, neutron, densité, sonique) nous a permis de connaitre les porosités de différents réservoirs. En se servant des méthodes citer ci-haut dans les différents réservoirs du champ LIAWENDA, on a pu trouver la porosité minimale de 0,20 (20%) ; maximale de 0,25 (25%) ; et la porosité probable (moyenne) de 0,23 (23%).

2.2.2.3. La Perméabilité Elle représente la facilité avec laquelle une formation permet à un fluide de viscosité donnée de traverser. Ainsi un milieu poreux ne permet le déplacement des fluides que dans la mesure où ses pores sont reliés entre eux. C’est un paramètre très important dans un réservoir car, si elle est bonne, elle rend la production facile. Elle est déduite par la loi de Darcy, loi expérimentale de la manière suivante :