Les clés d’une exploration à fort potentiel

Découvrir et mettre en production de nouvelles ressources pétrolières et gazières exige la compréhension des contextes et des problématiques géologiques. Pour répondre à la complexité croissante de la recherche de nouvelles ressources d’hydrocarbures, Total mobilise ses outils et ses expertises de haut niveau. Sa stratégie d’exploration se nourrit de connaissances en perpétuelle évolution et couvre toutes les grandes thématiques pétrolières et gazières. Elle dispose aujourd’hui de tous les atouts pour concilier audace, estimation optimale des incertitudes et maîtrise des risques.

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Jean-Christophe Navarre

Exploration

La qualité du portefeuille minier d’exploration de Total constitue un atout de premier plan.

Maximiser le potentiel du portefeuille d’exploration

La stratégie d’exploration d’hydrocarbures de Total s’appuie sur un portefeuille large et diversifié et sur une sélection rigoureuse des prospects à fort potentiel, intégrant très en amont des critères de rentabilité économique. Établie pour garantir une exposition équilibrée aux risques et optimiser la création de valeur, elle vise la découverte de plus de 500 millions de barils équivalents pétrole par an pour contribuer au renouvellement des réserves du Groupe. Ces objectifs d’exploration sont complétés par 700 millions de barils équivalents pétrole obtenus par l’acquisition de projets dont les ressources sont déjà découvertes (DRO). Les équipes de l’Exploration identifient et étudient ces opportunités conjointement avec d’autres entités du Groupe  afin de les évaluer et éventuellement de recommander leur acquisition.

Un portefeuille minier d’une grande diversité géographique et géologique

La qualité du portefeuille minier d’exploration de Total constitue un atout de premier plan. Sa surface cumulée d’environ 400 000 km2, l’une des plus vastes de l’industrie pétrolière et gazière, est à la mesure de son potentiel de découverte. D’emprise mondiale, il est l’un des rares à couvrir la diversité de toutes les grandes thématiques géologiques de l’exploration, qu’elles soient classiques (rifts et grabens, grands deltas, foothills) ou émergentes (carbonates présalifères, marges abruptes, non conventionnelles).

Un portefeuille d’exploration large et diversifié.

Prospection pétrolière : priorité à la création de valeur

Le potentiel d’exploration (POTEX) de Total s’élève à plus de 3 Gbep (moyenne risquée des prospects, en part Groupe), distribué sur près de 150 prospects considérés comme les plus robustes en matière de création de valeur. Leur évaluation repose sur une même méthodologie appliquée dans toutes les entités de l’Exploration, qui permet de comparer de façon cohérente des objets par nature très différents, sur une base multicritères couvrant les incertitudes et les risques géologiques, les volumes de ressources et la rentabilité économique. Cette comparaison permet de prendre en compte l'ensemble du portefeuille de prospects pour une sélection technico-économique des projets lors de l'établissement des programmes de forage et des arbitrages budgétaires. L’Exploration focalise ainsi ses efforts immédiats sur les objets qui présentent la meilleure création de valeur.

Un juste équilibre des risques

Un projet d’exploration comporte toujours des risques d'échec. Le taux de succès mondial des forages d’exploration, de l'ordre de 1 sur 3, en témoigne. Chez Total, la gestion de ces risques repose sur une stratégie qui donne la priorité aux bassins pétroliers prouvés  ̶ exploration extensive en zones émergentes (50%)  et exploration intensive en  zones matures (25%) ̶ , tout en accordant une part significative à l’exploration de nouveaux bassins (25%). Pour mieux partager les risques, Total s’appuie également toujours sur  des partenaires pour entrer sur un nouveau domaine.

Un programme d'exploration 2016-2018 à forts enjeux.
Un programme d'exploration 2016-2018 à forts enjeux.

Une organisation taillée pour la performance

La direction Exploration du Groupe est organisée en cinq directions géographiques disposant d'une grande autonomie (Amériques, Afrique, Asie Pacifique, Europe et Asie centrale, Moyen-Orient et Afrique du Nord), avec le soutien de trois entités fonctionnelles transverses. Cette organisation vise à optimiser la réalisation des objectifs et du programme d’exploration de chaque zone, à assurer la capitalisation des connaissances régionales (basin mastering) et à consolider les relations avec les autres acteurs régionaux. Afin de renouveler et développer son portefeuille d’exploration, chaque direction géographique a la responsabilité d’évaluer et de promouvoir de nouveaux domaines miniers et de saisir les opportunités qui peuvent se présenter dans le cas de ressources déjà découvertes  (DRO – Discovered Resources Opportunities).

Le portefeuille d’exploration de Total (2015)

  • 401,000 km2
  • 52 countries
  • 6 geological environments
  • Over 3 billion boe (exploration potential)
  • Over 100 top-ranked prospects
  • 43 wells drilled (exploration and appraisal)
  • Finding costs of <$3/boe
  • Budget in 2015: $1.9 billion—Budget in 2016: $1.5 billion

Une démarche d’exploration en trois étapes

De la recherche de nouveaux domaines miniers jusqu’au management des puits d’exploration, la démarche d’exploration de Total est basée sur l’étroite intégration d’expertises de pointe en géosciences, réservoir et forage, accompagnée par l'intervention du gisement et d'économistes dans le cadre d'études permettant d'évaluer la valeur économique des projets.

Les géosciences pétrolières : des concepts en évolution permanente

L’exploration pétrolière et gazière se trouve confrontée à des ressources plus difficiles à identifier et à caractériser que par le passé. Pour l'orienter vers les zones les plus prometteuses, les géologues de Total améliorent et renouvellent sans cesse des concepts d’exploration qui permettent de mieux anticiper l’existence de prospects. Toutes les données patrimoniales et académiques disponibles  et l’ensemble des expertises géosciences sont mobilisées pour évaluer les volumes des ressources d’hydrocarbures et les risques géologiques et s’assurer que les prospects remplissent tous les critères indispensables à une découverte d’hydrocarbures.

Les 6 critères clés d’évaluation des prospects conventionnels

  • la présence d’une roche mère
  • la génération et l’expulsion d’hydrocarbures en quantités suffisantes
  • l'existence de voies de migration des hydrocarbures
  • la présence d’un réservoir et la bonne qualité du réservoir
  • l’existence d’un piège
  • la présence d’une couverture

Un très large socle de connaissances

L’envergure internationale du Groupe, qui opère partout dans le monde sur toutes les grandes thématiques géologiques, lui permet de disposer de bases de données techniques considérables et de les enrichir en permanence.  Ces bases de données exhaustives sont indispensables à l’élaboration et à la validation des concepts géologiques. La dimension mondiale du Groupe contribue aussi à la valorisation de ses savoirs : par exemple, les connaissances acquises sur la marge de l’Atlantique Est, dans le golfe de Guinée, sont appliquées au Brésil, son miroir géologique de l’Atlantique Ouest.

 

Des savoirs capitalisés à l’échelle des bassins

L’organisation géographique de l’exploration de Total est la clé d’une intégration optimale des connaissances à l’échelle de tout bassin pétrolier potentiel ou prouvé dans le monde. Cette approche de basin mastering, qui permet de détecter avec plus d’efficacité des signaux faibles de présence d’hydrocarbures, facilite également l’émergence rapide de nouvelles thématiques. Ainsi, la compréhension de la thématique du bassin de la Vaca Muerta (Argentine), acquise avec les activités de développement des tight gas et l’exploration extensive du bassin du Neuquen, a permis d’accompagner le positionnement du Groupe sur les ressources non conventionnelles de haute qualité. Elle a en effet guidé ses choix de permis d’exploration de shale gas et shale oil, sur lesquels tous ses puits d’exploration en Argentine ont été positifs.

 

L’intégration de toutes les expertises géologiques clés

Total fait partie de ces rares compagnies à détenir au sein de ses équipes toutes les compétences géosciences nécessaires à l’exploration, par exemple en géophysique, acquisition et traitement des données sismiques en contexte très complexe ou en géologie, sédimentologie et interprétation des systèmes clastiques et carbonatés, géologie structurale, géochimie organique, télédétection, etc.

La maîtrise en interne de chacune de ces spécialités est décisive, à la fois pour assurer et contrôler leur étroite intégration, garantir la qualité de l’interprétation de contextes géologiques de plus en plus complexes et mieux définir les risques géologiques.

 

Des outils avancés de modélisation

La modélisation numérique représente un axe important de la stratégie de Total. Elle est indispensable à une meilleure compréhension de la formation des bassins et à une évaluation plus juste de leur potentiel. Le Groupe est ainsi impliqué depuis plusieurs années dans le développement d’un outil de modélisation 3D de bassin, et d’un outil de modélisation stratigraphique et sédimentaire. Total développe en parallèle les outils de modélisation de demain, avec l’ambition de traduire ses concepts géologiques en processus physico-chimiques fondamentaux (chimiques, mécaniques, hydrologiques, climatologiques, biologiques et diagénétiques). L'objectif est d'améliorer leur capacité à modéliser ces processus, de l’échelle lithosphérique globale à celle du réservoir et d'obtenir une représentation réaliste des architectures de dépôts et distribuition des faciès.

  • Modèle 3D de l'architecture stratigraphique haute résolution d'une plateforme carbonatée à l'échelle réservoir.
  • Modèle stratigraphique 3D présentant la distribution de l'énergie de vagues permettant une meilleure compréhension de la distribution des faciès de haute énergie au cours du temps et de l'espace.
  • Evolution de la bathymétrie au cours du temps et de l'espace sur le modèle 3D stratigraphique haute résolution.
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Nouveau supercalculateur : une puissance de calcul sans précédent

 

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6,7 pétaflops, c’est la nouvelle puissance de calcul du supercalculateur de Total, Pangea, qui traite encore plus de données sismiques.

L’imagerie des structures géologiques complexes met en jeu des volumes de données sismiques vertigineux dont le traitement requiert d’énormes puissances de calcul. L’utilisation d’un HPC (High Performance Computing) de toute dernière génération permet à la fois d'améliorer les temps de calcul, d’augmenter la résolution des images sismiques par l’utilisation d’algorithmes de plus en plus sophistiqués et de réduire les incertitudes. Ses ressources HPC placent aujourd’hui Total en tête des entreprises mondiales en termes de puissance de calcul. Elle est l’un des leviers de son leadership en imagerie sous le sel, l’un des contextes géologiques les plus difficiles à visualiser par la sismique.

Chiffre clé

6,7 petaflops (millions de milliards d’opérations/seconde), puissance de calcul du supercalculateur Pangea, qui devrait atteindre le seuil de l’exaflop (milliard de milliards d’opérations/seconde) à l’horizon 2020.

Des acquisitions sismiques innovantes au meilleur coût

Seule cette puissance de calcul patrimoniale inégalée permet l'optimisation des paramètres d'acquisition, en particulier dans le cas de campagnes sismiques difficiles. Les économies ainsi réalisées sur les coûts d’acquisition se chiffrent en millions, voire dizaines de millions de dollars par an. En amont des campagnes sismiques, le HPC est devenu incontournable pour réaliser la simulation numérique intégrale du processus géophysique, depuis l’acquisition des données jusqu’à la construction des images sismiques. Ce processus permet de définir le meilleur compromis possible entre design optimal et coût d’acquisition, dans les meilleures conditions de sécurité et de respect de l’environnement.

Cette expertise a, par exemple, été mise en œuvre en Angola lors d’une vaste campagne d’acquisition sismique 3D deep offshore, réalisée en 2013-2014 sur 1 500 km2. Il s’agissait de l’une des deux plus grandes acquisitions propriétaires de Total en matière de volume de données acquises et traitées (27 térabits). Cela s'est traduit par une économie d’environ 25 millions de dollars sur un coût initial estimé à 188 millions de dollars, obtenue en transformant un dispositif d’acquisition Wide Azimuth Towed-Streamer (WATS) très dense en deux acquisitions (B-Wats) perpendiculaires moins denses, tout en offrant un saut qualitatif décisif de l’imagerie.

 

Une longueur d’avance en imagerie sismique

Perfectionnés en permanence par une R&D très active, les algorithmes d’imagerie, conçus pour tirer le meilleur parti du HPC afin de réduire les temps de calcul et d’optimiser le traitement, confèrent au Groupe de solides avantages compétitifs. Ainsi, par exemple :

  • la technologie propriétaire Reverse Time Migration gathers, unique en son genre, améliore considérablement le processus de sélection intelligente de l’information en imagerie profondeur. Selon la technique de sélection utilisée, elle est de 5 à 60 fois plus rapide que les outils du marché ;
  • la dernière version de FWI (Full Waveform Inversion Laplace et Fourier) qui permet de produire une image sismique beaucoup plus précise et fiable, peut être mise en œuvre beaucoup plus tôt dans le processus d’imagerie et délivrer ainsi, deux fois plus rapidement que les FWI du marché, un modèle de vitesse de grande qualité sur les 3 000 premiers mètres du sous-sol, la tranche souvent la plus critique en domaine terrestre.

Une Chaîne Intégrée Géosciences

Chez Total, les expertises géosciences bénéficient de l’intégration d’outils d’interprétation et de modélisation majeurs. Sismage®, plateforme d’interprétation sismique mondialement reconnue, a été étendue pour devenir une Chaine Intégrée Géosciences (Sismage-CIG). Sans équivalent dans l’industrie pétrolière, elle permet de conduire des projets en exploration et en développement, depuis l’interprétation sismique, via la modélisation géologique de réservoir, jusqu’à l’interprétation de simulations dynamiques de réservoir, en y intégrant notamment des données de sismique 4D.

  • Vue en 1D de données puits (logs, marqueurs, propriétés de grille, carottes) et de données sismiques entre puits (horizons pointés, cubes sismiques).
  • Extraction de plusieurs ensembles de données correspondant au contenu spectral des données d'entrée dans un ensemble de valeurs rouges-vertes-bleues (RVB); ici, les valeurs RVB permettent de délimiter un chenal.
  • Le modèle structural comprend un réseau de failles complexe (rouge) et des horizons respectant des concepts stratigraphiques, intègre les données de puits (disques bleus) et respecte la sismique.
  • Module schedule Builder pour spécifier et planifier les évènements à simuler. Timeline de la production du champ et des évènements d'ouverture des puits.
  • Plusieurs maquettes en 3D avec les incertitudes sur les paramètres (procédures internes "Light UP" et "Multiple Realizations", outils pour analyser les résultats).
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Grâce à une cohérence renforcée des interprétations et des modèles tout au long des études et aux avancées régulières de la R&D, cette intégration au sein d’une même plateforme permet une conduite d’études plus rapide et plus efficace. Elle assure notamment l’optimisation continue du workflow d’interprétation et de modélisation en fonction des nouveaux contextes et concepts géologiques étudiés.

Le module d’interprétation de la plateforme Sismage-CIG est aujourd’hui le principal outil d’interprétation utilisé par les filiales Total et les groupes projets, dans les études menées pour l’exploration. Son module de stacking spatial est l’un des outils patrimoniaux qui placent Total à la pointe de la détection des indicateurs directs d’hydrocarbures (DHI), primordiale dans la sélection des prospects. Le module de modélisation géologique de la plateforme Sismage-CIG permet de réaliser très tôt des modèles maillés 3D "simplifiés" de réservoir. Ces derniers contribuent à la quantification de la valeur d’un prospect pétrolier, très en amont, ainsi qu'à l’optimisation de l’implantation des puits d’appréciation de la découverte, nous aidant ainsi à définir le schéma de développement bien plus tôt qu'auparavant.

Puits d’exploration : la performance au meilleur coût

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Plateforme de forage HA-115 sur le champ Antelope à 6 puits opérés par Total en Papouasie-Nouvelle-Guinée sur le permis PRL15.

Un savoir-faire prouvé dans la préparation des puits

Concevoir des puits d’exploration parfaitement adaptés à leur cible est un art difficile dans lequel Total s’est forgé un solide savoir-faire. Le Groupe maîtrise en particulier les méthodes d'estimation des pressions de formation qui seront rencontrées lors du forage, cruciales pour la préparation des programmes de puits. Fondée sur l’analyse des vitesses sismiques, la qualité de cette anticipation est déterminante pour la sécurité des opérations. Elle conditionne l’architecture du puits et le choix des fluides de forage et permet de définir des marges de sécurité adaptées aux incertitudes, contribuant ainsi à la maîtrise de la sécurité et des coûts. Total a su développer des techniques spécifiques, plus efficaces et précises que celles du marché, qui ont fait leurs preuves dans différents contextes où les variations du régime de pression constituent un point critique du forage.

Le digital au service de la réalisation des puits d’exploration

La surveillance géologique des forages et leur monitoring bénéficient d'avantages apportés par des technologies digitales :

  • GOALS (Geology Operations Actives Learning System), simulateur immersif développé par Total, améliore la formation et l’évaluation des compétences de ses géologues d’opérations, en particulier lorsqu'ils sont confrontés à des situations à risques ;
  • la smartroom de suivi de forage permet aux experts du siège de contribuer en temps réel au pilotage des opérations de monitoring des puits les plus délicats, à partir d’une remote meeting room connectée au rig : Total est ainsi l’une des rares compagnies à optimiser les acquisitions DFA (Downhole Fluid Analysis) grâce aux arbitrages de ses experts fluides en cours d’opérations. À la clé : une caractérisation des fluides, dont la qualité permet d’économiser en deep offshore et, dans certains cas, le recours au test lourd DST (Drill Stem Test) sur le premier puits d’exploration, soit jusqu’à plusieurs dizaines de millions de dollars, tout en renforçant la sécurité de l’opération de forage.

 

Des moyens laboratoires sans équivalent

Développée pour prendre au plus vite les bonnes décisions pendant les forages d’exploration, la gamme de "laboratoires mobiles" de Total est unique au monde : QUAD (Quick Analysis Device) intervient sur tous les terrains d’exploration pour caractériser les fluides ; LIPS (Laser Induced Pyrolysed System), mobilisé sur les thèmes non conventionnels, est un outil d'analyse sur carotte, qui permet de quantifier le carbone organique et sa distribution dans la carotte ; HScube (Hydrogene Sulfide Solid Sampler), simple et léger, permet de caractériser et de quantifier le sulfure d'hydogène H2S. Sources d’économies et de réactivité, ces moyens légers se doublent, au siège, de laboratoires de classe mondiale, pour mieux comprendre et évaluer les qualités des réservoirs et des fluides découverts. Le laboratoire de géologie dispose, par exemple, de tous les équipements nécessaires à l’analyse minéralogique qualitative et quantitative, de l’échelle de la carotte à celle du réseau poreux. Référence sur le domaine conventionnel, il l’est aussi devenu sur le non-conventionnel, pour accompagner le développement du Groupe sur cette thématique stratégique.

LIPS (Système laser d’induction Pyrolyse): Un nouvel outil qui réalise un carottage diagraphique haute résolution du carbone organique.

BILLET D'EXPERT

Imagerie sous le sel : une acquisition WATS au design optimisé

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PUBLICATION

Sub-salt modelling in 3D – Integration of seismic, well and gravity data validated by drilling