Le champ pétrolifère de Prudhoe Bay est un champ pétrolifère situé dans la région de l'Alaska North Slope en Alaska aux États-Unis. C'est le plus grand gisement de pétrole conventionnel du pays et le deuxième d'Amérique du Nord après Cantarell au Mexique. Il est découvert en 1968, alors que l'Alaska n'est un État américain que depuis neuf ans. Du fait de son extrême isolement géographique dans un climat polaire, sa mise en exploitation a nécessité un gigantesque investissement. La mise en production du gisement, en amont, ne fut que le premier maillon d'une chaîne logistique comprenant un oléoduc de traversant l'Alaska du nord au sud, un port pour charger le pétrole sur la côte sud de l'Alaska, une flotte de pétroliers, une raffinerie, et un autre oléoduc au Panama. À cela s'ajoutent des moyens de soutien : pour pouvoir faire travailler des milliers de personnes sur le site, il fallut construire une piste, un aéroport et des logements. L'isolement social et géographique de ses travailleurs a contribué à forger une légende autour de Prudhoe Bay.
La production du gisement commence en 1977, après le premier choc pétrolier. Au milieu des années 1980, à son apogée, Prudhoe Bay représente 3 % de la production mondiale de pétrole, et 18 % de la production des États-Unis. Étant de loin le plus important de la région, il devient aussi le centre autour duquel s'organise l'exploitation des autres gisements du nord de l'Alaska et transforme profondément l'économie de l'État. La production diminue graduellement à partir de 1989, mais le gisement reste un actif pétrolier capital.
Le gisement appartient conjointement à plusieurs compagnies pétrolières. BP en fut longtemps l'exploitant, sans pour autant en être l'actionnaire principal, avec 26 % des parts. En 2019, le géant britannique cède ses parts à une compagnie américaine indépendante, Hilcorp Energy, qui en est maintenant l'opérateur. ExxonMobil et ConocoPhilips, comme héritiers des investisseurs originaux, détiennent chacun 36 %. 2 % appartiennent à des actionnaires mineurs. Le gisement pourrait connaître une deuxième vie comme producteur de gaz naturel, mais en 2021 ce projet est en suspens depuis de nombreuses années.
Géologie et géographie
thumb|left|Coupe géologique du versant nord de l’Alaska. Le gisement se trouve dans la Barrow Arch. Le contexte géologique du versant nord de l'Alaska est une plate forme continentale. Les principales roches-sources sont les formations datant du Trias et du Crétacé..
Le site se situe sur la côte, à proximité immédiate de l'estuaire d'un petit fleuve, le Sagavanirktok. Le climat est polaire, la végétation est de type toundra : éparse, dominée par les lichens, les mousses, les phorbes..
Le gisement s'étend sur une surface de . Avant sa mise en production, la colonne de pétrole avait une hauteur de au sommet du gisement.. Il est logé au sommet d'un énorme piège anticlinal (désigné sous le nom Barrow Arch) issu de la déformation du bassin lors de la formation de la chaîne Brooks..
La quantité d’hydrocarbures initialement contenue dans le gisement est d'environ de pétrole brut (soit ), auxquels s'ajoutent de gaz naturel (en partie sous forme d'un dôme de gaz au sommet du gisement, en partie dissous dans le pétrole). Lors de la mise en production, les opérateurs estimaient pouvoir récupérer un peu moins de 40 % du pétrole soit . L'amélioration des techniques d'exploitation, notamment avec la réinjection miscible du gaz associé, commencée dès 1982, a permis d'augmenter le taux de récupération. À la fin 2020, ont déjà été produits, et la production totale devrait se situer autour de ...
Le brut de Prudhoe bay est de qualité moyenne. Sa densité API, mesure de masse volumique du pétrole, se situe à 27,6, ce qui le place à mi-chemin des bruts légers (plus désirables pour l'industrie pétrolière, car ils produisent plus de carburants à haute valeur ajoutée) et des bruts lourds. De même, la teneur en soufre est moyenne, à presque 1 %..
Historique jusque 1977 vignette|gauche|Vue aérienne du site en 1968.
La Naval Petroleum Reserve-4
En 1910, la loi Picket autorise le président des États-Unis à désigner des zones géographiques contenant des réserves pétrolières avérées ou supposées comme réserves navales de pétrole (NPR) : il s'agissait de garantir à l'United States Navy un approvisionnement pétrolier en cas de guerre. C'est en effet l'époque où les marines de guerre commencent à convertir leurs navires à l'usage du pétrole à la place du charbon, donnant au pétrole une toute nouvelle importance stratégique. Les deux premières NPR sont situées en Californie, la troisième dans le Wyoming, et, en 1923 le président Warren G. Harding crée la NPR-4 qui couvre tout le nord-ouest de l'Alaska..
Les premiers travaux d'exploration pétrolière sont menés dans des conditions extrêmes par les seabees, unités de génie de la Navy, à partir de 1944, dans la région située entre la chaîne Brooks et le littoral. De modestes découvertes de pétrole sont faites à cette occasion.
La découverte de Prudhoe Bay
L'Alaska accède au statut d'État par une loi passée en 1958 (Alaska Statehood Act). À l'époque, la grande majorité du territoire de l'État appartenait, du point de vue foncier, au gouvernement fédéral (terres fédérales). La loi autorise le nouvel État à choisir (soit ou un quart de la surface de l’État) parmi les terres fédérales sur son territoire, dont il deviendra propriétaire.. Du fait de son potentiel pétrolier reconnu, la région où se trouve Prudhoe Bay fait partie des premières terres choisies par l'Alaska, et très rapidement des concessions sont proposées aux compagnies pétrolières. Un géologue pétrolier employé par le tout nouvel État, Tom Marshall, est à l'origine de ce choix..
À la suite de son éviction, en 1952, de son berceau historique l'Iran (crise d'Abadan), la British Petroleum (encore appelée à l'époque Anglo-Iranian Oil Company) avait demandé à ses géologues de dresser une liste des régions du monde susceptibles d'offrir d'importantes découvertes pétrolières. La versant nord de l'Alaska était arrivé en tête de la liste, du fait des similitudes géologiques avec le Khouzistan, région où se trouvent les principaux gisements iraniens (la formation de la chaîne Brooks ayant contraint le bassin sédimentaire attenant, de la même façon que les monts Zagros). BP fait donc partie des compagnies qui investissent dans les concessions. À ses côtés, on trouve notamment Phillips petroleum, qui était déjà présent en Alaska (exploitant de petits gisements dans le golfe de Cook), Sohio (Standard Oil of Ohio, une des entreprises issues du démantèlement de la Standard Oil), ARCO, Humble Oil et Sinclair..
Le programme de prospection sismique commence en 1963. Il permet de cartographier les structures souterraines susceptibles de contenir du pétrole (ou du gaz).. Les premiers puits forés dans les environs par BP, Sinclair et ARCO sont tous infructueux, et les compagnies envisagent d'abandonner l'exploration..
La découverte de Prudhoe Bay est annoncée en à la suite d'un forage de Humble Oil, au moment où l'activité d'exploration était en train de s'arrêter. Les puits d'appréciation creusés au cours des deux années suivantes permettent de mesurer l'étendue du gisement, qui se révèle être le plus grand jamais trouvé aux États-Unis..
Un méga-projet logistique
Décidées à mettre en production l'énorme gisement, les compagnies se heurtent à une question fondamentale : comment acheminer vers les marchés du pétrole produit dans une région aussi isolée géographiquement ? À l'initiative d'Exxon, le pétrolier Manhattan fut modifié avec une étrave brise-glace. Lesté d'eau, accompagné de deux brise-glace, il emprunta le passage du Nord-Ouest en 1969. L'objectif était de prouver la faisabilité d'un trafic de pétroliers ralliant la côte nord de l'Alaska. Même si ce voyage fut un succès, il ne prouvait que la faisabilité de la navigation estivale. Cette solution fut finalement écartée : risques environnementaux, impossibilité d'évacuer la production l'hiver, et contentieux possible avec le Canada (qui considère le passage du Nord-Ouest comme relevant de ses eaux intérieures, tandis que les États-Unis le considèrent comme un détroit international), rendaient cette solution peu crédible. Il y eut d'autres propositions : prolonger le réseau de l'Alaska Railroad jusqu'au North Slope pour transporter le pétrole par wagon-citerne, mettre au point des tankers sous-marins à propulsion nucléaire capables de se déplacer sous la banquise (proposition de General Dynamics)., ou même utiliser des avions-citernes géants (Boeing RC-1)..
Il apparut cependant rapidement que la proposition la plus crédible était la construction d'un oléoduc traversant l'Alaska du nord au sud, et d'un port pétrolier sur la côte sud, libre de glace.. Il fut décidé de placer ce port à Valdez, site présentant une bonne accessibilité aux navires, et suffisamment profond pour accueillir les plus grands tankers.. Les compagnies pétrolières échafaudent alors un gigantesque projet, qui est à l'époque le plus coûteux projet de construction jamais financé par le secteur privé.. La production de pétrole des États-Unis culmine en 1970.. L'embargo arabe de 1973 provoque une nette augmentation des prix. Ces éléments extérieurs renforcent la crédibilité du projet.. Le développement du gisement lui-même et de l'oléoduc représentent des investissements de 6 et 9 milliards de dollars de l'époque respectivement, somme qui s'actualisent à 29 et 44 milliards de dollars approximativement (2021)..
Infrastructures sur le site
La concession
La concession est appelée Prudhoe Bay unit (PBU) : ce terme désigne la zone géographique, plus grande que le gisement lui-même, que le consortium a le droit d'exploiter.. Outre le gisement géant, Prudhoe Bay Unit comprend de nombreux gisements de petite taille.
Parmi eux, huit sont désignés comme les satellites de Prudhoe Bay, ils sont nommés Aurora, Borealis, Midnight sun, Orion, Polaris, Sag River, Schrader Bluff, Ugnu. Ces satellites sont situés au-dessus de Prudhoe Bay, dans des strates plus récentes, cf colonne stratigraphique.. Ils sont exploités depuis les mêmes installations de forage que le gisement principal. Ces gisements sont d'importance modeste : leur production collective a culminé à en 2004, et était retombée à en 2017..
Dans la partie nord de la concession, se trouve le gisement Point McIntyre, découvert en 1988 et presque entièrement offshore. Une digue a été construite pour placer un îlot de forages qui permet de l'exploiter. Sa production a culminé à en 1996, elle est tombée à un niveau très faible, de l'ordre de , en 2020...
Forages
La technique du forage directionnel a été appliquée dès le début à Prudhoe Bay. Elle permet de forer des puits qui ne sont pas strictement verticaux, mais obliques ou même courbes. Cela a permis de réunir les têtes de puits en îlots, ce qui diminue énormément la surface au sol affectée par les forages et par l'infrastructure les desservant. Dans la partie ouest du gisement, où Sohio était responsable des forages, le plan de forage initial comprenait 255 puits, qui ont été forés de ..
Les nouveaux forages dans la région, qu'ils soient d'exploration ou de production, sont uniquement effectués en hiver : le pergélisol n'est pas assez stable l'été.. Au total, environ ont été forés du début de l'exploitation du gisement à la fin des années 2010, et les forages continuent. Cependant, nombre de puits sont abandonnés. Le nombre de puits actifs a culminé à près d'un millier à la fin des années 1990, il est tombé à environ 800 en 2020, en comptant les puits de production, les puits d'injection d'eau et les puits d'injection de gaz....
Traitement du pétrole, du gaz associé et de l'eau d'injection thumb|left|L'une des unités de séparation.