Une plateforme pétrolière (ou plate-forme pétrolière) est une construction marine fixe ou flottante qui sert à l'exploitation d'un champ pétrolifère.
Elle supporte principalement les dispositifs nécessaires pour la phase de forage et d'extraction du pétrole, ainsi que parfois des équipements destinés à assurer une présence humaine à bord. Certaines plateformes permettent de transformer le pétrole, le gaz naturel ou ses condensats extraits, de façon qu'ils soient plus faciles à transporter et à exporter.
Historique Les débuts des plateformes offshore sont difficiles à dater. Néanmoins, on peut noter quelques dates clés : les premiers puits forés au-dessus de l'eau apparaissent aux alentours de 1887 sur la côte californienne, sur le site de Summerland (non loin de la ville de Santa Barbara). Il s'agit alors de plateformes construites à partir d'une jetée William L. Leffler, Richard Pattarozzi, et Gordon Sterling, Deepwater Petroleum Exploration & Production: A Nontechnical Guide..
En 1911 est construite la première plateforme indépendante nommée « Ferry Lake No.1 » sur le lac Caddo en Louisiane par la J. M. Guffey Petroleum Company (désormais : Chevron) . Faite en bois et reposant sur des pieux en cyprès, elle produit alors par jour qu'elle extrait à une profondeur de . Elle est considérée par certains historiens comme la première véritable plateforme pétrolière..
Puis à partir de 1912, les premières plateformes connectées par des canalisations (pipeline) font leur apparition sur le lac de Maracaibo au Venezuela.
Après ces premières plateformes en bois, la Texas Company (désormais Chevron) cherchait une nouvelle idée pour exploiter les puits dans les marais de Louisiane ; car bien que le système de plateforme bâtie sur des pieux en bois fonctionne, cette technique peut être améliorée pour devenir moins onéreuse. Après une recherche au bureau des brevets américain, la Texas Company découvre qu'un certain Louis Giliasso (un capitaine de la marine marchande ayant déjà travaillé sur les champs du lac Maracaïbo) avait déjà revendiqué cette idée. En 1933 est construite la Giliasso (nom donné en hommage à son inventeur) : la première barge mobile de forage. Celle-ci est conçue pour des eaux intérieures protégées, elle est remorquée sur le site et coulée en eau peu profonde, permettant ainsi de fournir une base stable pour installer une plateforme et un derrick. Elle peut être soulevée et déplacée vers un autre site. Elle est utilisée à ses débuts dans le lac Pelto en Louisiane William R. Freudenburg et Robert Gramling, Oil in Troubled Waters: Perceptions, Politics, and the Battle Over Offshore…..
En 1934 est découvert le premier gisement de pétrole offshore dans le golfe du Mexique au large de la Louisiane, il est baptisé « Créole » (du nom de la ville côtière non loin de là). Trois ans plus tard en 1937, la Pure Oil Company en partenariat avec la Superior Oil Company testent un nouveau type de plateforme pour exploiter ce nouveau site. L'entrepreneur Brown & Root chargé du projet construit alors une plateforme imposante en bois, jamais réalisée auparavant : un pont à au-dessus du niveau de l'eau, d'une surface de () supporté par quatorze pieux à de la côte et avec une profondeur d'eau de . La Superior-Pure State No.1 est un succès, et elle extrait alors du pétrole situé entre et de profondeur. Elle est balayée par un ouragan en 1940 et est rapidement reconstruite et remise en production. Theron Wason, Structure of Typical American Oil Fields, ..
En 1947 apparaît le concept de base qui sera décliné en des milliers d'exemplaires : la préfabrication du support en acier à terre, transport sur barge, et mise en place sur site.
À partir des années 1950, l'exploitation des hydrocarbures en mer se développe face à l'augmentation de la demande énergétique. Les premières plates-formes sont celles du golfe du Mexique sur les côtes du Texas. Elles sont situées dans une très faible profondeur d'eau et n'ont pour seule fonction que d'être une tête de puits. Elles sont le prolongement de ce qui avait alors été développé à terre.
À la suite du premier choc pétrolier, cette solution apparaît, pour certains pays, comme un moyen de réduire leur dépendance énergétique vis-à-vis des États du Moyen-Orient. Pour les gouvernements européens, il devient indispensable de développer l'exploitation des champs pétroliers et gaziers de la mer du Nord.
Le Royaume-Uni et la Norvège entreprennent le développement de techniques de forage et de production offshore (loin des côtes, en haute mer). Les compagnies pétrolières développent des programmes de recherche qui aboutissent à la construction des premières plates-formes pétrolières et au développement des techniques de forage depuis un engin flottant.
Le défi est d'autant plus grand qu'en mer du Nord le climat est rude pendant six mois de l'année : lors des tempêtes, la hauteur des vagues, de leur crête à leur creux, peut atteindre plus de trente mètres (soit l'équivalent d'un immeuble de dix étages). Loin des côtes, ces plates-formes doivent aussi abriter des hommes qui assurent l'exploitation.
Les normes de sécurité liées à la fabrication, l'installation et la mise en œuvre de ces plates-formes se développent pendant les années 1970-1980 à la suite de différents accidents. Les mentalités dans le monde de l'exploitation offshore changent radicalement après deux catastrophes majeures, celles de : la plate-forme Alexander L. Kielland, avec en 1980 ; la plate-forme Piper Alpha, avec en 1988.
Les progrès des technologies offshore développées en mer du Nord ouvrent la porte à l'exploration et l'exploitation dans une grande partie des mers du globe malgré le coût élevé de cette technique. La part des gisements offshore dans la production pétrolière mondiale passe de 10 % en 1960 à 30 % en 2010Jean-Christophe Victor, « La cartographie des abysses : l'exploration », émission Le Dessous des cartes, .. On compte près de pétrolières offshore dans le monde en 2012, qui emploient en moyenne chacuneSelon le cabinet de recrutement britannique Faststream Recruitment, in « .. On trouve des plates-formes pétrolières et/ou gazières dans les régions suivantes :
Les techniques de forage et de constructions ayant évolué ( à la fin des années 1970, plus de de profondeur dans les années 2000), les grandes profondeurs d'eau (au-delà de ) sont maintenant accessibles et exploitables à des coûts « raisonnables » (au regard des bénéfices attendus) : elles ne représentent que 3 % de la production mondiale en 2012 mais connaissent un développement rapide. Les plates-formes se transforment alors en navires et il est envisagé de créer des exploitations sous-marines automatiques.
Ces nouvelles profondeurs atteintes permettent de distinguer : l'offshore profond à plus de ; l'offshore ultraprofond, au-delà de .
Au regard des législations actuelles, il existe de plates-formes : les MODU (module ) servant uniquement au forage et pouvant loger du personnel ; les PP () servant à la production et/ou au prétraitement du brut, mais sans logement ; les LQ () servant uniquement au logement. Afin d'assurer la sécurité du personnel, aucun transit ou stockage n'est autorisé. Les quartiers-vie sont par ailleurs protégés du reste de la plateforme par un blast wall (mur anti-déflagration) afin de protéger l'équipage en cas d'explosion ou d'incendie.
Typologie des plateformes Le choix d'un type de plate-forme se fait en fonction de son rôle et de l'environnement (profondeur d'eau et de forage, conditions marines…).
Une plate-forme est généralement composée de deux parties distinctes : les « » (partie utile en surface), constituée de modules préfabriqués ; la structure porteuse : partie servant à maintenir la partie utile au-dessus de l'eau, réalisée en treillis tubulaire métallique (jacket) ou constituée de colonnes en béton.
Plateformes fixes La plupart des plates-formes fixes sont utilisées en mer peu profonde (<). Différentes techniques de construction existent, comme : jacket plateforme gravitaire tour flexible îles artificielles
Ces plates-formes fixes s'appuient sur le fond et peuvent donc être reliées de façon rigide aux têtes de puits et aux pipelines.
Plateformes flottantes thumb|Vue du port de Las Palmas depuis la digue de La Esfinge. Les plates-formes flottantes sont essentiellement utilisées pour l'exploitation de champs pétroliers dans les grands fonds (supérieurs à environ). Lorsque la plate-forme est flottante, les installations de tête de puits lui sont reliées par des conduites flexibles.
FSO () : unité flottante de stockage et embarquement. Il s'agit en fait d'un tanker transformé, qui stocke du pétrole (venant d'autres plates-formes, ou parfois de production ) et charge les pétroliers de commerce. FPU () : unité flottante de production. C'est une barge qui reçoit le pétrole et le gaz du fond pour les traiter (séparer l'huile, le gaz et l'eau par exemple) avant de les envoyer vers une unité de stockage (FSO) ou vers un pipeline d'exportation. FPSO (Floating Production Storage and Offloading) : similaire à un FSO, mais intégrant aussi la production. C'est une solution en vogue pour le développement des gisements en eau profonde. Les FPSO présentent deux avantages majeurs : ils n'ont pas besoin d'infrastructures fixes (comme des pipelines) et sont redéployables (lorsque le gisement est épuisé, ils peuvent être repositionnés sur un autre). FDPSO (Floating, Drilling, Production, Storage and Offloading) : unité flottante de forage, production, stockage, et de déchargement. Similaire aux FPSO ils possèdent un module de forage pour la recherche des champs pétroliers et creuser les gisements. TLP (), SPAR (), semi-submersibles : il s'agit là de plates-formes plus classiques, en ce sens qu'elles n'intègrent que la production et sont reliés à des pipelines pour l'exportation du gaz et/ou du pétrole produit. Les TLP possèdent un excès de flottabilité et sont maintenues en place par des câbles tendus les reliant au fond. Les plates-formes semi-submersibles s'enfoncent dans l'eau en remplissant des ballasts, ce qui les rend peu vulnérables à la houle. Les SPAR reposent sur un énorme flotteur cylindrique.
Pour des gisements importants, on combine parfois plusieurs solutions : par exemple, une plate-forme TLP qui produit le pétrole et une FSO pour stocker et exporter le pétrole.
Plateformes mobiles Plateforme autoélévatrice () Une plateforme autoélévatrice est composée d'une coque et de jambes. La coque leur permet de se déplacer par flottaison et supporte les « utilités ». Les jambes sont équipées de crémaillères leur permettant de se lever ou de s'abaisser le long de la coque. De cette façon ces plates-formes peuvent se déployer à de multiples endroits tout en ayant un appui sur le fond marin. Ce concept est limité à des profondeurs d'eau de l'ordre d'une centaine de mètres. La majeure partie des plateformes autoélévatrices sont des plateformes de forage utilisées pour de l'exploration ou pour le forage de puits autour de plates-formes qui ne sont pas équipées d'engin de forage. Quelques-unes de ces plates-formes servent aussi de , hôtel flottant permettant de loger des équipes qui travaillent en mer.
Semi-sub thumb|Une plate-forme semi-submersible, le Transocean Arctic (2005). Ensemble composé de trois parties distinctes : le flotteur qui se trouve immergé, les poutres à mi-eau et le pont qui doit se trouver plus haut que la « vague centenaire ». Cet ensemble en équilibre comme un ludion fonctionne grâce à des pompes à eau de mer qui maintiennent en permanence l'équilibre vertical, et des hélices multidirectionnelles ou des ancres qui maintiennent le positionnement horizontal au-dessus du puits. Ce type de plate-forme est utilisée pour des profondeurs allant de 100 à , ou pour des zones ou le fond marin ne permet pas de poser les pieds d'un jack-up, que ce soit vase molle ou rochers déstabilisés.
Barge de forage