Extraction et production de pétrole et de gaz

Extraction de gaz naturel

Le gaz naturel se trouve dans la couche externe de la croûte terrestre, c’est-à-dire la lithosphère. Il est né de la transformation de substances organiques dans différentes conditions de pression et de température, qui se déroule depuis plusieurs millions d’années. Le gaz naturel est constitué principalement de méthane (CH ₄ ) et de ses homologues (C ₃ -C ₄ ) . Sa composition dépend fortement du type de gisement dont il est extrait. Bien entendu, outre le méthane et ses homologues, le gaz naturel contient également un certain nombre de composants indésirables, tels que l’azote, l’eau, le sulfure d’hydrogène ou le dioxyde de carbone. Dans des conditions naturelles, le gaz peut accompagner le pétrole brut ou être présent séparément. Il se présente principalement sous deux formes : sous forme de gaz librement dissous dans l’eau ou le pétrole, ou sous forme absorbée dans les roches ou le charbon.

Gaz produit par des méthodes industrielles

Plusieurs types de gaz peuvent être obtenus par des méthodes industrielles :

a) Gaz liquides – communément appelés GPL (Gaz de Pétrole Liquéfié). Leurs principaux composants sont le propane (C ₃ H ₈ ), le butane et l’isobutane (C ₄ H ₁₀ ). Ils sont obtenus principalement par la stabilisation de l’essence brute, du pétrole brut ou par le traitement des gaz de raffinerie issus des procédés de reformage, de craquage et de pyrolyse. b) Gaz de ville – obtenu dans des conditions de carbonisation du charbon à basse et moyenne température. c) Gaz de houille – produit lors du processus de dégazage du charbon à haute température. d) Gaz issu de la gazéification du charbon – il est obtenu en agissant sur le lignite ou le lignite avec un mélange de vapeur d’eau et d’oxygène à des températures supérieures à 900°C. Sa composition dépend de la technologie de gazéification utilisée. Le facteur économique le plus important est la production d’un mélange de CO et de H ₂ (appelé gaz de synthèse).

Application et avantages des combustibles gazeux

Les carburants gazeux présentent de nombreux avantages. Ils se caractérisent principalement par une efficacité énergétique élevée. De plus, ils assurent une température de combustion constante, ne nécessitent pas de stockage pour l’utilisateur et brûlent sans fumée (sans cendres ni émissions d’oxydes de soufre). Le gaz naturel est un vecteur énergétique précieux et une matière première importante dans l’industrie : chimique (production de gaz de synthèse), énergétique (moteurs à combustion à piston, turbines à gaz, générateurs), construction (production, verre, ciment et céramique de construction) et métallurgie (chauffage). fours).

Extraction de pétrole

Choisir l’emplacement d’un nouveau champ pétrolier est un processus très compliqué et coûteux. Cela commence par la réalisation de campagnes sismiques afin de rechercher des structures géologiques appropriées susceptibles de créer des gisements de pétrole. Deux méthodes de recherche sont utilisées à cet effet. La première consiste à réaliser des explosions souterraines à proximité du gisement et à observer les réactions sismiques qui permettent d’obtenir des informations sur sa localisation et sa taille. La deuxième méthode consiste à obtenir ces données à partir d’ondes sismiques naturelles.

La première étape de l’extraction du pétrole consiste à creuser un trou profond dans le sol. Ensuite, un boîtier (tube d’acier) est placé dans le trou percé, assurant la stabilité de l’ensemble de la structure. Dans l’étape suivante, davantage de trous sont pratiqués pour permettre un débit accru de l’huile extraite. Afin de dissoudre les polluants dans le puits foré, on utilise souvent de l’acide chlorhydrique , qui acidifie efficacement les formations carbonatées et calcaires et élimine les dépôts de tartre, de rouille et de carbonite. L’acide chlorhydrique est également utilisé pour éliminer les résidus de ciment restant après le processus de forage. Dans l’étape suivante, une installation spéciale est placée au sommet du puits, parfois appelée « arbre de Noël ». Il s’agit d’un ensemble combiné de vannes, de tuyaux et de raccords conçus pour réguler la pression et le débit du pétrole et du gaz. Après connexion de l’ensemble de l’appareil, la première étape de récupération a lieu. Afin d’extraire le pétrole dans ce processus, de nombreux mécanismes naturels sont utilisés, par exemple le drainage gravitaire. Le taux de récupération au stade primaire ne dépasse généralement pas 15 %. Avec une extraction plus poussée, la pression souterraine chute et devient insuffisante pour continuer à déplacer le pétrole vers la surface. À ce stade, l’étape de récupération secondaire commence. Il existe de nombreuses techniques de récupération secondaire du pétrole. Ils impliquent généralement l’apport d’énergie externe au gisement en injectant des fluides (par exemple de l’eau) ou des gaz (par exemple de l’air, du dioxyde de carbone) pour augmenter la pression souterraine. Le taux de récupération moyen après les opérations de récupération primaire et secondaire du pétrole ne dépasse généralement pas 45 %. La dernière étape du processus d’extraction est la récupération dite du troisième ordre, qui peut être obtenue à l’aide de diverses techniques. Le premier d’entre eux réduit la viscosité du pétrole grâce au chauffage thermique. La seconde est l’injection de gaz dans le gisement (injection de dioxyde de carbone). La dernière méthode est appelée inondations chimiques. Elles consistent à mélanger des polymères denses et insolubles avec de l’eau et à les injecter sous terre. La récupération tertiaire permet de récupérer 15 %supplémentaires de la production pétrolière du gisement. En raison de l’épuisement des réserves des gisements terrestres de pétrole, la recherche de ses ressources sous les fonds marins a commencé. À cette fin, des plates-formes de forage sont construites, ce qui est un processus compliqué, coûteux et long – la construction d’une plate-forme minière dure généralement 2 ans. Ils peuvent être fixés définitivement au fond (profondeur jusqu’à 90 m) ou dériver sur des flotteurs spéciaux, fixés avec un système d’ancrage. Les plateformes de forage offshore sont généralement reliées à un réseau de plusieurs dizaines de puits qui extraient du pétrole dans des roches poreuses. En plus d’extraire le pétrole sur la plate-forme de forage, il est également séparé du gaz. La matière première ainsi obtenue est transportée par un système de pipelines jusqu’à une raffinerie ou vers un navire minier et de transbordement. Ensuite, le pétrole et le gaz sont envoyés au pétrolier, qui les transporte à terre. Bien entendu, la quantité de pétrole récupérée ne dépend pas uniquement des techniques de forage utilisées. Les facteurs clés dans ce cas sont les aspects géologiques, tels que la perméabilité des roches, la force des poussées naturelles, la porosité du gisement ou la viscosité du pétrole lui-même.

Traitement du pétrole brut

Le pétrole brut extrait est traité dans les raffineries pour obtenir des carburants, des huiles, des lubrifiants, des asphaltes et d’autres produits. Le plus souvent, le pétrole brut est séparé en fractions sans modification chimique de ses composants. Ainsi, les gaz de raffinerie volatils à température ambiante, l’éther de pétrole avec un point d’ébullition de 35 à 60°C, l’essence légère et lourde, le kérosène, le diesel avec différents points d’ébullition et le mazut (c’est-à-dire un résidu avec un point d’ébullition supérieur à 350°C). ) on obtient. Le pétrole brut subit divers processus, tels que :

a) Le craquage – consiste en la décomposition des hydrocarbures aliphatiques longs présents dans les fractions lourdes de mazut et de pétrole, en composés à chaînes plus courtes trouvés dans l’essence et le diesel. Outre les hydrocarbures aliphatiques à chaîne courte, du méthane, du GPL, des hydrocarbures insaturés et du coke sont également formés au cours du processus. La fissuration peut être initiée par des méthodes thermiques, catalytiques ou radiologiques. b) Reformage – il s’agit d’un procédé appliqué aux fractions pétrolières légères ou aux produits issus du craquage afin d’obtenir des carburants à indice d’octane élevé. Le procédé est réalisé en présence d’hydrogène à l’aide de catalyseurs au platine très coûteux. Le processus de reformage produit de l’hydrogène, du gaz de raffinerie, du GPL ainsi que de l’isobutane et du n-butane. c) Distillation – vise à séparer le pétrole brut en fractions bouillant dans différentes plages de température. Grâce à ce procédé, on obtient des fractions basiques, telles que : gaz sec et humide, essence légère et lourde, kérosène, gasoil, mazut et gudron. d) Alkylation – il s’agit de la réaction des oléfines avec l’isobutane, entraînant la formation d’isoparaffines avec un poids moléculaire et un indice d’octane plus élevés. Dans le processus d’alkylation, l’acide sulfurique peut être utilisé comme catalyseur. e) Pyrolyse – processus de dégradation réalisé sans oxygène à très haute température. Il est utilisé pour décomposer les fractions de pétrole lourd en essence pyrolytique, huiles et goudrons.

L’offre du Groupe PCC pour l’industrie minière

Afin d’améliorer l’extraction du pétrole et son traitement, l’utilisation de divers produits chimiques revêt une importance capitale. La lessive de soude est utilisée dans le raffinage du pétrole brut, des huiles minérales, du brai et du bitume et dans l’extraction du gaz de schiste. L’hydroxyde de sodium du groupe PCC est produite par un procédé d’électrolyse membranaire et fournie sous forme de solution avec une concentration d’env. 50%. Une autre application de l’hydroxyde de sodium dans l’industrie minière est le traitement des eaux usées et des produits de cokéfaction liquides.

Les tensioactifs constituent un groupe important de produits très utiles dans l’extraction et la production de pétrole et de gaz. Les tensioactifs réduisent la tension interfaciale entre le pétrole brut et la roche. Cela réduit les forces d’adhésion et du pétrole supplémentaire peut être libéré du champ pétrolifère. Les tensioactifs sont également utilisés comme moyen de réduire les dommages écologiques résultant du lessivage du pétrole et d’autres produits pétroliers. Ils peuvent également être utilisés pour nettoyer les réservoirs et les navires nécessaires au transport de la matière première extraite.

L’un des groupes de tensioactifs les plus importants utilisés dans les préparations de nettoyage sont les alkyléthersulfates proposés par le groupe PCC dans la série SULFOROKAnol . Ces produits, en raison de leur caractère anionique, fonctionneront bien dans les formulations contenant d’autres tensioactifs anioniques, non ioniques et amphotères. Leurs propriétés lavantes, émulsifiantes et moussantes les rendent utiles comme ingrédients dans des formules nettoyantes pour différentes surfaces. L’acide alkylbenzènesulfonique (ABS) et ses sels, par exemple ABSNa , ont également une utilisation similaire. L’acide ABS/1 appartient au groupe des tensioactifs anioniques. En raison de sa solubilité dans le pétrole brut, il peut constituer un élément des agents auxiliaires utilisés pour l’extraction et le traitement du pétrole. De plus, l’acide ABS/1 , grâce à ses propriétés détergentes, est utilisé pour les processus de nettoyage et de dégraissage, par exemple des réservoirs et des navires. Les produits de nettoyage utilisés dans l’industrie pétrolière peuvent également inclure la série de produits ROKAmid . Ils se caractérisent par la capacité de créer une mousse dense et stable, même à faible concentration. Grâce à leur forme liquide, les produits ROKAmid facilitent considérablement toutes les opérations liées à leur stockage, leur transport et leur distribution. Le prochain groupe de produits nécessaires dans les processus d’extraction de pétrole et de gaz sont les émulsifiants. Ils sont utilisés dans les méthodes industrielles de déshydratation et de dessalement du pétrole. Ces procédés reposent sur le chauffage du fioul avec l’ajout d’émulsifiants dans un appareil appelé électro-déshydrateur. Le mélange ainsi chauffé est forcé à travers l’espace du système d’électrodes concentriques. Les gouttes d’eau se déforment, perdent leur charge et sont plus faciles à combiner les unes avec les autres, se séparant ainsi de l’huile. Le pétrole brut déshydraté et dessalé peut être soumis à un traitement ultérieur. Les produits ROKAnol sont idéaux comme émulsifiants dans les processus industriels de déshydratation et de dessalement. Ce sont des tensioactifs non ioniques appartenant au groupe des alcools gras alcoxy. Les produits ROKAnol peuvent être utilisés dans une très large plage de températures, ainsi que dans des environnements acides, neutres et légèrement alcalins. Ils peuvent également faire partie des produits de nettoyage dégraissants utilisés dans l’industrie pétrolière. De très bonnes propriétés émulsifiantes sont également présentées par les dérivés d’esters de sorbitan éthoxylés, tels que le ROKwinol 60 et le ROKwinol 80 . Ces produits peuvent être des composants de fluides de forage utilisés dans la production pétrolière. D’autre part, les esters de sorbitan, tels que ROKwin 60 et ROKwin 80 , peuvent être utilisés dans les fuites de substances pétrolières vers les eaux comme agents dispersants.