Extraction de gaz naturel

Le gaz naturel se produit dans la couche externe de la croûte terrestre, c’est-à-dire la lithosphère. Il a été créé à la suite de la transformation de substances organiques dans différentes conditions de pression et de température, qui durent depuis plusieurs millions d’années. Le gaz naturel se compose principalement de méthane (CH4) et de ses homologues (C3-C4). Sa composition dépend fortement du type de dépôt 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 se produire 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 (C3H8), le butane et l’isobutane (C4H10). Ils sont obtenus principalement par stabilisation de l’essence brute, du pétrole brut ou par 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 à basse et moyenne température du charbon.
c) Gaz de charbon – produit dans le processus de dégazage du charbon à haute température.
d) Gaz provenant de la gazéification du charbon – il est obtenu en agissant sur du lignite ou du charbon noir 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 H2 (appelé gaz de synthèse).

Application et avantages des combustibles gazeux

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

Extraction du pétrole

Choisir l’emplacement d’un nouveau champ pétrolier est un processus très compliqué et coûteux. Cela commence par la réalisation de levés sismiques afin de rechercher des structures géologiques appropriées pouvant créer des gisements de pétrole. Deux méthodes de recherche sont utilisées à cette fin. La première consiste à faire des explosions souterraines près du gisement et à observer les réactions sismiques qui vous permettent d’obtenir des informations sur son emplacement 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 percer un trou profond dans le sol. Ensuite, un boîtier (tube en acier) est placé dans le trou percé, assurant la stabilité de l’ensemble de la structure. Dans la phase ultérieure, plus de trous sont percés pour permettre un écoulement 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 de carbonate et de chaux et élimine les dépôts de tartre, de rouille et de carbonite. L’acide chlorhydrique est également utilisé pour éliminer le ciment résiduel 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 de vannes, de tuyaux et de raccords combinés conçus pour réguler la pression et le débit du pétrole et du gaz.

Après connexion de l’ensemble de l’appareil, l’étape primaire de récupération a lieu. Afin d’extraire l’huile dans ce processus, de nombreux mécanismes naturels sont utilisés, par exemple le drainage par gravité. Le taux de récupération au stade primaire ne dépasse généralement pas 15%. Avec une extraction plus poussée, la pression souterraine diminue et devient insuffisante pour continuer à déplacer l’huile à 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 dépôt 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 moyen de récupération après les opérations de récupération d’huile primaire et secondaire ne dépasse généralement pas 45%. La dernière étape du processus d’extraction est la récupération dite de troisième ordre, qui peut être obtenue en utilisant diverses techniques. Le premier d’entre eux réduit la viscosité de l’huile par chauffage thermique. La seconde est l’injection de gaz dans le dépôt (injection de dioxyde de carbone). La dernière méthode s’appelle les inondations chimiques. Ils consistent à mélanger des polymères denses et insolubles avec de l’eau et à les injecter sous terre. La récupération tertiaire permet d’obtenir 15% supplémentaires de la production de pétrole du gisement.

En raison de la fin des réserves de gisements de pétrole terrestre, la recherche de ses ressources sous les fonds marins a commencé. À cette fin, des plates-formes de forage sont en cours de construction, ce qui est un processus compliqué, coûteux et long – la construction de la plate-forme minière dure généralement 2 ans. Ils peuvent être fixés en permanence au fond (profondeur jusqu’à 90 m) ou dériver sur des flotteurs spéciaux, fixés avec un système d’ancrage. Les plates-formes de forage offshore sont généralement connectées 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 pipeline vers une raffinerie ou un navire d’extraction et de transbordement. Ensuite, le pétrole et le gaz sont envoyés au pétrolier, qui le transporte à terre.

Bien entendu, la quantité de pétrole récupérée ne dépend pas seulement des techniques de forage utilisées. Les facteurs clés dans ce cas sont des aspects géologiques, tels que la perméabilité de la roche, la force des entraînements naturels, la porosité du dépôt ou la viscosité de l’huile elle-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 changement chimique de ses composants. De cette manière, on obtient des gaz de raffinerie volatils à température ambiante, de l’éther de pétrole avec un point d’ébullition de 35-60 ° C, de l’essence légère et lourde, du kérosène, du diesel avec des points d’ébullition différents et du mazut (c’est-à-dire un résidu avec un point d’ébullition supérieur à 350 ° C).

Le pétrole brut subit divers processus, tels que:

a) Craquage – consiste en la décomposition d’hydrocarbures aliphatiques longs présents dans les fractions lourdes de mazout et d’huile, en composés à chaînes plus courtes présents dans l’essence et le gazole. En plus des hydrocarbures aliphatiques à chaîne courte, du méthane, du GPL, des hydrocarbures insaturés et du coke se forment également dans le processus. Le craquage peut être initié par des méthodes thermiques, catalytiques ou par rayonnement.
b) Reformage – il s’agit d’un procédé appliqué à des fractions pétrolières légères ou à des produits obtenus par craquage afin d’obtenir des combustibles à indice d’octane élevé. Le procédé est mis en oeuvre en présence d’hydrogène à l’aide de catalyseurs au platine très coûteux. Le procédé 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 diverses plages de température. Grâce à ce procédé, des fractions basiques sont obtenues, telles que: gaz sec et humide, essence légère et lourde, kérosène, gazole, mazout et gudron.
d) Alkylation – il s’agit de la réaction des oléfines avec l’isobutane, entraînant la formation d’isoparaffines de poids moléculaire et d’indice d’octane plus élevés. Dans le processus d’alkylation, l’acide sulfurique peut être utilisé comme catalyseur.
e) Procédé de pyrolyse-dégradation réalisé sans oxygène à très hautes températures. Il est utilisé pour décomposer les fractions d’huile lourde en essence pyrolytique, huiles et goudron.

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 est d’une importance capitale. La lessive de soude est utilisée dans le raffinage du pétrole brut, des huiles minérales, du brai et du bitume et de l’extraction du gaz de schiste. L’hydroxyde de sodium dans le groupe PCC est produit par un procédé d’électrolyse membranaire et fourni sous la forme d’une solution d’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.

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

L’un des groupes de tensioactifs les plus importants utilisés dans les préparations nettoyantes sont les alkyléthers sulfates proposés par le groupe PCC dans la série des SULFOROKAnol. Ces produits, en raison de leur caractère anionique, fonctionneront bien dans les formulations avec d’autres tensioactifs anioniques, non ioniques et amphotères. Leurs propriétés lavantes, émulsionnantes et moussantes les rendent utiles comme ingrédients dans des formules qui nettoient différentes surfaces. Acide alkylbenzènesulfonique (ABS) et ses sels, p.ex. 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 s’agir d’un élément d’agents auxiliaires utilisés pour l’extraction et le traitement du pétrole. En outre, 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 des séries 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, transport et distribution.

Le groupe suivant de produits nécessaires aux processus d’extraction du pétrole et du gaz sont les émulsifiants. Ils sont utilisés dans les méthodes industrielles d’assèchement et de dessalement de l’huile. Ces procédés reposent sur le chauffage au mazout avec ajout d’émulsifiants dans un dispositif appelé électro-déshydrateur. Le mélange ainsi chauffé est forcé à travers l’espace du système d’électrodes concentriques. Les gouttes d’eau sont déformées, perdent leur charge et sont plus faciles à combiner les unes avec les autres, elles se séparent donc 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 de déshydratation et de dessalement industriels. Ce sont des tensioactifs non ioniques appartenant au groupe des alcools gras alcoxy. Les produits ROKAnol peuvent être utilisés dans une très large gamme 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 des dérivés ester 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 de pétrole. D’autre part, les esters de sorbitan, tels que ROKwin 60 et ROKwin 80, peuvent être utilisés dans la fuite de substances pétrolières dans les eaux en tant qu’agents dispersants.