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Les différents types d'hydrocarbures gazeux non conventionnels

Que ce soit du gaz conventionnel ou non-conventionnel, il s'agit principalement de méthane (CH4) issu de la transformation de la matière organique contenue dans une roche (la roche-mère) sous les effets de l'augmentation de la température et de la pression lors de son enfouissement au cours des temps géologiques. On produit aussi des "gaz humides" comme l'éthane, le butane et le propane.

Plusieurs types de gaz sont dits non-conventionnels :

  • les gaz non-conventionnels contenus dans une roche réservoir : Tight gas ;
  • les gaz non-conventionnels contenus dans une roche mère : gaz de schiste, gaz de houille ;
  • les hydrates de méthane, qui sont un mélange d'eau et de méthane qui, sous certaines conditions de pression et de température, cristallisent pour former un solide.

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"Tight Gas"
Le gaz de schiste (Gas Shale)
Le gaz de houille
Les hydrates de gaz (Gas hydrate)

"Tight Gas"

Ce sont des gaz contenus dans des réservoirs de mauvaise qualité, au sein d'une roche très peu poreuse et imperméable.

Ils sont appelés "Tight" (compacts) par abus de langage et raccourcissement de l'expression "gaz de réservoirs compacts".

Le gaz de schiste (Gas Shale)

Les gaz de schiste sont principalement du méthane piégé dans des roches argileuses ayant une forte teneur en matière organique et qui ont été fortement enfouies. Si l'enfouissement a été très important, on a du gaz "sec" (méthane), si l'enfouissement a été moindre on a des gaz "humides" (éthane, butane, propane).

Le potentiel de production du gaz de schiste est d'autant plus important que la roche-mère a été initialement riche en matière organique, que son enfouissement a été suffisant, et que la composition minéralogique permette une fracturation naturelle ou artificielle efficace.

Depuis quelques années, une forte activité d'exploration et de production de gaz de schiste s'est développée dans les bassins sédimentaires américains grâce aux améliorations techniques et à la baisse des coûts du forage horizontal et de la fracturation hydraulique. Ce type de gaz non-conventionnel pourrait connaître un développement dans d'autres parties du monde.

Le gaz de houille

Le gaz de houille est le gaz naturel adsorbé sur les charbons. L'adsorption est un mode de piégeage des gaz sur les surfaces des solides à très petite échelle et les capacités d'adsorption du charbon sont énormes. La libération du gaz adsorbé sur le charbon est à l'origine du fameux grisou tant redouté des mineurs.

Le gaz de houille est généralement produit à partir de couches de charbon inexploitées, soit parce que trop profondes, soit parce que de trop mauvaise qualité. Sa particularité réside dans le fait qu'une partie du gaz peut être contenu dans les fractures du charbon mais que la majeure partie est adsorbé sur le charbon lui-même.

Pour extraire le gaz, il faut faire diminuer la pression au sein de la couche de charbon. La dépressurisation s'effectue généralement en pompant l'eau interstitielle contenue dans le charbon. On commence donc par produire de l'eau puis, au fur et à mesure de la chute de pression, on produit du gaz. Le gaz de houille est produit dans plus d'une douzaine de pays dans le monde.

On peut aussi produire ce gaz de houille à partir des mines de charbon. Dans une mine active, cette production de méthane en avant du front de taille permet de réduire le risque des coups de grisou et de limiter l'émission de méthane (un fort gaz à effet de serre) dans l'atmosphère. Dans les mines désaffectées, la production du gaz permet également de sécuriser le site et de limiter les émissions dans l'atmosphère.

Les hydrates de gaz (Gas hydrate)

Les hydrates de méthane sont un mélange d'eau et de méthane qui, sous certaines conditions de pression et de température, cristallisent pour former un solide.

Les conditions nécessaires pour se situer dans le domaine de stabilité des hydrates de méthane se trouvent dans la partie supérieure de la colonne sédimentaire des régions arctiques (très faible température – faible pression) ou dans la partie supérieure des sédiments en offshore profond (forte pression – température faible).

Les volumes de méthane en place sous forme d'hydrates dans les sédiments sont certainement considérables, mais il est difficile d'en évaluer actuellement l'intérêt potentiel en termes de production de gaz.

3 techniques de production ont été testées :

  • Dépressurisation : il s'agit de déstabiliser les hydrates de méthane en pompant l'eau aux alentours du puits. La chute locale de pression permet la dissociation des hydrates et la production d'eau et de méthane.
  • Stimulation thermique : on injecte de la vapeur pour déstabiliser les hydrates.
  • Injection d'inhibiteurs : on modifie la courbe de stabilité des hydrates en injectant du méthanol.

Il reste à démontrer l'intérêt économique de telles méthodes. Actuellement aucune production commerciale de ces hydrates n'a été entreprise.

 

 

+ Zoom : Les gaz de schistes ("shale gas")

Roland Vially, géologue à IFP Energies nouvelles - Juillet 2012

 

+ Publications > Etudes disponibles : "Hydrocarbures de roche-mère - État des lieux"

Roland Vially, Guy Maisonnier, Thierry Rouaud - IFP Energies nouvelles - Janvier 2013

 

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Film « Gaz de Schiste »

> voir le film (produit par le GEP/AFTP - 16 min.)