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 a été créé à la suite de la transformation des substances organiques dans différentes conditions de pression et de température, qui durent depuis des millions d’années. Le gaz naturel est principalement constitué de méthane (CH ₄ ) et de ses homologues (C ₃ -C ₄ ). Sa composition dépend fortement du type de définition dont il est extrait. Bien sûr, 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 les conditions naturelles, le gaz peut accompagner le pétrole brut ou se produire séparément. Il se présente principalement sous deux formes: sous forme de gaz dissous librement 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 en utilisant des méthodes industrielles:

a) Gaz liquides – communément appelé 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 en stabilisant l’essence brute, le pétrole brut ou en traitant les gaz de raffinerie issus des procédés de reformage, de craquage et de pyrolyse. b) Gaz de ville – obtenu dans les conditions de carbonisation à basse et moyenne température du charbon. c) Gaz de houille – produit lors du dégazage du charbon à haute température. d) Gaz émis de la gazéification du charbon – il est obtenu en agissant sur le charbon brun ou le 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 H ₂ (dit gaz de synthèse).

Application et avantages des combustibles gazeux

Les carburants au gaz 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 ni émissions d’oxydes de soufre). Le gaz naturel est un vecteur d’énergie précieuse 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 construction) et métallurgie (chauffage fours).

Extraction d’huile

Le choix de l’emplacement d’un nouveau gisement de pétrole est un processus très compliqué et recherché. Elle commence par la réalisation de levés sismiques afin de rechercher des structures géologiques susceptibles de créer des gisements de pétrole. Deux méthodes de recherche sont utilisées à cet effet. La première consiste à faire des explosions souterraines près du gisement et à observer les réactions sismiques qui permettent d’obtenir des informations sur son emplacement et sa taille. La deuxième méthode consiste à obtenir ces données à partir des ondes sismiques naturelles.

La première étape d’extraction du pétrole consiste à percer un trou profond dans le sol. Ensuite, un boîtier (tube en acier) est placé dans le trou foré, assurant la stabilité de toute la structure. À l’étape suivante, davantage de pant sont réalisés pour permettre un débit accumulé de l’huile extraite. Afin de dissoudre les polluants dans les puits de fourrage, l’acide chlorhydrique est souvent utilisé, ce qui acidifie efficacement les formations de carbonate et de chaux et d’éliminer 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, tuyaux et raccords combinés qui sont conçus pour réguler la pression et le débit de pétrole et de gaz. Après la connexion de l’ensemble de l’appareil, l’étape de récupération primaire 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 supplémentaire, la pression souterraine chute et devient insuffisante pour continuer à déplacer le pétrole 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 augisement 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 du pétrole primaire et secondaire ne dépasse généralement pas 45%. La dernière étape du processus d’extraction est la récupération dite du troisième ordre, qui peut être obtenue en utilisant diverses techniques. Le premier d’entre eux a réduit la viscosité de l’huile 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. Ils sont cohérents à mélanger des polymères denses et insolubles avec de l’eau et à l’injecteur sous terre. La récupération tertiaire permet une production supplémentaire de 15 %de pétrole à partir du gisement. En raison de la fin des réserves de gisements pétroliers terrestres, la recherche de ses ressources sous les fonds marins a commencé. À cette fin, des plaques-formes de fourrage sont en cours de construction, ce qui est un processus compliqué, coûté et long – la construction de la plaque-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 plaques-formes de fourrage offshore sont généralement connectées à un réseau de plusieurs dizaines de puits qui extraient le pétrole des roches poreuses. En plus d’extraire du pétrole sur la plaque-forme de fourrage, il est également séparé du gaz. La matière première ainsi obtenue est transportée par un réseau de canalisations vers une raffinerie ou vers un navire d’extraction 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 fourrage utilisées. Les facteurs clés dans ce cas sont les aspects géologiques, tels que la perméabilité de la roche, la résistance des pulsions 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. De cette façon, 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). Le pétrole brut subit divers processus, tels que:

a) Craquage – consiste en la décomposition d’hydrocarbures aliphatiques longs trouvés dans les fractions lourdes de mazout et d’huile, en composés à chaînes plus courtois trouvés dans l’essence et le diesel. En plus des hydrocarbures aliphatiques à chaîne courte, du méthane, du GPL, des hydrocarbures insaturés et du coke sont également formés 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 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 éprouvés. 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 – étau à séparer le pétrole brut en fractions bouillant dans diverses gammes de températures. Grâce à ce procédé, des fractions de base sont obtenues, telles que: gaz sec et humide, essence légère et lourde, kérosène, gasoil, mazut et gudron. d) Alkylation – c’est la réaction des oléfines avec l’isobutane, entraînant la formation des 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 effectuée sans oxygène à des températures très élevées. Il est utilisé pour décomposer les fractions de pétrole lourd en essence pyrolytique, huiles et goudron.

L’offre du Groupe PCC pour l’industrie minière

Afin d’obtenir 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 dans l’extraction du gaz de schiste. L’hydroxyde de sodium du groupe PCC est produit par un procédé d’électrolyse membranaire et fourni sous forme de solution à 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 liquide.

Les surfactants constituent un groupe important de produits très utiles pour 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’adhérence et de l’huile supplémentaire peut être libérée du champ pétrolifère. Les tensioactifs sont également utilisés comme moyen de réduction des dommages 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 de nettoyage est les sulfates d’alkyléther proposés par le Groupe PCC dans la série SULFOROKAnol . Ces produits, en raison de leur caractère anionique, fonctionnaient bien dans les formulations avec d’autres surfactants anioniques, non ioniques et amphotères. Leurs propriétés lavantes, émulsifiantes et moussantes les surfaces utiles comme ingrédients dans les formules qui nettoient 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 être un élément d’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 en petite concentration. Grâce à leur forme liquide, les produits ROKAmid facilitent toutes les opérations liées à leur stockage, transport et distribution. Le prochain groupe de produits nécessaires aux 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 processus reposent sur le chauffage à l’huile 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 sont déformées, perdent leur charge et sont plus faciles à combiner les unes avec les autres, elles se séparent donc du pétrole. 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 gamme de températures, ainsi que dans les environnements acides, neutres et légèrement alcalins. Ils peuvent également faire partie des nettoyants dégraissants utilisés dans l’industrie pétrolière. De très bonnes propriétés émulsifiantes sont également présentées par des dérivés d’ester de sorbitan éthoxylés, tels que ROKwinol 60 et ROKwinol 80 . Ces produits peuvent être des composants de fluides de fourrage utilisés dans la production de pétrole. D’autre part, les esters de sorbitan, tels que ROKwin 60 et ROKwin 80 , peuvent être utilisés dans les fuites de substances pétrolières dans les eaux comme agents de dispersion.