Quels sont les hydrocarbures « non conventionnels » ?

Publié le 27.07.2016

Lycée

Sciences de la vie et de la terre

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Les hydrocarbures « non conventionnels » ne sont pas d’une nature chimique différente du pétrole et du gaz « conventionnels ». La différence tient à leur position dans le sous-sol ou au caractère inhabituel des réservoirs qui les contiennent. Ces conditions contraignent à des méthodes d’extraction nouvelles, souvent difficiles. Voici un inventaire simplifié de ces hydrocarbures pétroliers ou gaziers.

Le processus de formation des gisements s’étale sur des millions d’années : après l’enfouissement progressif des végétaux, les hydrocarbures sont générés dans les roches-mères à grande profondeur. Une fois formés, ils entament une migration vers la surface et certains s'accumulent dans des roches-réservoirs, poreuses et perméables, quand les conditions de piégeage sont favorables.

Au fil des décennies, les compagnies pétrolières se sont d’abord attachées à l’exploitation des réservoirs les plus faciles, c’est-à-dire les plus poreux et perméables, puis à celle des réservoirs plus enfouis ou dans des régions difficiles d’accès, enfin à celle de la roche-mère elle-même. À chaque fois, les technologies sont devenues plus complexes et plus performantes.

L’inventaire suivant distingue d’abord les hydrocarbures liquides et ensuite les hydrocarbures gazeux, en distinguant à chaque fois ceux qui appartiennent à des roches- réservoirs ou à des roches-mères.

1. Les hydrocarbures liquides non conventionnels

Les pétroles contenus dans une roche-réservoir

Les pétroles de réservoirs compacts (tight oils) : ce sont des pétroles contenus dans des réservoirs de faible et très peu perméables, souvent de petite taille, qui libèrent donc difficilement leurs contenus. Il faut avoir recours à des techniques coûteuses comme la et le horizontal. Les hydrocarbures remontent difficilement en raison de la faible des roches et il faut souvent des produits chimiques pour les fluidifier.

Les pétroles lourds ou extra-lourds (heavy oils - extra heavy oils) : ils sont contenus dans des réservoirs poreux et perméables, comme dans les gisements conventionnels, mais c’est la forte densité et la viscosité des hydrocarbures qui rendent difficile leur extraction selon des méthodes classiques. Il s'agit généralement de gisements autrefois conventionnels, dont le pétrole a été altéré au cours des temps géologiques par une intense activité bactérienne. Les principaux gisements de pétroles lourds ou extra-lourds sont exploités au Venezuela.

Les sables bitumineux (oil sands) : ils sont constitués d’un mélange de sable et de , très visqueux et même solide à température ambiante. Ils se trouvent dans des gisements conventionnels qui sont remontés en surface du fait de l'érosion ou de mouvements tectoniques. L'altération bactérienne est encore plus importante que pour les pétroles lourds ou extra-lourds. L’extraction est réalisée dans des mines à ciel ouvert ou in situ, avec injection de vapeur d’eau. Les principales réserves de sables bitumineux sont situées au Canada.

Les pétroles contenus dans une roche-mère

Alors qu’une roche-réservoir est généralement poreuse, une roche-mère est plus souvent une roche argileuse présentant un aspect feuilleté, d'où son appellation de "schiste".

Les schistes bitumineux ( ) : ils sont contenus dans une roche-mère qui n'a pas été suffisamment enfouie pour que la matière organique se transforme en pétrole. Ces schistes sont exploités en carrières ou en mines, chauffés à forte température (450° C) pour recueillir l'huile. On réalise en quelque sorte ce que la nature n'a pas fait. Le problème est qu’il faut beaucoup d’eau et d’énergie pour chauffer la roche, ce qui conduit à un rendement proche de l’exploitation des sables bitumineux, moins bon que celui des pétroles conventionnels.

Les pétroles de schiste (shale oils) : il s’agit d’hydrocarbures piégés dans la roche-mère et qui n’ont donc pas pu entamer leur migration vers la surface. Il faut, pour les libérer, utiliser les techniques de forages horizontaux et de fracturation hydraulique. Leur exploitation s’est développée rapidement après celle des , dans certains bassins du Texas et du Dakota, et a assuré le récent développement de la production pétrolière aux États-Unis.

2. Les hydrocarbures gazeux non conventionnels

Les hydrocarbures « non conventionnels » ne sont pas d’une nature chimique différente du pétrole et du gaz « conventionnels ».

Les gaz contenus dans une roche-réservoir

Les gaz de réservoirs compacts (tight gas) : ce sont des hydrocarbures gazeux contenus dans des réservoirs de même nature que ceux qui stockent les pétroles compacts, c’est-à-dire peu poreux et peu perméables. Les méthodes d’extraction sont les mêmes, à savoir la fracturation hydraulique et les forages horizontaux.

Les gaz contenus dans une

Gaz de schiste (shale gas) : il s’agit de gaz piégés dans des roches-mères argileuses, plus ou moins enfouies, avec une forte teneur en matières organiques. Si l'enfouissement est profond, on a du gaz "sec" (méthane) ; s’il l’est moins, on a des gaz "humides" (éthane, butane, propane). Rendue possible par la fracturation hydraulique, l’exploitation du gaz de schiste a provoqué aux États-Unis une véritable révolution sur les marchés, faisant reculer l’utilisation du charbon pour la production électrique et conduisant à l’exportation de gaz naturel liquéfie (GNL).

Gaz de (coalbed gas) : il s’agit du gaz naturel adsorbé sur les charbons. L'adsorption (et non pas « absorption ») est un mode de piégeage des gaz sur les surfaces des solides. Les capacités d'adsorption du charbon sont très importantes. C’est la libération du gaz adsorbé sur le charbon qui est à l'origine du « grisou », responsable d’explosions dans les mines. On extrait ce gaz en pompant l'eau interstitielle contenue dans le charbon, ce qui réduit la pression dans la couche. Le gaz de houille est exploité dans plus d'une douzaine de pays dans le monde.

Les hydrates de méthane

Catégorie à part, les hydrates de méthane, mélange d’eau et de méthane, s'accumulent dans les proches du fond des océans et dans les pergélisols des régions arctiques. Sous certaines conditions de pression et de température, ils cristallisent pour former un solide. Mais l’extraction de ces cristaux est complexe et coûteuse.