Drainage par gravité assisté par la vapeur
Le drainage par gravité au moyen de vapeur (SAGD) est une méthode largement utilisée pour extraire le bitume des gisements souterrains de sables bitumineux. Cette méthode consiste à forcer la vapeur dans les gisements de sables bitumineux souterrains pour chauffer le bitume enfermé dans le sable, ce qui lui permet de s'écouler suffisamment bien pour être extrait. Cette technologie est particulièrement pertinente au Canada car il s'agit de la principale méthode d'extraction in situ utilisée dans les sables bitumineux.[1]Rien qu'en Alberta, 80 % (soit 135 milliards de barils) des sables bitumineux sont situés dans ces gisements souterrains et seraient difficiles à atteindre sans des techniques comme le SAGD.[2]
Dans l'histoire récente, les opérations de SAGD sont devenues plus courantes à mesure que la technologie continue de progresser. En 2000, il y avait 5 projets de SAGD en cours en Alberta, mais en 2013, ces chiffres sont passés à 16.[2] En 2012, la production in situ totale de bitume était de 990 000 barils par jour, soit environ 52 % de la production totale de bitume brut. D'ici 2022, les prévisions estiment la production in situ à 2,2 millions de barils par jour.[2] Au total, on estime à 1 000 milliards de barils de pétrole potentiellement récupérables.[3]
Technique
Pour extraire le bitume du sous-sol, une paire de puits horizontaux sont forés dans la formation. Dans ces puits horizontaux, il y a deux tuyaux horizontaux parallèles dont l'un est situé à environ 4-6 mètres au-dessus de l'autre.[2] La section supérieure de cette configuration est connue sous le nom de puits d'injection de vapeur tandis que la section inférieure est connue sous le nom de puits de production.[1] Dans une usine voisine, l'eau est transformée en vapeur et est acheminée vers l'endroit du forage. La vapeur passe ensuite dans le puits supérieur et dans le réservoir qui contient le sable pétrolifère. La vapeur sort ensuite du puits supérieur et se répand dans la formation dans toutes les directions. La chaleur de la vapeur est transférée au bitume. Le réchauffement de ce bitume entraîne une réduction de sa viscosité, ce qui lui permet de s'écouler plus facilement. La viscosité ayant été réduite de manière considérable, le bitume peut s'écouler vers le bas, sous l'effet de la gravité, dans le puits de production.[2] Ce drainage du bitume est connu sous le nom de drainage par gravité. À partir du puits de production, le bitume maintenant plus fluide est pompé vers la surface. Les étapes d'injection de vapeur et de production de bitume se déroulent simultanément et en continu. Le bitume résultant et l'émulsion de vapeur condensée sont acheminés vers l'usine où ils sont séparés et traités. L'eau issue de ce processus est recyclée pour produire davantage de vapeur.[2]
Après l'extraction, de l'eau est injectée dans le gisement pour en maintenir la stabilité. 25-75 % du bitume du gisement peut être extrait par des opérations de SAGD.[3]
Préoccupations environnementales
Le développement de toute sorte d'infrastructure pour obtenir une ressource nécessite une certaine utilisation du sol et le SAGD ne fait pas exception. Bien que l'extraction du bitume par SAGD nécessite l'utilisation de terres, l'impact en surface est similaire à celui des procédés classiques d'extraction du pétrole et du gaz. Toutes ces méthodes récupèrent le produit du sous-sol en faisant un petit trou et en faisant sortir le produit pétrochimique. Selon les estimations, la plateforme de forage perturbe moins de 10 % de la zone de ressources totale à laquelle on accède.[2] Bien que l'impact sur les terres soit faible, les écosystèmes environnants pourraient être dramatiquement affectés selon l'importance écologique des terres. La carte interactive étiquetée ci-dessous peut être utilisée pour explorer la différence de taille entre les terres utilisées par l'in situ (le SAGD) et l'exploitation minière de surface traditionnelle. Notez l'échelle en bas à droite de la carte (elle change lorsque vous faites un zoom avant ou arrière, mais donne une idée de la taille des mines).
L'utilisation extensive de l'eau dans l'extraction des sables bitumineux est également une question dont on parle beaucoup. Bien que jusqu'à 90 % de l'eau utilisée pendant l'extraction soit recyclée et réutilisée,[2] 10 % représentent encore une quantité assez importante d'eau qui doit être éliminée. Cette eau peut être douce ou saumâtre,[5] et peut contenir une variété de polluants. Selon la façon dont cette eau est éliminée, elle pourrait contaminer les dépôts d'eau souterraine propre ou nuire à la vie végétale et animale autour du dépôt. En outre, le volume d'eau suscite des inquiétudes quant à la quantité prélevée pour une utilisation in situ.
Les émissions sont également un problème lorsqu'il s'agit de tout ce qui implique la production de combustibles fossiles. Les émissions de dioxyde de carbone pour l'exploitation et le prétraitement du bitume sont d'environ 110 kg par baril, soit trois fois plus que pour un baril de pétrole brut.[6] Le procédé SAGD est responsable d'environ la moitié de cette quantité (60 kg par baril).[2] Le SAGD est comparable aux autres opérations d'extraction et de valorisation du bitume (par opposition au pétrole brut).[2] En outre, la consommation de gaz naturel pour produire la vapeur utilisée dans ces opérations pose d'autres problèmes, car cette combustion dégage des émissions telles que le monoxyde de carbone et les composés de soufre, selon la pureté du gaz. Bien que les chiffres exacts de la consommation de gaz naturel varient, certains rapports affirment qu'il faut au moins un gigajoule de gaz naturel (environ 26 mètres cubes) pour chauffer l'eau afin d'obtenir la vapeur nécessaire pour obtenir le bitume et produire un baril de pétrole.[2]
Alternatives
Le drainage par gravité assisté par la vapeur n'est pas la seule façon d'extraire le bitume des gisements souterrains, mais c'est la plus utilisée. Les autres options comprennent l'injection d'air Toe-to-Heel, le processus d'extraction de vapeur et le processus de décapage dynamique électrothermique. Le procédé Toe-to-Heel Air Injection utilise de l'air pressurisé et un fluide chaud injecté dans la formation au lieu de la vapeur. Ce procédé présente un taux de récupération du bitume plus élevé, est moins coûteux, utilise moins de gaz naturel et d'eau, et produit moins d'émissions de gaz à effet de serre. En outre, ce procédé peut fonctionner dans des gisements de moindre qualité, plus minces, plus profonds ou contenant plus de schiste.[3]
Le procédé d'extraction par la vapeur utilise un solvant au lieu de la vapeur et réduit donc encore plus l'épaisseur du bitume. Des solvants tels que l'éthane ou le propane sont injectés. Cette méthode présente l'avantage de réduire les coûts énergétiques et de pouvoir être utilisée dans des réservoirs plus minces. Au moment où nous écrivons ces lignes, aucun test sur le terrain n'a encore été effectué.[3]
Le procédé final de décapage dynamique électrothermique est l'un des plus avancés, et est supposé de permettre la récupération du bitume enterré trop profondément pour être creusé mais trop peu profondément pour la récupération in situ traditionnelle. L'électricité passe par des électrodes en acier dans le gisement, chauffant électriquement le bitume pour qu'il s'écoule plus facilement. Ce procédé pourrait ne produire aucune émission de gaz à effet de serre et n'utiliser qu'un minimum d'eau (mais il y aurait toujours des émissions de gaz à effet de serre dues à la production d'électricité). Ce processus est encore très expérimental et, à l'heure où nous écrivons ces lignes, il n'a pas encore été mis en œuvre.[3]
En savoir plus
- Bitume
- Puits horizontal
- Gaz naturel
- Extraction de combustibles fossiles
- Gaz à effet de serre
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Références
- ↑ 1,0 et 1,1 Athabasca Oil Corporation. (June 2, 2015). SAGD [Online]. Available: http://www.atha.com/operations/technology/sagd.html
- ↑ 2,00 2,01 2,02 2,03 2,04 2,05 2,06 2,07 2,08 2,09 et 2,10 Alberta Government. (June 9, 2015). Talk about SAGD [Online]. Available: http://www.energy.alberta.ca/OilSands/pdfs/FS_SAGD.pdf
- ↑ 3,0 3,1 3,2 3,3 et 3,4 Government of Alberta. (June 9, 2015). Facts about Alberta's oil sands and its industry [Online]. Available: http://history.alberta.ca/oilsands/resources/docs/facts_sheets09.pdf
- ↑ Created internally by a member of the Energy Education team.
- ↑ Alberta Energy Regulator. (June 9, 2015). In Situ Impacts [Online]. Available: https://www.aer.ca/about-aer/spotlight-on/oil-sands/in-situ-impacts
- ↑ US Department of Energy, National Energy Technology Laboratory "An Evaluation of the Extraction, Transport and Refining of Imported Crude Oils and the Impact on Life Cycle Greenhouse Gas Emissions", March 27th 2009. DOE/NETL-2009/1362 available online: http://www.netl.doe.gov/File%20Library/Research/Energy%20Analysis/Publications/DOE-NETL-2009-1362-EvalExtTransRef-ImportCrudeOils-ImpactLCGHGEmis.pdf accessed June 22nd, 2015.