Environnement Global & Société

Les hydrocarbures : formation & notion de réserves

D. Nerini M1 Pro, 2010

Révolution Industrielle (~1800)

Une question de transfert de carbone

Pétrole, charbon & gaz =

énergie fossile

2 questions :Combien de temps pouvons-nous continuer à extraire du carbone fossile du sous-sol de la planète? Débat sur les ressources

Combien de temps pouvons-nous émettre toujours plus de CO2 dans l’atmosphère? Débat sur le changement climatique

CnHp + O2 ! CO2 + H20

Cycle du carbone

1 % de la biomasse océanique va sédimenterIl faut attendre ~ 10Ma jusqu’à 1 Ga pour avoir la formation de pétrole

Mazout genesis

MO dans sédiment

50°C - 120°CExpulsion H20 – CO2

Formation de kérogène

roche mère

TECTONIQUE

Augmentation de la pression

Et de la température

En descendantExpulsion H20 – CO2

pyrolyse du kérogèneExpulsion d’huile (pétrole)

et de gaz (méthane)

roche mère

Mazout genesis

Vue d’ensemble de la création d’un gisement pétrolier

1 – Migration primaire (expulsion huile et gaz)

2 – Migration secondaire (remontée vers la surface)

Ces processus prennent des millions d’années

Au cours de la migration les produits peuvent être piégés

Mazout trap

S’il ne rencontre aucun piège géologique,Le pétrole suintera à la surface (ou sous le plancher océanique)

Formation d’un réservoir de pétrole ~ 100MaMorceau de caillou à porosité variable imprégné de liquide

3 étages : gaz, huile & eauProportion de masse d’huile dans la roche ~ qqs % à qqs 10 %Plus réservoir profond = gaz en plus grande quantitéBitume = « vieux » pétroleSchiste bitumineux = pétrole « jeune », rendement extraction + pyrolyse < 1

Qu’est ce que le pétrole?

Qu’est ce que le pétrole?

L’exploitation de schiste bitumineux implique de pyrolyser à la main le kérogène

L’exploitation de sable bitumineux sous forme d’hydrocarbure est possible mais ce pétrole vieux a perdu sa fraction volatile la plus intéressante

Mazout genesis : on prend les mêmes…

Une fois piégé, la tectonique continue. Si du pétrole piégé redescend, son krackage va l’enrichir en gaz

1750 1800 1850 1900 1950 2000

11

01

00

10

00

10

00

0

Consommation mondiale de carbone fossile 1750-2006 (MTep)

année

CO

2 M

illio

n d

e T

ep

TOTALGAZLIQUIDESOLIDECIMENTTORCHE

Mazout genesis

Pendant longtemps, on ne savait que faire du gaz présent dans les réservoir de pétrole !

Mazout hérésie

Un exemple édifiant : les gaz de schistes

Mazout hérésie

Un exemple édifiant : le cratère Darwaza au Turkménistan

Mazout hérésie

Un exemple édifiant : le cratère Darwaza au Turkménistan

Y’en a beaucoup du kérogène?

Stock de carbone d’origine organique dans la lithosphère

Le pétrole représente 1/100000ème de la quantité de matière organique qui a vécu au moment de la sédimentation

Pour en trouver

sismique

Seule certitude = forage mais information localeOù? Et combien de trous?

Quantification des ressources

Notion de ressource pétrolière : il s’agit de la quantité de pétrole qu’il y a sous nos piedsCette quantité est inconnue. Elle est finie car la terre est de taille finie.Lors d’une exploration, seule une estimation peut être réalisée.

La précision de l’estimation va dépendre de plusieurs facteurs:Volume de la roche réservoir (souvent complexe)La porosité de la roche (spatialement non-homogène)La distribution spatiale de l’huile (variable au m près)La viscosité de l’huile va contraindre l’extractibilité

Cette ressource pétrolière n’est pas créée, elle est découverte (localisation et ordre de grandeur). On ne fait constater que de l’existence d’un gisement.

Une fois découvert, le gisement est dans un des 3 états possibles suivants : en cours d’exploitation, en cours de développement (investissement et infrastructure acquis) ou simplement découvert.

On ne saura exactement le contenu d’un réservoir géologique qu’à la fin de son exploitation.

Des ressources aux réserves

Réserve prouvée : il s’agit pour un gisement en exploitation ou en développement, de la quantité d’huile extractible avec une probabilité P > 0.9 aux conditions techniques et économiques du moment

Une réserve prouvée variera en fonction des éléments suivants :

Estimation de la taille du réservoirProgrès techniquesPrix de la ressource, dans une moindre mesureLa vitesse d’exploitation de la ressource

Réserve ultime : il s’agit de l’ensemble de la ressource extractible du sous-sol, du début à la fin de son exploitation

temps

temps

Réserves ultimes

Réserves extraites Réserves prouvées + reste

La quantité de réserves ultimes est immuablement fixée mais inconnue (surface bleue). Seule l’estimation que l’on en fait au cours du temps peut varier.

Réserves ultimes = réserves extraites + réserves prouvées + resteReste = gisements à développer + ressource à réestimer + ressource à découvrir

Aujourd’hui : réserves prouvées ~ 1000 Gbarréserves ultimes restantes ~ 1500 Gbar

Les réserves ultimes incluent les découvertes à venir!

Evolution des réserves prouvées

Découvertes mondiales de pétrole depuis 1900 (1T = 7.3 barils)

Les découvertes décroissent depuis les années soixante!La valeur la plus probable des réserves ultimes correspond à l’intégrale sous la courbe… Si on connaissait la fin.

Evolution des réserves prouvées

Découvertes mondiales de pétrole depuis 1900 (1T = 7.3 barils)

Lissage sur 20 ans + prévisionsLe pétrole extractible est disponible en quantité finieOn a aujourd’hui une estimation raisonnable de ces réserves extractiblesLe pic de production de n’importe quelle ressource terrestre est une certitude!(intégrale bornée). Reste à savoir combien et quand…

Le savait-on?

Estimation par divers géologues et spécialistes pétroliers des réserves ultimes de pétrole (GTep)

19801981

19821983

19841985

19861987

19881989

19901991

19921993

19941995

19961997

19981999

20002001

20022003

20042005

20062007

20080%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

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80%

90%

100%

probablesprouveesextraites

Réserves cumulées extraites dans le passé (vrai) + estimations futures ~ 350 GTep

Réserves ultimes restantes=

Pétrole extractible restant

L’augmentation des réserves prouvées est une source d’erreur. Ce qui compte c’est la diminution des réserves ultimes!

La magie des exponentielles : on a consommé autant de pétrole entre 1980 et 2005 qu’entre 1880 et 1980

Fiabilité des estimations

Fiabilité des estimations

Fiabilité des estimations

Main oil trade movements

19801982

19841986

19881990

19921994

19961998

20002002

20042006

20080%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

probablesprouveesextraites

Fiabilité des estimations

Au moment du contre choc pétrolier, entre 1985 et 1990, certains pays de l’OPEP ont multiplié par 3 leurs réserves prouvées… Quid de cette augmentation?

Aucune avancée technologique majeure ne justifie cette augmentation

US

Russian

Federa

tionChina

Australi

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Saudi A

rabia

India

Kazakh

stan

Qatar

United Arab

Emira

tes Iraq

Venezu

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Kuwait

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Turkm

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Indonesia

Colombia

Mexico

Oman

Thail

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United Kingd

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ria0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

coalgasoil

Champions toutes ressources confondues

Réserves prouvées gaz + charbon + pétrole, 2008

GTep

Revirement du Canada à Kyoto :Sables bitumineux de l’Alberta

Passer des découvertes à la production

Pic de découverte ~1970Pic de production estimé ~ today!