Forages pétrolier et impact sur l’environnement.
(first draft, article not finished)
Ces derniers mois, j’ai beaucoup consacré de temps aux forages pétroliers, et réduire leur impact environnemental.
je contribue à dépolluer la planète: En Chine, je travaille en particulièr à la minimisation de l’impact environnemental des forages pétroliers.
Dans cet article de blog, je propose de décrire brièvement:
- Grandes lignes du pétrole en Chine
- Comment on fait un forage pétrolier et quel est son impact environnemental
- Ce que je suis en train de mettre au point en Chine, comme procédé de recyclage, pour remplacer l’incinération.
1 – Production de pétrole chinois
La Chine extrait du pétrole de son sous-sol. La qualité est bien en dessous du brut du golfe persique. Il y a donc un besoin de prétraitement. Le pétrole présent est parfois dans des zones peu agréables à vivre, il y est difficile d’attirer les meilleures compétences. Les opérations sont souvent focalisées sur le brut, et les déchets sous-traités localement ne sont pas la priorité des opérateurs.La carte ci-dessous des champs pétroliers montre 3 grandes zones :
- Daqing : Siège de CNPC (China National Petroleum Company) et région historique pétrolière.
- Baie de Bohai : au sud de Daqing, proche de la ville de Tianjin, au Sud-Est de Pékin.
- La région semi-autonome du Xinjiang à l’Ouest Les zones suivantes sont en cours d’exploration/étude, mais les prix bas actuels ne poussent pas à l’urgence des investissements de forage :
- Zone côtière du sud de la Chine
- Province du Sichuan
Les importations de pétrole augmentent, et en 2014, les volumes de brut sont 211,5 millions de tonnes produites pour 308 millions importées. La Chine produit donc 41% de son besoin en brut. Ce qui la place malgré tout en haut du podium des importateurs mondiaux (graphique ci-dessous).
Producteurs de pétrole en Chine
Toutes les activités liées à lénergie, sont des monopoles détats en Chine. Il existe 3 sociétés d’état :
- CNPC, China National Petroleum Company : forage et traitement « in land »
- CNOOC, China National Offshore Oil company : forage off-shore
- SINOPEC: Raffinage.
CNPC et CNOOC ont un chiffre d’affaire liées au prix mondial du brut. Elles perdent de l’argent avec les cours du baril actuel.
Toute entreprise pétrolière est scindée en 2 parties:
- L’exploration: en charge de trouver de nouveaux gisements de pétroles
- La production: extraction du brut, raffinage, etc.
Un group pétrolier est valorisé en bourse grace à sa performance financière, et son optimisation,…oui, certes…mais aussi et surtout en fonction des réserves de pétrole qu’ils ont trouvé en en exploitation. Donc, le nerf de la guerre, c’est l’exploration. C’est eux les cow-boys du groupe, qui dépensent pour analyser, sonder, forer, etc. Mais le forage pétrolier produit des boues, qu’il faut traiter, car plutôt polluantes, mais indispensables.
2 – Description très simplifié du forage pétrolier, avec un focus sur la boue
2.1 – Principe:
Une tête de forage avec 3 têtes rotatives extrêmement dures vont déchiqueter le sol et la roche. Au fur et à mesure que cette tête rotative s’enfonce, on rajoute des tubes, en surface, pour prolonger l’axe et aller de plus en plus profond.C’est comme une perceuse, à la maison, mais au fur et à mesure que le foret s’enfonce, on rallonge le foret pour qu’il aille encore plus loin. Lorsque vous faites cela à la maison, vous avez surement remarqué 2 phénomènes: le foret chauffe à cause de la friction et le foret à une rainure en forme d’hélice, pour que la poussière et les morceaux du mur s’évacuent. Et bien c’est pareil…euh…très schématiquement, mais ce sont là les grands principes.
Donc, pour éviter ces 2 problèmes, il y a 1 solution unique: on injecte de la boue dans l’axe du tuyau central, cette boue descends jusqu’au fond du puit, et remonte par l’extérieur de la tige, entre le tuyau et les bords de terre du trou creusé. La boue à une triple action: (i) refroidir le foret, (ii) en remontant vers la surface elle lubrifie les bords du trou creusé et minimiser la friction, (iii) emporter avec elle les poussières et fragments de terre qui a été creusée.
2.2 – Les boues des puits de forage:
sur le schema ci dessus on voit:
- la tête rotative tout en bas, nommée « drill bit ».
- les tiges que l’on rajoute au fur et à mesure « Kelly »
- on voit bien le tuyau d’injection de la boue, avec la fleche sur le diagrame, et dans le sol, le retour de la boue, vers le haut, qui emporte des scories de broyage/forage.
- Cette boue en retour est ensuite récupérée dans une fosse à boue, en anglais « mud pit ».
Soyons clair, il existe des « ingénieurs boues » dans les entreprises pétrolières, et c’est un poste clé! Donc, nous allons ici faire une description très très schématiquement. l’objectif de ce billet n’est pas de parler de forage, mais de protection de l’environnement. Donc… comment gérer une boue huileuse.
2.3 – Boues de raffineries:
Dans une raffinerie, il y a des dizaines de processus qui s’enchainent, mais il y a des boues de fond de cuves, de fonds de colonnes, des petites fuites des tuyaux de purges, des nettoyages de ligne de tuyauteries, etc. bref, tout cela est regroupé dans des systèmes de filtre, de protection, et nettoyage, etc; (API). Ces sytèmes doivent eux même être nettoyés et vidés et génèrent eux aussi des boues huileuses.
2.4 – C’est quoi une boue huileuse?
Un mélange:
- 30 à 35%de terre/poussière
- 30 à 35% d’eau, voire 40 à 50%
- 2 à 3% d’additifs de synthèse, molécules chères et complexes pour stabiliser le mélange.
- 30 à 35% d’huile
Bref, 1/3 terre 1/3 eau 1/3 huile et 10% de trucs qui compliquent vraiment la vie quand on veux traiter et recycler cette boue :-)Ah…j’oubliais on ne parlera pas ici de la bentonite, etc, encore une fois, l’objet du billet n’est pas la boue mais la protection de l’environnement.
3 – Traitement des boues huileuses et protection de l’environnement:
3.1 – Il était une fois…il y a longtemps, l’épandage
Heureusement plus de nos jours, mais avant il y avait l’épandage direct dans les champs :-(Celà se pratique encore dans certain pays du globe, où l’on explique que mélangé à des bactéries, et dilué dans les champs, cela n’a pas d’impact. Je ne suis pas du tout d’accord. Mais, la protection de l’environnement est un sujet de riche. Quand on a rien, on fait du mieux possible. Donc, je ne ferais pas plus de commentaires, et il faut replacer les choses dans leur contexte.
3.2 – L’incinération
Est une bonne méthode! oui et oui ! Écologiquement le rapport pollution entrante/pollution sortante est excellent. Alors certes, on entend certain dire que l’incinération pollue… et bien qu’ils aillent donc voir les décharges! ça pollue pas mais on stoque un produit pour plus tard, on utilise une énorme place au sol pour rien, etc.
C’est comme un piano: ce qui compte, n’est pas d’avoir un piano très cher, mais un musicien qui sache l’utiliser, et être un virtuose. Donc bien faite, avec un bon traitement des gaz bien géré oar des experts, l’incinération ne consomme pas de terre (m2), elle produit de l’électricité, et du chauffage via la vapeur produite par la chaudière.
Evidement, la méthode à privilégier est le recyclage! et cela peux se faire (difficilement) grace à la désorption thermique.
3.3 – Le recyclage par « désorption thermique »
Méthode de décontamination qui consiste à chauffer les boues huileuses entre 400 et 600 °C afin que les polluants se volatilisent. Les gaz émis sont recondensés; on obtient alors un mélange eau+huile. La désorption thermique décontamine presque intégralement les terres : elle est bien adaptée aux hydrocarbures lourds (fioul lourd, goudrons, HAP) et légers (solvants : benzène, toluène, xylène). Après contrôle, les terres traitées sont facilement valorisables comme matériel de remblais. Le procédé ne génère ni odeur, ni déchet.
Ca fait chic hein? bref, en clair « en chauffant, les huiles et les organiques s’évapore » enfin, c’est grosso modo …le principe de l’alambic, mais c’est des hydrocarbures, pas de l’alcool qu’on évapore. 🙂
En quoi consiste donc la désorption des boues de forage? En la séparation de
- l’eau propre
- L’huile réutilisable en raffinerie
- La terre tellement propre qu’on peux la remettre dans le milieu naturel, ou plus généralement, réutiliser en remblais de construction.
Bref, nos 1/3, 1/3, 1/3 du chapitre précédent sont séparés… mais il y a un trouble fête: les 2 à 3% d’additifs+stabilisateurs de synthèses, etc . Ce ne serait pas marrant sinon 🙂
3.4 – Principe d’une unité de désorption thermique des boues de forage
