Le gaz naturel
Le gaz naturel est une combinaison de plusieurs gaz d'hydrocarbures fossiles, utilisé comme combustible. Gaz inflammable, il est composé en grande partie de méthane et d'autres hydrocarbures, présent naturellement sous terre (souvent en association avec du pétrole).
La composition du gaz naturel :
Le gaz naturel se compose surtout de méthane, mais la proportion des gaz secondaires que sont l'éthane, le butane et le propane n'est pas négligeable. Méthane, éthane, butane et propane sont les quatre premiers alcanes.
Généralités
Les gaz fossiles composant "le" gaz naturel comprennent les quatre premiers alcanes : méthane, éthane, butane et propane. Un alcane est un hydrocarbure où des liaisons simples relient chaque atome. Les hydrocarbures sont des composés chimiques constitués exclusivement d'atomes de carbone et d'hydrogène.
Pour des raisons de sécurité publique, le gaz naturel (différent du gaz de ville !) est rendu odorant par l'ajout de THT (tétrahydrothiophène). Si le gaz naturel est majoritairement composé de méthane, le gaz de ville est composé de dihydrogène et de monoxyde de carbone, le rendant très toxique !
Composition
La composition exacte du gaz naturel peut varier considérablement en fonction de son emplacement. Chaque puits a une composition de gaz différente et des quantités différentes de chaque composant. Même des puits situés juste à côté les uns des autres dans la même formation peuvent présenter des variations de composition, parfois très infimes et parfois quelque peu différentes.
Alors que le gaz naturel est formé principalement de méthane, il comprend également de l'éthane, du propane, du butane, du pentane et d'autres composants plus lourds.
Voici la plage typique de la composition du gaz naturel :Nom commun symbole chimique % dans le gaz naturel Méthane CH4 60–90 Éthane C2H6 0–20 Propane C3H8 0–20 Butane C4H10 0–20 dioxyde de carbone CO2 0–8 Oxygène O2 0–0,2 azote N2
Gaz exploité
Le gaz que nous obtenons en tant que consommateurs, comme ce qui apparaît chez vous, est presque entièrement du méthane pur (90 %). Le gaz naturel est considéré comme "pauvre" ou "sec" lorsqu'il contient du méthane presque pur. Lorsque des hydrocarbures plus lourds sont présents, le gaz est considéré comme "riche" ou "humide".
Oui, le gaz naturel est déjà composé majoritairement de méthane, mais il doit encore subir un traitement pour éliminer les autres hydrocarbures et impuretés avant d'atteindre le consommateur. Cela signifie que l'éthane, le propane, le butane et les pentanes doivent être éliminés ainsi que les gaz inertes. Cependant, ce n'est pas parce que ces éléments sont supprimés qu'ils sont sans valeur et inutiles.
Il existe un terme qui regroupe ces hydrocarbures extraits du gaz naturel : condensat de gaz naturel (liquides de gaz naturel, mélange liquide d'"hydrocarbures légers"). Ces condensats peuvent être vendus et sont de précieux sous-produits du gaz naturel. Les condensats sont vendus séparément et peuvent être utilisés pour de nombreuses choses différentes.
Cela comprend, mais sans s'y limiter, l'amélioration de la récupération du pétrole dans les puits de pétrole, les sources d'énergie et la fourniture de matières premières pour les raffineries de pétrole ou les usines pétrochimiques. Bon nombre des plastiques que nous utilisons quotidiennement sont dérivés de ces condensats.
Le gaz naturel extrait du sol n'est pas uniquement constitué d'hydrocarbures et peut contenir d'autres composés qui doivent être éliminés avant d'atteindre l'utilisateur final. Le dioxyde de carbone et l'azote sont généralement les deux gaz non hydrocarbures les plus importants du gaz naturel. Pourtant, d'autres composants tels que la vapeur d'eau, le sulfure d'hydrogène, l'hélium, l'argon et d'autres peuvent être trouvés.
Le H2S est éliminé en raison de ses propriétés toxiques et corrosives, et le CO2 pour la prévention de la corrosion. L'azote, l'hélium et l'argon ne brûlent pas, ils doivent donc être éliminés, mais s'ils sont à des concentrations suffisamment élevées, l'hélium est séparé pour la vente et le gaz naturel est la principale source d'hélium que nous utilisons.
Production
Le gaz naturel produit à partir de puits passe généralement par de nombreuses étapes de purification lors de son acheminement vers l'utilisateur final. Les étapes nécessaires sont déterminées par ce qui doit être éliminé du gaz, mais généralement le gaz passe par différents pipelines de spécifications de purification croissantes. La première grande étape consiste à éliminer tout ce qui n'est pas un gaz, généralement à la plate-forme de puits ou au premier lieu de collecte.
C'est à ce moment que le gaz peut être envoyé dans les lignes de distribution qui alimentent les utilisateurs finaux, comme votre maison ou votre centrale électrique locale, pour produire de l'électricité. Ces sites peuvent également disposer de l'équipement nécessaire pour éliminer la plupart de la vapeur d'eau, du CO2, du H2S et de certains hydrocarbures plus lourds. Plus loin dans la chaîne, le gaz peut passer par des installations de traitement plus strictes pour le préparer au fractionnement.
Traitement
Le traitement du gaz naturel est un processus industriel complexe conçu pour nettoyer le gaz naturel brut en séparant les impuretés et divers hydrocarbures et fluides non méthaniques pour produire ce que l'on appelle du gaz naturel sec de qualité "pipelinière".
Le traitement du gaz naturel commence en tête de puits. La composition du gaz naturel brut extrait des puits de production dépend du type, de la profondeur et de l'emplacement du gisement souterrain et de la géologie de la région. Le pétrole et le gaz naturel se trouvent souvent ensemble dans le même réservoir. Le gaz naturel produit à partir des puits de pétrole est généralement classé comme associé-dissous, ce qui signifie que le gaz naturel est associé ou dissous dans le pétrole brut. La production de gaz naturel d'origine naturelle et non associée à la production de pétrole brut est classée comme "gaz non associé" ou "gaz libre".
L'élimination de la totalité ou de la plupart des impuretés est nécessaire avant d'entrer dans le pipeline. Bien que le traitement du gaz naturel comporte plusieurs étapes, les principaux procédés comprennent la séparation, l'élimination du dioxyde de carbone et du sulfure d'hydrogène, la déshydratation et la récupération des condensats de gaz naturel.
Après avoir quitté le puits de gaz, la première étape du traitement du gaz naturel consiste à éliminer le pétrole, l'eau et les condensats. Cette étape est généralement effectuée sur le site du puits. Tout d'abord, des réchauffeurs et des épurateurs sont utilisés pour empêcher la température du gaz de chuter trop bas et éliminer les impuretés à grosses particules, respectivement.
Deuxièmement, l'huile est séparée du gaz avec un séparateur. Les séparateurs sont disponibles dans une variété de configurations, y compris les séparateurs biphasés, les séparateurs triphasés, les séparateurs horizontaux et les séparateurs verticaux. Le séparateur est constitué d'un réservoir fermé qui sépare les liquides et les solides par la force de gravité. Lorsque la gravité seule ne sépare pas les deux, les séparateurs utilisent la pression pour refroidir le gaz, puis se déplacent à travers un liquide à haute pression à basse température pour "éliminer" toute huile restante et une partie de l'eau.
Une fois l'huile, l'eau et les condensats éliminés, le dioxyde de carbone et le sulfure d'hydrogène doivent être éliminés s'ils sont présents. Cette étape est connue sous le nom de "adoucissement" du gaz en raison de l'odeur de soufre, ou "gaz acide". Cette étape est importante car le sulfure d'hydrogène est extrêmement nocif, mortel et corrosif.
Une fois le sulfure d'hydrogène et le dioxyde de carbone éliminés, le gaz naturel doit être déshydraté. La déshydratation du gaz naturel est impérative pour éliminer l'excès d'eau, ce qui crée des problèmes d'hydrates, de corrosion et de gel et ne répond pas aux exigences de pipeline de 7/MMcf. L'eau est éliminée sous forme de vapeur d'eau et peut se faire par absorption ou adsorption. L'adsorption est la collecte et la condensation de la vapeur d'eau sur la surface, qui se fait avec un système de déshydratation passive.
L'élimination du mercure n'est pas toujours nécessaire, mais des quantités élevées provoquent la corrosion des échangeurs de chaleur en aluminium et la pollution de l'environnement. Si nécessaire, les deux formes d'élimination sont des processus régénératifs et non régénératifs. Le processus régénératif utilise du charbon actif au soufre ou de l'alumine, tandis que le processus non régénératif utilise de l'argent sur un tamis moléculaire.
L'azote est un gaz inerte, ininflammable, et abaisse la température du gaz naturel. La valeur calorifique brute du gaz naturel doit se situer entre 900 et 1 200 unités thermiques britanniques (btu). Le gaz naturel pur est presque entièrement composé de méthane, avec un pouvoir calorifique de 1010 btu. Lorsque l'azote est présent dans le gaz naturel pur, il abaisse trop le pouvoir calorifique brut pour répondre aux exigences du gazoduc. Lorsque cela existe, l'azote doit être éliminé, ce qui est connu sous le nom de rejet d'azote.
Histoire et découverte
Parce que le gaz naturel est un élément essentiel dans la vie quotidienne de milliards de personnes, il est intéressant de voir comment il s'est développé au fil des années et comment il a même été découvert.
Le gaz naturel est essentiel et utilisé quotidiennement pour des choses telles que le chauffage, les cuisinières, les chauffe-eau, etc. Il semble essentiel et amusant d'apprendre comment cela a commencé.
En 1 000 av. J.-C., un berger de chèvres de la Grèce antique est tombé sur une flamme brûlante provenant d'une fissure dans un rocher sur le mont Parnasse. Il n'a pas été possible d'expliquer d'où venaient les flammes. Lorsque les Grecs ont vu cette flamme, c'était quelque chose qu'ils n'avaient jamais vu auparavant, alors ils ont cru qu'elle était d'origine divine et ont construit un temple dessus. L'Oracle de Delphes, une prêtresse qui vivait dans ce temple, a prononcé des prophéties qu'elle prétendait être inspirées par la flamme. Au fur et à mesure que de plus en plus de flammes s'échappaient du sol, elles ont continué à être considérées comme divines ou même surnaturelles par les religions du monde entier, comme en Inde, en Grèce et en Perse.
Pour la première fois, en 500 av. J.-C., les Chinois ont découvert qu'il était possible d'utiliser ces flammes pour de bon. Ainsi, lorsque les Chinois trouvaient des endroits où le gaz suintait du sol, ils transportaient le gaz en construisant des pipelines fabriqués à partir de pousses de bambou. Ils utilisaient les flammes ou le gaz pour faire bouillir l'eau de mer afin de séparer le sel pour rendre l'eau potable.
En 1626, le gaz naturel en Amérique a été découvert ! Les explorateurs français avaient trouvé des indigènes allumant des gaz sur le feu qui s'infiltraient dans et autour du lac Érié. Même s'il a été découvert en Amérique à cette époque, ce n'est qu'en 1816 qu'il a été utilisé commercialement. Baltimore, dans le Maryland, a été la première ville d'Amérique à allumer des lampadaires avec ce gaz, maintenant connu sous le nom de gaz naturel, produit à partir de charbon. Cependant, la première fois que le gaz a été commercialisé en Grande-Bretagne, c'était en 1785, lorsqu'ils ont utilisé du gaz naturel produit à partir de charbon pour allumer des lampadaires et des maisons.
En 1821, un homme nommé William Hart à Fredonia, New York a remarqué des bulles de gaz dans un ruisseau et a creusé 8 m avec des pelles, créant un puits permettant un flux de gaz plus important. Aujourd'hui, les puits ont une profondeur d'environ 9 000 m, une grande différence ! Les canalisations utilisées pour transporter ce gaz étaient faites de rondins évidés et reliées par du goudron et des chiffons. Hart a finalement été à l'origine de la création de la première société américaine de gaz naturel connue sous le nom de Fredonia Gas Light Company en 1858. Aujourd'hui, William Hart est connu comme le "père du gaz naturel".
En 1859, le premier puits officiel a été creusé en Pennsylvanie par un ancien conducteur de chemin de fer nommé colonel Edwin Drake, frappant du pétrole et du gaz naturel à 20 mètres de profondeur. Drake avait inventé un tuyau d'entraînement pour aider à traverser la roche pour démarrer la foreuse. Même si beaucoup avant lui avaient essayé, Drake a été le premier à trouver du pétrole en Amérique, mais les méthodes les ont empêchés d'aller assez loin. Un pipeline a été construit sur presque 10 km de long pour atteindre le site du puits dans le village de Titusville, en Pennsylvanie. La fabrication de ce pipeline a montré que le gaz naturel pouvait être transféré en toute sécurité et efficacement d'un puits souterrain à un village à des fins utiles. Beaucoup considèrent ce puits comme le début de carrière de l'industrie du gaz naturel et du pétrole.
En raison du manque d'infrastructure de pipelines, le gaz naturel était difficile à transférer à cette époque, de sorte qu'il ne pouvait pas être transféré trop loin. Pendant la majorité des années 1800, le gaz naturel était principalement utilisé pour produire de la lumière. Cependant, à la fin des années 1900, l'électricité a été inventée et a commencé à prendre son envol, de sorte que les producteurs de gaz naturel ont été contraints de rechercher d'autres utilisations du gaz car il n'était plus très demandé comme source lumineuse.
Aujourd'hui, l'industrie du gaz naturel ne se limite pas à creuser avec des pelles et à utiliser du gaz dans la ville voisine. Il y a l'exploration, l'extraction, la production, le traitement, le transport, etc.
En rapport avec "gaz naturel"
Un gaz à effet de serre (GES) est un gaz atmosphérique qui retient la chaleur car il absorbe et re-émet un rayonnement infrarouge.
Le gaz carbonique, ou dioxyde de carbone, de formule chimique CO2, est un gaz incolore et vital pour la vie sur Terre.
Un gaz CFC est un gaz fluoré, un dérivé d'hydrocarbure saturé où C. F.C. est l'acronyme de ChloroFluroCarbure. Les CFC sont obtenus en substituant des atomes...
Le gaz de schiste est un hydrocarbure gazeux présent dans les formations rocheuses sédimentaires à grains très fin.