Définition des hydrocarbures de pétrole et gaz
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- Marie-Thérèse Godin
- il y a 8 ans
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1 Définition des hydrocarbures de pétrole et gaz Par X. havanne Univ. D. Diderot & Institut de Physique du Globe de Paris mars 2015 X. havanne - ASPO-F 1
2 Définition des H Molécules de chaînes de -Propriétés physiques T, P, T eb, densité... -Affinités chimiques -Pouvoirs calorifiques mars 2015 X. havanne - ASPO-F 2
3 Définition des H Molécules de chaînes de -Propriétés physiques T, P, T eb, densité... Les flux de procédés d'extraction, de séparation, de transport, de transformations -Affinités chimiques -Pouvoirs calorifiques -Pétrole brut et condensats définis sortie des séparateurs ou entrée raffinerie. -Liquides d'usines de traitement du gaz naturel (LUGN ou NGPL) mars 2015 X. havanne - ASPO-F 3
4 Définition des H Molécules de chaînes de -Propriétés physiques T, P, T eb, densité... -Affinités chimiques -Pouvoirs calorifiques Les flux de procédés d'extraction, de séparation, de transport, de transformations -Pétrole brut et condensats définis sortie des séparateurs ou entrée raffinerie. -Liquides d'usines de traitement du gaz naturel (LUGN ou NGPL) mars 2015 X. havanne - ASPO-F 4 Des séries de données des flux -statistiques de l'aie, USEIA, compagnies pétrolières (BP, ENI)...
5 Molécules d'h Grandes familles par nature d'affinité : -alcanes/paraffines ( peu d'affinité ) -cyclo-alcanes/naphtènes -aromatiques n-alcanes iso-alcanes Les bruts contienent des H complexes avec atomes S, N, O (résines, asphaltènes) Propriétés dans une même famille varient avec le nombre n de : à T et P gaz liquide solide n mars 2015 X. havanne - ASPO-F 5
6 Molécules d'h Gaz naturel : quelques dizaines de molécules à petit n - des alcanes surtout (méthane 1...) - quelques cyclo-alcanes et aromatiques ompostion en molécules aussi des non H : H 2 S, N 2, O 2... Pétrole brut : plusieurs centaines de millions de molécules oupes de distillation mars 2015 X. havanne - ASPO-F 6
7 oupes de distillation mars 2015 X. havanne - ASPO-F 7
8 Gisemements d'h Pour un gisement, H = mélange homogène de point critique T et P as d'un gaz à condensats T S P S P (T Res P Res ) Liq T Res P Gaz Res Points de bulle Points de rosée Phase(s) suivant : -composition, -T Res et P Res. P Res baisse en production. P S P atm T S Gaz + Liq T T : point critique T et P mars 2015 X. havanne - ASPO-F 8
9 Du puits à la raffinerie D'après lexique de l'useia Lease H 2 O, O 2, H 2 S re-injected, vented or fared gases. Fuel gas Lease facilities gross withdrawals of nat. gas lease condensate marketed nat. gas liquid crude oil Separators sands, water... mars 2015 X. havanne - ASPO-F 9
10 Du puits à la raffinerie D'après lexique de l'useia Lease H 2 O, O 2, H 2 S re-injected, vented or fared gases. Fuel gas liquid sands, water... Lease facilities gross withdrawals of nat. gas lease condensate crude oil Separators marketed nat. gas H 2 O, O 2, H 2 S, Hg, N 2... Blending Natural gas plant He dry nat. gas NGPLiquids ( API, %S, HHV v...) onversions Gas Fraction. Refinery (splitter) mars 2015 X. havanne - ASPO-F 10
11 De la raffinerie aux consommateurs gaz nat. sec Distribution Générateurs thermiques combustible pour résidentiel, commerce et industrie électricité onversions via gaz synth. alcanes FT NH 3 H 3 OH Dérivés N GPL, diesel, paraffines engrais N, explosifs carburants : DME, essence LUGN Fraction. des gaz éthane 2 GPL Pétrochimie plastiques, fibres, résines, élastomères... solvants, additifs lubrifiants, peintures, adhésifs, parfums, médicaments, phytosanitaires... bruts condensats GPL naphta oléfines 2, 3, 4 aromatiques BTX mars 2015 X. havanne - ASPO-F 11 carburants : GPL, essence, carburéacteurs, diesel, fiouls combustibles : GPL, kérosène, fiouls paraffines, bases lubrifiantes, résines, asphalte...
12 Densité et contenu énergétique. Bruts et condensats d = densité à 15,6 et 1 atm. masse volumique en kg/l 1 b contient env. 1 bep 1 baril d'équivalent pétrole = 6,12 GJ unité d'énergie et non de volume PS d'un baril de brut 38 API. 1 baril = 42 gallons US = 159 l. condensats Ajustement empirique, i.e. non physique => ne s'extrapole pas! N.B. : API et PS v (avec %S) critères de classifcation des raffineurs et consommateurs. mars 2015 X. havanne - ASPO-F 12
13 Densité et contenu énergétique. Bruts et condensats d = densité à 15,6 et 1 atm. masse volumique en kg/l 1 b contient env. 1 bep 1 baril d'équivalent pétrole = 6,12 GJ unité d'énergie et non de volume PS d'un baril de brut 38 API. 1 baril = 42 gallons US = 159 l. condensats Ajustement empirique, i.e. non physique => ne s'extrapole pas! N.B. : API et PS v (avec %S) critères de classifcation des raffineurs et consommateurs. mars 2015 X. havanne - ASPO-F 13
14 Densité et contenu énergétique. Gaz et liquides de gaz Les volumes sont définies aux conditions standards (s) 15 et 1 atm. Ex : gaz sec : 1 millier ft 3 (s) contient environ 1/6 bep mars 2015 X. havanne - ASPO-F 14
15 Densité et contenu énergétique. Gaz et liquides de gaz Les volumes sont définies aux conditions standards (s) 15 et 1 atm. Ex : gaz sec : 1 millier ft 3 (s) contient environ 1/6 bep Mais certains LUGN sont alors gazeux ils sont liquides sous pression! Pression de liquéf. densité d PS d'un baril éthane : 34 bars 0,355 0,48 bep propane : 6,7 bars 0,507 0,66 bep iso-butane : 2,6 bars 0,563 0,715 bep n-butane : 1,9 bars 0,584 0,745 bep n-octane : < 1 bar 0,705 0,88 bep condensats Source : tables du National Bureau of Standards USA. (Les données de l'useia sont en partie erronées) mars 2015 X. havanne - ASPO-F 15
16 Un peu de physique... Pourquoi utiliser les barils d'équivalent pétrole - Brut : 1 bep contenu de 1 b (Ouf). - Gaz déjà en bep pour comparer avec brut. - L'énergie et la masse se conserve, pas le volume! 1 b lourd 1 b condensat Blending 2 b Bilan des flux pour les raffineries US : les choix contestables de l'useia (en gras) : gaz de raffinerie : b ou bep? 1 b brut gpl : b liq. ou bep? gaz nat. :... : b ou bep? 45 b, 0,04 bep ou 0? L'USEIA en déduit ce qu'elle recherchait : des gains mars 2015 X. havanne - ASPO-F 16
17 Un peu de physique... Pourquoi utiliser les barils d'équivalent pétrole -L'énergie ou la masse est ce qui intéresse le consommateur 1 b gpl 1 b essence 1 bep gpl 1 bep essence Prix en $/GJ pcs entre gaz sec et éthane mars 2015 X. havanne - ASPO-F 17
18 La production des LUGN LUGN : liquides des usines de traitement du gaz naturel b/j USA : bep/j L'USEIA ajoute des barils sous des pressions différentes et n'ayant pas le même PS Source des données : USEIA DoE mars 2015 X. havanne - ASPO-F 18
19 La production des LUGN LUGN : liquides des usines de traitement du gaz naturel Le monde : LUGN Gaz sec La production des liquides issue du traitement du gaz naturel croît d'env. 3%/an Source des données : USEIA DoE N.B. : un travail similaire peut être fait avec les données de BP (brut+ldgn) et ENI (brut+condensat). mars 2015 X. havanne - ASPO-F 19
20 Les différentes contributions aux pétroles naturels Pétroles naturels : hydrocarbures issus du sous-sol, liquides ou liquifiés par séparation et simple compression. A moyen terme ils sont peu substituables pour leurs principales utilisations : transport, pétrochimie et résines/asphaltes. Production depuis 2010 et prévisions à moyen terme Mbep/j Brut&cond. dits conventionnels 71,2 70,5 65,5 55,5 LTO 0,6 2,75 < 5? < 5? XH (Alberta, Vnz) 2,3 2,8 4,0 6,0 LUGN 5,9 6,4 7,9 10,5 Total 80,0 82,5 < 82,5 < 77,5 Source des données 2010 et 2013 : USEIA DoE mars 2015 X. havanne - ASPO-F 20 Entrées raffineries
21 Les différentes contributions aux pétroles naturels Prévision des productions à moyen terme Brut&cond. dits conventionnels : -déjà en déclin, certes de moins de 1% par an. -3,5 Mb/j de nouveaux projets permettent de stabiliser la production (après infill et petits développements)*. ela correspond à un déclin net de 5%/an. -3,5 Mb/j de pic de production est associé à une réserve ~17 Gb**. -le taux de découverte par an même réactualisé est plus faible depuis 2000, env. 13 Gb/an. Les productions des nouvelles réserves vont être plus faibles, ou déclin plus élevé. D'où déclin final de l'ordre de 1%/an, au début. -Maintien de pression déjà inclus, et récupération améliorée marginale. * Deloitte Marketpoint pour 2014 dans une présentation du 4 fév (cité par O&GJ). ** Les projets marins ont une réserve plus faible, 2,5 Gb/(Mb/j). Mais declins plus élevés, ordre 10%/an en mer du Nord. mars 2015 X. havanne - ASPO-F 21
22 Les différentes contributions aux pétroles naturels Prévision des productions à moyen terme LTO : -fin 2014 production de 4-4,5 Mb/j après croissance rapide et inattendue, -mais beaucoup de dettes à épurer avec la chute des prix. ela suppose un développement plus faible, supposé limité à 5 Mb/j. XH : -continuité d'une croissance de près de 5%/an, proche prévision de Alberta Energy Regulation. LUGN : extrapollation du graphe diapo. 19 en supposant que la production de gaz et sa richesse en LUGN continuent avec les mêmes taux. mars 2015 X. havanne - ASPO-F 22
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