Les Hydrocarbures non-conventionnels

Les Hydrocarbures non-conventionnels
Origine et ressources
Didier Bonijoly
UFG, le 9 juin 2011
Présentation générale du BRGM
>
Établissement public de recherche et d’expertise (EPIC).
Certifié Qualité ISO 9001. Labellisé Carnot (recherche partenariale)
>
placé sous la tutelle du Ministère délégué à l'Enseignement supérieur et à la Recherche et
du Ministère de l’Ecologie, de l’Energie, du Développement et Durable et de la Mer .
Deux objectifs :
•
•
>
Comprendre les phénomènes géologiques, développer des
méthodologies et des techniques nouvelles, produire et diffuser des
données pertinentes et de qualité
Mettre à disposition les outils nécessaires aux politiques publiques de
gestion durable du sol, du sous-sol et des ressources, de prévention
des risques naturels et des pollutions, d’aménagement du territoire
Quatre missions :
•
•
•
•
Recherche et développement technologique et innovation
Appui aux politiques publiques et information des citoyens
Coopération internationale et aide au développement
Prévention et surveillance des anciens sites miniers
>2
Les hydrocarbures non-conventionnels
Formation de la roche mère
Hydrocarbures
Conventionnels
Hydrocarbures Non Conventionnels (HNC),
prisonniers de la roche mère
Formation des réservoirs conventionnels
http://energy.er.usgs.gov/images/geochemistry/petroleum_compounds.png
>3
Les hydrocarbures non-conventionnels
SHALE OIL
SHALE GAS
Les hydrocarbures conventionnels résultent de la maturation de la
roche mère (en bleu), d’où migrent les hydrocarbures qui sont ensuite
piégés dans des réservoirs poreux et perméables.
Les hydrocarbures « non-conventionnels » (HNC) sont restés piégés
au niveau de la roche mère.
Si la roche mère a subit un enfouissement entre 2000 et 3000 mètres,
elle produit des hydrocarbures liquides (Shale Oil), et au-delà des
hydrocarbures gazeux (Shale Gas).
Sources iconographqiues : IFPEN et Université de Laval http://www.ggl.ulaval.ca/
>4
Le charbon
> Formation du charbon :
•
•
Sources iconographiques : wikipedia
quantités phénoménales de
débris végétaux provenant des
forêts s'accumulent dans des
zones favorables, au bord de la
mer ou d'une lagune.
plusieurs millions d'années sont
nécessaires pour que le
processus de transformation
aboutisse
>5
Maturation de la matière organique
Plancton (algues)
Spores
Matière ligno-cellulosique
>6
Une roche hôte particulière : les roches argileuses
> Des minéraux hydrophiles aux capacités
d’adsorption parfois remarquables
•
phyllosilicates
>7
Une roche hôte particulière : les roches argileuses
> Processus d’absorption et d’adsorption
•
Fixation et échange de cations
> Les argiles, grâce à leurs propriétés
électro-chimiques ,ont la capacité de :
•
•
•
•
former des complexes organo-minéraux,
piéger les éléments métalliques,
piéger les éléments radio-actifs,
piéger l’eau (gonflement)
Illite
>8
Une roche hôte particulière : les roches argileuses
> Fixation des métaux lourds
•
dépend de la minéralogie des argiles
– Sépiolite > bentonite > palygoskite > illite > kaolinite
(pour le Zn)
•
de la variation du pH
– Ex. Oklo – acidification des eaux entrainent une
augmentation de la CEC des argiles - piégeage du
l’U235
•
dépend de la charge des argiles
> Une désorption facilitée
•
•
•
Par un changement de pH du milieu
Par un changement de concentration de l’eau de
formation
Par un changement de pression
>9
Les gaz non conventionnels
> Définition des gaz non conventionnels
Source iconographique : IFPEN
> 10
Les hydrocarbures non-conventionnels
Carte des ressources mondiales en huile de roche mère
Ressources mondiales : environ 390 to 460 milliards de tonnes.
Europe : 16 milliards de tonnes
France : 920 millions de tonne, 3ième principal détenteur après l’Italie et l’Estonie
Source : An Overview of Oil Shale Resources (2010), Emily Knaus, James Killen, Khosrow Biglarbigi,and Peter Crawford in Oil Shale: A Solution to the
Liquid Fuel Dilemma; Ogunsola, O., et al.; ACS Symposium Series; American Chemical Society: Washington, DC, 2010.
> 11
Les hydrocarbures non-conventionnels
Ressources mondiales en gaz de roche mère
Distribution des ressources potentielles en « shale gas » à l’échelle
mondiale
Ressource estimée à 16 112 tcf soit 456 000 milliards de m3 (US
National Petroleum Concil)
http://www.petroleum-economist.com/images/46/25529/shale1.gif
> 12
Les hydrocarbures non-conventionnels
Carte des ressources mondiales en gaz de roche mère
Ressources mondiales : environ 456 mille milliards de m3 (Tm3) dont 180
récupérables.
Europe : 6,5% soit 30 Tm3
France : 5 Tm3, 2ième principal détenteur juste après la Pologne.
Source :: U.S. Energy Information Administration based on Advanced Resources International, Inc. data
> 13
Les hydrocarbures non-conventionnels en France
Bassin de Paris
Shale oil
Jura
Shale gas
Causses
Shale oil
Bassin du SE
Shale gas
Les cibles jurassiques (Toarcien…)
Shale oil & Shale gas
www.metstor.fr
> 14
Les hydrocarbures non-conventionnels en France
Les cibles permo-carbonifères potentielles
Shale gas & Coal Bed Methane
Nord Pas de Calais
Lorraine
bassin de Paris
Sillon houiller
De Blanzy à Ronchamp
En jaune : gisements
permo-carbonifères
(-245 à -345 Ma)
En vert : gisement crétacé (70 à -76 Ma)
Bassin du sud du Massif central
De Brive à Alès
Bassin de l’Arc
(Gardanne)
Yves Paquette – rapport des Houillères de Bassin du Centre et du Midi
> 15
Les HNC en France
Le Lias du bassin de Paris
Carte du toit des argiles du
Toarcien (185 Ma)
Formation géologique contenant la rochemère « Schistes cartons »
Permo Carbonifère de Lorraine
Gaz de houille
Coupe géologique simplifiée
du bassin de Paris
Position du Lias marneux et principaux
aquifères
Lias du bassin de Paris
Huile de roche mère
Position des aquifères au regard des cibles HNC
Source BRGM
> 16
Les HNC en France - Le Lias du bassin de Paris
> 17
Les HNC en Amérique du Nord
Bakken Shale Formation
Dévonien – Carbonifère Inf
Bassin de Williston
« Shale oil »
Marcellus Shale Formation
Dévonien
Bassin des Appalaches
« Shale gas »
Barnett Shale Formation
Carbonifère
Bassin de Fort Worth et Anadarko
« Shale gas»
Présentations des trois bassins US où se concentre l’essentiel de l’activité
d’E&P des HNC
Les HNC en Amérique du Nord
Bakken Shale Formation
Headilton Oil Company & EIA data
Comparaison USA - France
Sources : www.toreador.net
> 20
Comparaison USA - France – huiles de roche-mère
Comparaison entre le potentiel Shale Oil du bassin de Paris et celui de Bakken
(USA / Canada), publié par la compagnie Toreador sur son site web
Sources : www.toreador.net
> 21
Les HNC en France – Le Lias du bassin du Sud-Est
0
2000
Permis d’exploration attribués en France pour les Shale Gas :
Nant, Villeneuve de Berg et Montélimar.
Sur le permis de Montélimar, Total annonce 85 tcf de gaz en place
soit 2400 milliards de m3 (Les Echos, 28/01/2011).
A titre de comparaison, la consommation annuelle de gaz en
France est de 45 milliards de m3.
Source BRGM
> 22
Les HNC en France - Le Lias du bassin du Sud Est
Villeneuve de Berg
Valvignères
Balazuc
400 m
2650 m
TOARCIEN
Épaisseur 550m
calcaire
calcaire
alternances
argiles
marnes
Source : Documents du BRGM, Géologie Profonde de la France, 1992
> 23
Les HNC en Amérique du Nord
Bakken Shale Formation
Dévonien – Carbonifère Inf
Bassin de Williston
« Shale oil »
Marcellus Shale Formation
Dévonien
Bassin des Appalaches
« Shale gas »
Barnett Shale Formation
Carbonifère
Bassin de Fort Worth et Anadarko
« Shale gas»
Présentations des trois bassins US où se concentre l’essentiel de l’activité
d’E&P des HNC
Les HNC en Amérique du Nord - Barnett Shale
Formation
www.expertsreviewof.com/barnett%20shale%20map.jpg
Comparaison USA – France – gaz de roche-mère
> 26
Comparaison USA – France – gaz de roche-mère
Gas shale
Bassin du Sud-Est *
Gas shale
Bassin de Barnett **
TOC
4 à 6%
4,5%
Tmax
500-510°C
455°C
Argiles
Argiles
Type 2 probable
Type 2
Marin profond
Syst. Progr. bas niveau
Marin restreint
200 m ?
90 m
Porosité
?
6%
Perméabilité
?
0,02 mD
Roche mère
Matière organique
Environnement de dépôt
Epaisseur nette
* Organic geochemistry and thermal history of the Mesozoic series of the Ardeche Margin, Disnar, J.R., (1996), Marine
and Petroleum Geology
** Assessment of the Gas Potential and Yields from Shales: the Barnett Shale Model, Daniel M. Jarvie, Ronald J. Hill,
and Richard M. Pollastro. in Cardott, B.J. (ed.), Unconventional energy resources in the southern Midcontinent, 2004
symposium: Oklahoma Geological Survey Circular 110, 2005, p. 37-50
> 27
Conclusion
> Un réel potentiel en HNC
•
•
•
réparties sur tout le territoire
dans différents horizons géologiques
des indices très favorables à l’existence de ressources
exploitables
> Des ressources à démontrer
•
Pas de données suffisamment denses sur le territoire
national pour :
– calculer des ressources
– estimer des réserves
La connaissance des ressources en
HNC ne pourra être atteinte sans une
recherche adaptée
> 28