Vue d'ensemble : Comment le gaz naturel est-il extrait de la terre ?

Qu'est-ce que le gaz naturel ?

Communément appelé "carburant de transition", le gaz naturel est un mélange d'hydrocarbures composé principalement de méthane (CH4), qui est la matière organique la plus synthétisée. Outre le méthane, il contient des traces d'hydrocarbures tels que l'éthane, le propane, le butane et les pentanes, ainsi que des traces de dioxyde de carbone, d'azote, de sulfure d'hydrogène (cette odeur d'œuf pourri !) et de vapeur d'eau. Sous sa forme brute, le gaz naturel est totalement inodore, incolore et combustible, ce qui en fait une excellente source d'énergie. C'est comme un trésor enfoui dans le sol ; on l'appelle un combustible fossile, car il a été créé pendant des millions d'années à partir de matières organiques en décomposition. L'état gazeux est un état dans lequel il se trouve à une température et une pression normales ; cet aspect est essentiel à saisir lorsqu'il s'agit d'expliquer comment le gaz naturel est extrait, traité et finalement utilisé.

Il est difficile de l'imaginer, mais les restes de plantes de la vie marine et les matières végétales existaient sur terre bien avant l'apparition de l'humanité. Ces restes de plantes se sont déposés au fond des océans et dans les marécages et, bien des années plus tard, ils ont été ensevelis sous une chaleur intense et une pression élevée et sont devenus des couches thermiques. Au fil du temps, cette matière organique enfouie profondément sous la croûte terrestre a commencé à se former sous l'effet d'une pression extrêmement élevée. La chaleur intense et la haute pression se sont combinées pour transformer une partie de cette matière en charbon, en pétrole et en gaz naturel - des sources de méthane thermogénique piégées dans des formations rocheuses poreuses. Dans les endroits où se trouvent des gisements de pétrole, ces formations sont également présentes et servent de zones de stockage du gaz naturel. Ce processus s'est étalé sur des milliers d'années et a prouvé que la terre était capable de transformer des restes de plantes en ressources naturelles. Ce processus pourrait-il devenir une source d'énergie renouvelable à l'avenir ? Peut-être qu'un jour, il contribuera au réchauffement de la planète.

Exploration et localisation des réserves de gaz naturel

La recherche de gaz naturel ne commence pas par un forage. Elle commence plutôt par des efforts d'investigation. Les géologues sont des confédérés des temps modernes qui travaillent sur des données et des cartes concernant la croûte terrestre afin de trouver des formations géologiques remarquables. Ils se concentrent également sur certains types de roches connues pour contenir du gaz naturel. Situées dans les profondeurs du sous-sol, ces caractéristiques géologiques sont cruciales pour le succès de la capture de cette ressource naturelle. Ils trouveront peut-être du gaz naturel conventionnel ou du gaz de schiste, voire du gaz de réservoir étanche. Les études sismiques en mer et sur terre font partie intégrante du forage. Ces études utilisent des ondes sismiques générées à l'aide d'équipements spécialisés, tels que des "thumper trucks", pour cartographier la surface de la Terre et identifier les gisements de charbon. Visualisez les ondes sonores pénétrant dans la Terre et se réfléchissant sur les différentes strates rocheuses, créant ainsi une image photographique de la structure du sous-sol.

Une fois qu'un site potentiel a été repéré, la phase suivante est le forage de reconnaissance, c'est-à-dire le forage d'un trou dans la terre pour découvrir ce qu'il y a en dessous. Il s'agit de forer un puits profond, souvent à plusieurs milliers de pieds sous terre, pour exploiter le réservoir présumé de gaz naturel. Ce type de puits exploratoire n'a pas pour but de formuler une supposition générale ; en fait, il a une stratégie bien définie pour son forage et son interpolation. Des outils et des instruments techniques sont utilisés pour recueillir des données, notamment le volume de gaz mesurable en pieds cubes, la pression du gaz et les caractéristiques concrètes de la perméabilité de la roche. Cela permet de connaître la faisabilité du réservoir en termes d'utilisation commerciale de l'extraction du gaz naturel du réservoir. C'est un risque, mais il est soutenu par les meilleurs réseaux géologiques et l'expertise des ingénieurs. Cela permet de décider du potentiel et de la qualité du gaz naturel disponible et de la manière dont la production future doit être régulée.

Méthodes d'extraction : Du puits au pipeline

L'extraction du gaz naturel des profondeurs de la croûte terrestre n'est plus une idée lointaine, mais plutôt une histoire, et beaucoup l'adorent aujourd'hui. Il s'agit d'un mélange passionnant d'ingénierie et de géologie. Les méthodes utilisées dépendent en grande partie du type de gisement de gaz naturel, qu'il soit conventionnel ou non conventionnel. Par exemple, le matériel végétal décomposé, connu sous le nom de gaz conventionnel, qui est enfoui sous de nombreuses couches de roches non perméables, est plus facile à atteindre que le gaz naturel non conventionnel. Le forage vertical permet d'atteindre de plus grandes profondeurs, en progressant à travers les couches de roche jusqu'à ce qu'il atteigne le réservoir de gaz naturel. Il s'agit d'un processus relativement simple, avec quelques étapes qui présentent des inconvénients. Les réserves de gaz naturel sont généralement situées dans des puits dotés d'un tubage en acier qui abrite le réservoir. Il semble juste de dire que la tâche est considérée comme assez facile dans l'ensemble. D'autres méthodes d'exploitation du gaz naturel non conventionnel permettent de réaliser des forages horizontaux et des fracturations d'hydrates.

Le forage horizontal, quant à lui, peut être considéré comme l'inverse, car il permet de couvrir une plus grande surface. Il est plus efficace et génère un meilleur taux de production que les autres méthodes. Combiné à la fracturation hydraulique, il élimine les limitations qui ont freiné et dévasté l'industrie du gaz naturel. Afin d'extraire les gaz, une combinaison d'eau, de sable et de produits chimiques est injectée dans le mélange à une pression élevée, puis versée dans le puits afin d'étirer la roche, ce qui force les gaz à sortir.

Mais cet outil a également soulevé certaines questions environnementales, notamment en ce qui concerne l'utilisation de l'eau et la pollution éventuelle des ressources en eaux souterraines. Le parcours du gaz naturel, du sol au gazoduc, est une histoire sans fin de développement humain visant à répondre aux besoins énergétiques de la société mondiale. C'est une tâche qui doit être accomplie avec une grande planification, une ingénierie minutieuse et le plus grand respect des ressources de la planète.

Traitement et purification du gaz naturel

Le gaz naturel sous sa forme brute n'est pas très utile, c'est le moins que l'on puisse dire. Il contient de la vapeur d'eau, du dioxyde de carbone, de l'hydrogène sulfuré et d'autres hydrocarbures sans molécule de méthane qu'il faut traiter. Pour l'essentiel, il ne s'agit pas de composants du gaz naturel pur. C'est là qu'interviennent les usines de traitement du gaz naturel, qui agissent comme des stations d'épuration industrielles, où le méthane est extrait des autres composants indésirables. De nouvelles technologies permettront peut-être d'améliorer encore ce processus. La première étape, qui consiste à éliminer la vapeur d'eau, est très importante, car elle réduit non seulement l'énergie du gaz, mais peut également favoriser la corrosion des gazoducs. Il faut ensuite filtrer tous les liquides du gaz naturel, tels que le propane, le butane et l'éthane, qui ont des utilisations finales ou des applications distinctes du gaz naturel.

La tourbe, qui est principalement composée d'une molécule de méthane, a été transformée en formes plus utilisables et peut maintenant être fournie à divers établissements et centrales électriques. En éliminant les impuretés nocives telles que le sulfure d'hydrogène, ce processus rend le gaz naturel plus utilisable. Les procédures de transformation du gaz naturel brut en carburant utilisable doivent passer par de nombreuses étapes avant d'être prêtes pour la vente au détail. Grâce aux diverses méthodes et technologies utilisées, le produit final est un gaz naturel pur qui répond à diverses normes de qualité et de sécurité. Il faut espérer que les réserves de gaz naturel sont suffisantes pour répondre à la demande. Comme vous le verrez, les tamis à molécules jouent un rôle important dans ce processus de purification. Il existe peut-être d'autres sources de gaz naturel qui n'ont pas encore été pleinement explorées. Peut-être découvrira-t-on un jour du méthane de mine de charbon à proximité des sites de forage, et de nouvelles technologies naîtront de ces réserves de gaz naturel. Il est difficile de savoir ce qu'il en est des hydrates de méthane et de ce que ces sources de gaz naturel apporteront.

Les tamis moléculaires : Améliorer l'efficacité et la qualité

Différents types de tamis moléculaires utilisés dans le traitement du gaz naturel

Les tamis moléculaires sont utilisés dans les opérations relatives au gaz naturel de la même manière que les différents éléments d'une boîte à outils, chaque élément remplissant une fonction unique et spécifique. Par exemple, les tamis moléculaires 3A et 4A sont utilisés pour dessécher le gaz naturel afin d'empêcher la formation d'hydrates et la corrosion des réseaux de gazoducs. D'autres tamis, tels que 5A et 13X, sont plus efficaces pour éliminer le dioxyde de carbone et le sulfure d'hydrogène du gaz. Afin d'améliorer la qualité du gaz naturel grâce au processus de purification, il convient de sélectionner le tamis moléculaire approprié. Il s'agit d'utiliser le bon outil en fonction du type d'impuretés et de la pureté souhaitée par l'utilisateur.

Avantages de l'utilisation de tamis moléculaires pour la purification

La purification du gaz naturel est une tâche très exigeante, mais les tamis moléculaires la facilitent. Ils ont la capacité d'être encore plus précis que tout autre système de filtration connu de l'humanité. Essentiellement, ils offrent un niveau de filtration qui les rend réutilisables. Contrairement à d'autres méthodes de filtrage des substances nocives, coûteuses et inutiles, les tamis moléculaires ne nécessitent pas vraiment d'entretien, car ils sont également réversibles. Leur capacité à se recharger est similaire à celle d'une batterie durable. À l'heure où toutes les industries s'orientent vers l'ingénierie durable, ces tamis peuvent facilement être inclus, car ils sont respectueux de l'environnement. Leur conception unique leur permet de résister à un large éventail de variations de température et de pression. Ils éliminent ainsi de nombreux obstacles dans l'industrie de la filtration du gaz naturel.

Optimisation de la performance des tamis moléculaires dans les applications liées au gaz naturel

Dans toutes les branches des biosciences, il faut faire plus que superviser pour fournir un produit final, en particulier les tamis moléculaires dans les utilisations de gaz naturel, qui nécessitent une optimisation multifactorielle pour une meilleure performance que la simple compensation de la chaleur et de la température, en raison de la relation inversement proportionnelle entre les deux qui peut entraîner une adsorption insatisfaisante en raison du manque de pression nécessaire. Ces tâches semblent désormais alarmantes, à moins qu'elles ne soient corrigées par la modification du système de traitement, qui permet d'obtenir un équilibre entre les meilleures performances et la durabilité grâce à une optimisation minutieuse du lit de tamis moléculaire. Mais surtout, tout ce qui précède ne peut être réalisé qu'en sélectionnant le bon type et la bonne taille de tamis moléculaires spécifiques à la tâche à accomplir, bien qu'il soit sage de demander de l'aide à des entreprises comme Jalon pour y parvenir, car ce sont des experts dans leur domaine. Ce faisant, tout devient une coopération entre la bioprospection par tamis moléculaire et la purification des gaz, ce qui se traduit par une réduction des coûts et des délais tout en augmentant la fiabilité globale du système lui-même.

Transport et stockage du gaz naturel

Réseaux de pipelines et systèmes de distribution

Après son extraction, le gaz doit passer par une série de procédures de traitement rigoureuses, puis il est acheminé par un très grand réseau de gazoducs qui s'étendent dans tout le pays comme un système complexe. Il a également été noté que nombre de ces gazoducs ont une longueur de plusieurs kilomètres et qu'ils servent à transporter le gaz depuis les centres d'extraction jusqu'à ceux qui peuvent être utilisés, les utilisateurs finaux étant les consommateurs. Tout comme les veines et les artères du corps humain, les réseaux de gazoducs sont les caractéristiques de l'industrie du gaz naturel et assurent un approvisionnement ininterrompu en gaz naturel. Ce gaz naturel suffit à assurer le confort des foyers et le fonctionnement de nombreuses usines dans tout le pays. Imaginez l'étendue de ce réseau, architecte puissant mais silencieux, qui relie les zones de production aux villes.

Installations de stockage souterrain

La nécessité de stocker le gaz naturel devient évidente et cruciale lorsqu'il y a une différence notable entre la demande et l'offre de gaz, en particulier lors des pics de demande en hiver. C'est au cours de ces saisons que le stockage souterrain augmente. Le stockage souterrain est constitué de tunnels construits dans des réserves de gaz naturel épuisées ou dans des cavernes de sel et qui agissent comme de gigantesques ruches pour le gaz naturel. Même en cas de contraintes d'approvisionnement soudaines, ces stocks souterrains agissent comme une protection contre de telles perturbations et rendent possible la disponibilité du gaz naturel à un rythme raisonnablement régulier malgré les variations de la production. C'est comme si l'on disposait de réserves de gaz que l'on peut utiliser en cas de forte demande. En fait, en une seule journée de mars 2022, les États-Unis ont retiré 2,4 trillions de pieds cubes de gaz naturel de leurs réserves et de leurs installations de stockage, montrant ainsi que ces installations sont des pôles essentiels dans la gestion des besoins en énergie. Cette énergie particulièrement stockée est ce qui garantit qu'il n'y a pas de coupure dans l'approvisionnement en électricité à tout moment, en particulier dans les périodes de demande massive comme l'hiver.

Gaz naturel liquéfié (GNL) pour le transport à longue distance

Pour le transport sur de longues distances, en particulier à travers les océans, le gaz naturel est converti en gaz naturel liquéfié (GNL). En refroidissant le gaz naturel à -260°F, son volume est réduit par un facteur de 600, ce qui le rend beaucoup plus efficace pour le transport par des navires-citernes spécialisés. Ce processus ouvre les marchés mondiaux, permettant aux pays qui n'ont pas d'accès direct aux gazoducs d'importer du gaz naturel. C'est un exemple fascinant de la façon dont la technologie élargit la portée de cette source d'énergie précieuse, reliant les continents et alimentant les économies du monde entier. Le GNL, forme condensée du gaz naturel, joue un rôle de plus en plus important dans le paysage énergétique mondial, en facilitant les échanges et en garantissant un approvisionnement diversifié de ce combustible plus propre.

Impact environnemental de l'extraction du gaz naturel

L'extraction de ressources énergétiques sous forme de gaz naturel, bien que classée comme moins polluante que d'autres combustibles fossiles, implique néanmoins des processus qui ont un impact sur l'environnement. Les différentes étapes, telles que l'exploration, les opérations de forage, la production et le transport du gaz, sont associées à des émissions de gaz à effet de serre comme le méthane et le dioxyde de carbone, qui ont un impact sur le changement climatique. La consommation d'eau, la perturbation de la surface des eaux souterraines avec des produits chimiques et l'élimination des eaux usées résultant de la fracturation hydraulique (ou fracking) sont préoccupantes. Quelle est la prochaine étape pour atténuer ces problèmes ? La dégradation des sols et la perte d'habitat dues à la construction de pipelines et de puits sont des facteurs environnementaux préoccupants, car ils affectent les animaux et la végétation. De même, s'il est vrai que le gaz naturel émet moins de dioxyde de carbone que le charbon, son utilisation à des fins industrielles ou domestiques a des effets indésirables. Pour résoudre ces problèmes, des normes de pratiques industrielles doivent être mises en place, telles que la création d'alternatives pour prévenir les facteurs qui conduisent à l'échappement du gaz, et la mise en place de mesures réglementaires qui traitent de la pollution et de l'émission de gaz afin d'améliorer l'efficacité énergétique de ce combustible fossile. Il est peut-être nécessaire de changer notre façon d'utiliser l'énergie du gaz naturel.

Choisissez Jalon pour les meilleurs tamis moléculaires

La qualité des tamis moléculaires utilisés est un élément crucial du raffinage du gaz naturel. Jalon a commencé à se faire un nom en tant que fournisseur clé de tamis moléculaires spécialisés qui sont spécifiquement dédiés aux exigences du traitement du gaz naturel. C'est spécialisé et ça marche. Le savoir-faire de Jalon en matière de science des matériaux et de commercialisation dans ces domaines garantit tout simplement la perfection et la création de valeur, la réduction des coûts d'exploitation et un meilleur produit final. Par exemple, Jalon peut fournir des tamis moléculaires 3A pour la déshydratation, la purification du méthane de houille ou d'autres applications liées au gaz naturel non conventionnel. L'attention portée aux détails et la satisfaction des clients ont permis à Jalon de se positionner comme une source fiable pour les transformateurs de gaz naturel.

Conclusion

L'ensemble du processus que suit le gaz naturel, depuis le noyau terrestre jusqu'à nos maisons et nos industries, est fascinant en soi et montre comment l'homme a évolué dans sa quête d'énergie. La composition de ce combustible fossile unique a été étudiée, de même que les techniques utilisées pour l'extraire, depuis les nombreux puits verticaux forés dans un champ jusqu'aux méthodes plus modernes telles que la fracturation. La séquence de purification a été mise en lumière, l'application de tamis moléculaires améliorant considérablement la qualité du gaz naturel produit. Nous avons également abordé le transport et le stockage du gaz naturel, tout en reconnaissant l'impact de sa production et de son utilisation sur l'environnement. En fin de compte, cependant, l'aspect le plus pertinent est d'être capable de comprendre le voyage du gaz naturel de la terre à nos gazoducs afin de faire des choix plus fondés sur la place du gaz naturel dans un système d'énergie verte du futur.