Bienvenue dans la chronique de vulgarisation scientifique de ce numéro.
Quand on pense au pétrole, on pense probablement aux stations-service, aux voitures et aux fluctuations des prix internationaux. Mais vous êtes-vous déjà demandé sous quelle forme ces hydrocarbures, souvent appelés le sang de l'industrie, se trouvent réellement dans les profondeurs du sous-sol ? Et comment sont-ils extraits scientifiquement ?
Physique des réservoirs de pétrole :
Cela peut paraître un peu complexe, mais c'est en réalité une mine d'informations scientifiques fascinantes. La physique des gisements pétroliers est l'étude microscopique des propriétés physiques des roches et des fluides (pétrole, gaz et eau) présents dans les gisements, ainsi que de leurs interactions et de leurs mouvements. Aujourd'hui, nous allons résumer ce sujet complexe en 30 points faciles à comprendre. Que vous soyez novice dans le secteur ou curieux du secteur de l'énergie, cet article vous aidera à comprendre l'industrie pétrolière et gazière souterraine.
1. Qu'est-ce qu'un réservoir ?
Un réservoir est une couche rocheuse capable de stocker du pétrole et du gaz et de les laisser s'écouler. Les roches réservoirs les plus courantes sont le grès et les roches carbonatées (comme le calcaire et la dolomie).
2. Qu'est-ce que la porosité ?
La porosité désigne le pourcentage du volume poreux d'une roche par rapport à son volume total. Elle détermine directement la quantité de pétrole et de gaz qu'un réservoir peut contenir. Plus la porosité est élevée, plus le potentiel de réserves est important.
3. Qu'est-ce que la perméabilité ?
La perméabilité est une grandeur physique qui mesure la capacité d'une roche à laisser passer les fluides. Seule une certaine perméabilité permet au pétrole et au gaz contenus dans les pores de s'écouler sous la pression de la formation et d'être produits. C'est un paramètre essentiel qui détermine la productivité d'un puits de pétrole.
4. Perméabilité absolue vs. perméabilité effective vs. perméabilité relative
Perméabilité absolue : Perméabilité mesurée lorsqu'un seul fluide existe dans la roche.
Perméabilité effective : La perméabilité d’un fluide lorsque deux ou plusieurs fluides (tels que l’huile et l’eau) existent dans la roche.
Perméabilité relative : Rapport entre la perméabilité effective et la perméabilité absolue, qui reflète le degré d'interférence entre les fluides multiphasiques.
5. Qu'est-ce que la saturation ?
La saturation fait référence au pourcentage volumique d'un pore de réservoir occupé par un certain fluide (pétrole, gaz ou eau). Par exemple, la saturation en pétrole fait référence à la proportion d'espace poreux occupée par le pétrole. Habituellement, la somme des saturations de pétrole, de gaz et d'eau est de 100 %. 6. Compressibilité de la roche À mesure que le pétrole et le gaz sont produits, la pression de formation diminue et la pression de la couche rocheuse sus-jacente comprime le squelette rocheux et les pores du réservoir. Cette propriété affectera les calculs de réserves et la dynamique de production. 7. Qu'est-ce que la mouillabilité ? La mouillabilité fait référence à la tendance du liquide à s'étaler à la surface de la roche dans un système où le pétrole, l'eau et la roche coexistent. [1][10] La plupart des réservoirs sont hydrophiles ou neutres, ce qui signifie que l'eau est plus facilement adsorbée à la surface de la roche, tandis que le pétrole occupe le centre des pores, ce qui est propice à l'injection d'eau pour déplacer le pétrole (inondation par l'eau). 8. Qu'est-ce que la pression capillaire ? Dans le minuscule pore, en raison de la tension interfaciale huile-eau, une différence de pression supplémentaire, appelée pression capillaire, est générée. Cette pression capillaire est la principale raison pour laquelle l'huile et l'eau ne peuvent se séparer complètement dans les réservoirs, formant ainsi une zone de transition.
Partie II : Fluides souterrains
9. Pétrole brut :
Le pétrole brut souterrain contient une grande quantité de gaz naturel dissous et se trouve à haute température et pression. Lorsqu'il remonte à la surface, la pression et la température chutent, et le gaz dissous se sépare, comme le gaz qui s'échappe lorsqu'on ouvre une bouteille de Coca-Cola.
10. Propriétés physiques du pétrole brut - Différents types
Les principales propriétés physiques du pétrole brut comprennent la densité, la viscosité, la pression de saturation (pression du point de bulle) et la fraction volumique.
Densité : Détermine le poids du pétrole et constitue un facteur important dans la classification du pétrole brut.
Viscosité : Résistance du pétrole brut à l'écoulement. Plus la viscosité est élevée, plus son extraction est difficile.
Pression de saturation : Point de pression auquel le pétrole brut commence à libérer du gaz dissous à une certaine température.
11. Qu’est-ce que le gaz naturel ?
Le gaz naturel est principalement composé de méthane, mais il contient également des hydrocarbures plus lourds tels que l’éthane et le propane, ainsi que des gaz non hydrocarbonés tels que l’azote et le dioxyde de carbone.
12. Facteur de compressibilité du gaz naturel " (Z)"
Dans des conditions souterraines à haute température et haute pression, le comportement du gaz naturel s'écarte considérablement de celui d'un gaz idéal. Les scientifiques introduisent le facteur de compressibilité " (également appelé facteur de déviation Z) pour modifier l'équation d'état du gaz idéal, permettant ainsi des calculs précis de sa densité et de son volume.
13. Eau de formation
Presque tous les réservoirs de pétrole et de gaz sont associés à de l'eau de formation. Il s'agit généralement d'une saumure hautement minéralisée, dont les propriétés (telles que la salinité, la densité et la viscosité) sont cruciales pour l'évaluation et l'exploitation des réservoirs.
14. Hydrate de gaz - "Glace combustible"
Dans des conditions spécifiques de haute pression et de basse température (comme celles des grands fonds marins ou du pergélisol), les molécules de gaz naturel sont encapsulées par des molécules d'eau, formant une substance solide blanche appelée hydrate de gaz, communément appelée glace combustible.
15. Comportement de phase
L'étude des états du pétrole et du gaz à différentes pressions et températures (gaz, liquide ou mélange de gaz et de liquide) est un domaine essentiel de la physique des réservoirs. Elle détermine le type de réservoir (par exemple, pétrole noir, pétrole volatil, réservoir de gaz condensé) et la stratégie d'exploitation.
Le prochain article vous présentera les 15 points de bon sens restants. Restez connectés !