Environnement Global & Société Les hydrocarbures : formation & notion de réserves D. Nerini M1 Pro, 2010

Révolution Industrielle (~1800) Une question de transfert de carbone 2 questions : Combien de temps pouvons-nous continuer à extraire du carbone fossile du sous-sol de la planète? Débat sur les ressources Combien de temps pouvons-nous émettre toujours plus de CO2 dans l’atmosphère? Débat sur le changement climatique Révolution Industrielle (~1800) Pétrole, charbon & gaz = énergie fossile

Cycle du carbone 1 % de la biomasse océanique va sédimenter Il faut attendre ~ 10Ma jusqu’à 1 Ga pour avoir la formation de pétrole

Augmentation de la pression Mazout genesis MO dans sédiment TECTONIQUE Augmentation de la pression Et de la température 50°C - 120°C Expulsion H20 – CO2 Formation de kérogène roche mère En descendant Expulsion H20 – CO2 pyrolyse du kérogène Expulsion d’huile (pétrole) et de gaz (méthane) roche mère

Mazout genesis Vue d’ensemble de la création d’un gisement pétrolier 1 – Migration primaire (expulsion huile et gaz) 2 – Migration secondaire (remontée vers la surface) Ces processus prennent des millions d’années Au cours de la migration les produits peuvent être piégés

Mazout trap S’il ne rencontre aucun piège géologique, Le pétrole suintera à la surface (ou sous le plancher océanique)

Qu’est ce que le pétrole? Formation d’un réservoir de pétrole ~ 100Ma Morceau de caillou à porosité variable imprégné de liquide 3 étages : gaz, huile & eau Proportion de masse d’huile dans la roche ~ qqs % à qqs 10 % Plus réservoir profond = gaz en plus grande quantité Bitume = « vieux » pétrole Schiste bitumineux = pétrole « jeune », rendement extraction + pyrolyse < 1

Qu’est ce que le pétrole? L’exploitation de sable bitumineux sous forme d’hydrocarbure est possible mais ce pétrole vieux a perdu sa fraction volatile la plus intéressante L’exploitation de schiste bitumineux implique de pyrolyser à la main le kérogène

Mazout genesis : on prend les mêmes… Une fois piégé, la tectonique continue. Si du pétrole piégé redescend, son krackage va l’enrichir en gaz

Mazout genesis Pendant longtemps, on ne savait que faire du gaz présent dans les réservoir de pétrole !

Mazout hérésie Un exemple édifiant : les gaz de schistes

Mazout hérésie Un exemple édifiant : le cratère Darwaza au Turkménistan

Mazout hérésie Un exemple édifiant : le cratère Darwaza au Turkménistan

Y’en a beaucoup du kérogène? Stock de carbone d’origine organique dans la lithosphère Le pétrole représente 1/100000ème de la quantité de matière organique qui a vécu au moment de la sédimentation

Pour en trouver sismique Seule certitude = forage mais information locale Où? Et combien de trous? sismique

Quantification des ressources Notion de ressource pétrolière : il s’agit de la quantité de pétrole qu’il y a sous nos pieds Cette quantité est inconnue. Elle est finie car la terre est de taille finie. Lors d’une exploration, seule une estimation peut être réalisée. La précision de l’estimation va dépendre de plusieurs facteurs: Volume de la roche réservoir (souvent complexe) La porosité de la roche (spatialement non-homogène) La distribution spatiale de l’huile (variable au m près) La viscosité de l’huile va contraindre l’extractibilité Cette ressource pétrolière n’est pas créée, elle est découverte (localisation et ordre de grandeur). On ne fait constater que de l’existence d’un gisement. Une fois découvert, le gisement est dans un des 3 états possibles suivants : en cours d’exploitation, en cours de développement (investissement et infrastructure acquis) ou simplement découvert. On ne saura exactement le contenu d’un réservoir géologique qu’à la fin de son exploitation.

Des ressources aux réserves Réserve prouvée : il s’agit pour un gisement en exploitation ou en développement, de la quantité d’huile extractible avec une probabilité P > 0.9 aux conditions techniques et économiques du moment Une réserve prouvée variera en fonction des éléments suivants : Estimation de la taille du réservoir Progrès techniques Prix de la ressource, dans une moindre mesure La vitesse d’exploitation de la ressource Réserve ultime : il s’agit de l’ensemble de la ressource extractible du sous-sol, du début à la fin de son exploitation temps

Réserves ultimes = réserves extraites + réserves prouvées + reste temps La quantité de réserves ultimes est immuablement fixée mais inconnue (surface bleue). Seule l’estimation que l’on en fait au cours du temps peut varier. Réserves ultimes = réserves extraites + réserves prouvées + reste Reste = gisements à développer + ressource à réestimer + ressource à découvrir Aujourd’hui : réserves prouvées ~ 1000 Gbar réserves ultimes restantes ~ 1500 Gbar Les réserves ultimes incluent les découvertes à venir!

Evolution des réserves prouvées Découvertes mondiales de pétrole depuis 1900 (1T = 7.3 barils) Les découvertes décroissent depuis les années soixante! La valeur la plus probable des réserves ultimes correspond à l’intégrale sous la courbe… Si on connaissait la fin.

Evolution des réserves prouvées Découvertes mondiales de pétrole depuis 1900 (1T = 7.3 barils) Lissage sur 20 ans + prévisions Le pétrole extractible est disponible en quantité finie On a aujourd’hui une estimation raisonnable de ces réserves extractibles Le pic de production de n’importe quelle ressource terrestre est une certitude! (intégrale bornée). Reste à savoir combien et quand…

Le savait-on? Estimation par divers géologues et spécialistes pétroliers des réserves ultimes de pétrole (GTep)

Réserves ultimes restantes Pétrole extractible restant Réserves cumulées extraites dans le passé (vrai) + estimations futures ~ 350 GTep Réserves ultimes restantes = Pétrole extractible restant L’augmentation des réserves prouvées est une source d’erreur. Ce qui compte c’est la diminution des réserves ultimes! La magie des exponentielles : on a consommé autant de pétrole entre 1980 et 2005 qu’entre 1880 et 1980

Fiabilité des estimations

Fiabilité des estimations

Fiabilité des estimations

Main oil trade movements

Fiabilité des estimations Au moment du contre choc pétrolier, entre 1985 et 1990, certains pays de l’OPEP ont multiplié par 3 leurs réserves prouvées… Quid de cette augmentation? Aucune avancée technologique majeure ne justifie cette augmentation

Champions toutes ressources confondues GTep Réserves prouvées gaz + charbon + pétrole, 2008 Revirement du Canada à Kyoto : Sables bitumineux de l’Alberta

Passer des découvertes à la production Pic de production estimé ~ today! Pic de découverte ~1970