par Philippe » 03 mars 2014, 17:31
@ energy-isere,
La présence d’hydrocarbures dans le sous-sol peut se voir - avec les yeux de Chimène, pour relativiser - par un certain nombre d’indications en surface. Le problème est que le rapport signal sur bruit est difficile à interpréter. Les signaux, sans que leur liste soit exhaustive, sont les suivants :
- Gravité : les hydrocarbures sont moins denses que tous les matériaux du sous-sol, y compris l’eau ; en conséquence, le coefficient g, la force de pesanteur, est très légèrement plus faible au droit des accumulations d’hydrocarbures ; c’est plus flagrant en cas de présence de gaz dans le sous-sol. En offshore, avec des outils de diagnostic extrêmement puissants (auxquels je n’ai, hélas, pas accès), on devrait pouvoir trouver des gisements à la verticale de zones où le niveau de la mer est quelques décimètres plus bas que le niveau normal.
- Vitesse du son : la vitesse du son dans un gaz est considérablement plus basse (5 fois ou plus) que la même vitesse dans tout autre matériau (chiffres donnés ci-dessous). La géophysique, qui consiste à envoyer des signaux acoustiques (10 à 100 hertz) dans le sous-sol, est en effet très concernée par la vitesse du son dans les matériaux constitutifs du sous-sol. Il est fréquent, parfois à terre mais plus souvent en mer où la présence d’air en sous-sol est exclue, que l’imagerie sismique montre des zones où il se passe des choses bizarres. On appelle cela des « bright spots » ou des « flat spots ». Même si l’imagerie sismique (acoustique) est antérieure à l’opération de forage, le géologue sait, au vu du bright spot ou du flat spot, que les chances de succès sont bien meilleures que ce qu’il attendrait en temps normal.
- Milieu réducteur : aucun gisement d’hydrocarbures n’est parfaitement étanche. Même les gisements dont la couverture est assurée par une couche de sel, comme on l’observe en Egypte, dans l’onshore congolais ou dans le Haut-Rhin (bassin potassique). Les fuites d’hydrocarbures, essentiellement gazeux, se font verticalement, et lors de la remontée, ces hydrocarbures interagissent avec l’oxygène résiduel présent dans les couches du sous-sol. Les réactions de « réduction » qui se produisent font apparaître des dépôts métalliques - on peut même observer du fer à l’état réduit - qui ne sont que rarement présents ailleurs.
- Milieu réducteur, suite : les mêmes fuites d’hydrocarbures en provenance des gisements d’hydrocarbures peuvent se voir en surface. Au Canada, où l’érable est roi, et où il donne ce sirop qui accompagne si admirablement les québécoises « côtes levées » (les « spare ribs », « barbecue ribs », ou « travers de porc »), on constate que la végétation souffre de l’existence de milieux réducteurs en sous-sol : les érables sont rabougris au droit des gisements d’hydrocarbures, alors qu’ils s’éclatent ailleurs (loin de moi l’idée de blâmer les gisements d’hydrocarbures : la faune, sangliers, ours, loups, aigles, etc. adore les mares de pétrole où il est possible de se déparasiter en toute quiétude).
- Milieu réducteur, suite : il n’y a pas que les sangliers pour s’éclater au droit des accumulations d’hydrocarbures. Il y a aussi les bactéries. Les bactéries dominantes, sur notre bonne vieille terre, sont les bactéries aérobies, celles qui transforment tout en eau, en gaz carbonique et en nitrates (les bactéries de la biodégradation). Mais, heureusement pour le cycle de l’azote et pour celui du carbone, il y a aussi les bactéries anaérobies. Ces dernières peuvent tuer, comme lorsqu’elles tuent des sangliers en métabolisant (de façon anaérobie) les algues vertes de la baie de Saint-Brieuc. Mais elles restent indispensables au cycle de la vie. Dans l’industrie pétrolière, elles aident à identifier les milieux réducteurs, signe de l’existence possible d’hydrocarbures dans les profondeurs du sous-sol.
- Milieu réducteur, suite (mais pas fin) : les pétroliers connaissent les affinités des atomes d’halogène (fluor, chlore, brome et iode) pour les molécules organiques (les molécules à base de carbone principalement, d’hydrogène, et de divers autres atomes dont l’azote, le phosphore, l’oxygène (parfois) et quelques autres). Arnaud MONTEBOURG les connaît aussi, lui qui préconise l’heptafluoropropane pour la fracturation des schistes à pétrole ou à gaz... Il se trouve que l’iode est comme le « boute-en-train » de nos campagnes : il courtise la molécule carbonée jusqu’à ce qu’arrive un rival plus sexy (le chlore ou le fluor). L’iode est le Jean-Claude DUSSE de la classification périodique des éléments : il ne peut jamais conclure. Il est donc condamné à errer d’une molécule organique à l’autre. Conséquence : au droit des gisements d’hydrocarbures, on retrouve, généralement, des concentrations en iode très supérieures à ce que l’on peut observer ailleurs (le « bruit de fond »).
Toutes ces observations, sur les moyens de détecter dans le sous-sol la présence d’hydrocarbures, sont exposées dans un livre publié par l’AAPG (American Association of Petroleum Geologists), sous le nom de « AAPG memoir 66 », publié en 1981. Ca ne nous rajeunit pas...
J’y ajouterai une observation supplémentaire (totalement personnelle), non donnée dans le mémoire 66 : au droit des accumulations d’hydrocarbures il fait froid. D’environ 1,5° à 2° Celsius par rapport au milieu avoisinant. Ce phénomène est causé par le caractère d’isolant thermique des hydrocarbures dans le sous-sol, un phénomène publié pour la première fois en avril 1998 (article dans Oil & Gas Journal) par Lloyd FONS, personnage extraordinaire que j’ai rencontré à Houston, et avec qui j’ai correspondu jusqu’à son décès en mars 2009. L’hydrocarbure du sous-sol agit comme la neige sur un toit ou comme la couche d’air dans un double vitrage : une couche d’hydrocarbures liquides ou gazeux, même mince, agit comme un excellent isolant thermique, empêchant le flux géothermique, quelque modeste qu’il soit – 50 à 80 milliwatts par mètre carré –, de rejoindre la surface. Cela s’observe facilement à la verticale de gisements connus, surtout à gaz.
En offshore (30% des réserves d’hydrocarbures connues sur la planète), tout est plus facile, au moins pour la reconnaissance. Quand il s’agit d’exploiter, les choses se compliquent de banals problèmes d’intendance. Tous les phénomènes cités ci-dessus, auxquels s’ajoute la plus grande facilité d’interprétation du retour en surface des ondes acoustiques, nullement perturbées par la présence d’air dans les couches peu profondes (pour mémoire, vitesse du son dans l’air : 340 m/s, vitesse du son dans l’eau : 1 480 m/s), expliquent pourquoi les chances de trouver des hydrocarbures offshore sont très nettement supérieures aux chances d’en trouver à terre, où se trouvent pourtant 70% des réserves de pétrole du globe...
Rien de cela n’a de rapport avec les «avions renifleurs ». C’est de la science. Empirique certes, mais science quand même. Aux scientifiques d’y ajouter la conscience pour éviter la ruine de l’âme.
@ energy-isere,
La présence d’hydrocarbures dans le sous-sol peut se voir - avec les yeux de Chimène, pour relativiser - par un certain nombre d’indications en surface. Le problème est que le rapport signal sur bruit est difficile à interpréter. Les signaux, sans que leur liste soit exhaustive, sont les suivants :
- Gravité : les hydrocarbures sont moins denses que tous les matériaux du sous-sol, y compris l’eau ; en conséquence, le coefficient g, la force de pesanteur, est très légèrement plus faible au droit des accumulations d’hydrocarbures ; c’est plus flagrant en cas de présence de gaz dans le sous-sol. En offshore, avec des outils de diagnostic extrêmement puissants (auxquels je n’ai, hélas, pas accès), on devrait pouvoir trouver des gisements à la verticale de zones où le niveau de la mer est quelques décimètres plus bas que le niveau normal.
- Vitesse du son : la vitesse du son dans un gaz est considérablement plus basse (5 fois ou plus) que la même vitesse dans tout autre matériau (chiffres donnés ci-dessous). La géophysique, qui consiste à envoyer des signaux acoustiques (10 à 100 hertz) dans le sous-sol, est en effet très concernée par la vitesse du son dans les matériaux constitutifs du sous-sol. Il est fréquent, parfois à terre mais plus souvent en mer où la présence d’air en sous-sol est exclue, que l’imagerie sismique montre des zones où il se passe des choses bizarres. On appelle cela des « bright spots » ou des « flat spots ». Même si l’imagerie sismique (acoustique) est antérieure à l’opération de forage, le géologue sait, au vu du bright spot ou du flat spot, que les chances de succès sont bien meilleures que ce qu’il attendrait en temps normal.
- Milieu réducteur : aucun gisement d’hydrocarbures n’est parfaitement étanche. Même les gisements dont la couverture est assurée par une couche de sel, comme on l’observe en Egypte, dans l’onshore congolais ou dans le Haut-Rhin (bassin potassique). Les fuites d’hydrocarbures, essentiellement gazeux, se font verticalement, et lors de la remontée, ces hydrocarbures interagissent avec l’oxygène résiduel présent dans les couches du sous-sol. Les réactions de « réduction » qui se produisent font apparaître des dépôts métalliques - on peut même observer du fer à l’état réduit - qui ne sont que rarement présents ailleurs.
- Milieu réducteur, suite : les mêmes fuites d’hydrocarbures en provenance des gisements d’hydrocarbures peuvent se voir en surface. Au Canada, où l’érable est roi, et où il donne ce sirop qui accompagne si admirablement les québécoises « côtes levées » (les « spare ribs », « barbecue ribs », ou « travers de porc »), on constate que la végétation souffre de l’existence de milieux réducteurs en sous-sol : les érables sont rabougris au droit des gisements d’hydrocarbures, alors qu’ils s’éclatent ailleurs (loin de moi l’idée de blâmer les gisements d’hydrocarbures : la faune, sangliers, ours, loups, aigles, etc. adore les mares de pétrole où il est possible de se déparasiter en toute quiétude).
- Milieu réducteur, suite : il n’y a pas que les sangliers pour s’éclater au droit des accumulations d’hydrocarbures. Il y a aussi les bactéries. Les bactéries dominantes, sur notre bonne vieille terre, sont les bactéries aérobies, celles qui transforment tout en eau, en gaz carbonique et en nitrates (les bactéries de la biodégradation). Mais, heureusement pour le cycle de l’azote et pour celui du carbone, il y a aussi les bactéries anaérobies. Ces dernières peuvent tuer, comme lorsqu’elles tuent des sangliers en métabolisant (de façon anaérobie) les algues vertes de la baie de Saint-Brieuc. Mais elles restent indispensables au cycle de la vie. Dans l’industrie pétrolière, elles aident à identifier les milieux réducteurs, signe de l’existence possible d’hydrocarbures dans les profondeurs du sous-sol.
- Milieu réducteur, suite (mais pas fin) : les pétroliers connaissent les affinités des atomes d’halogène (fluor, chlore, brome et iode) pour les molécules organiques (les molécules à base de carbone principalement, d’hydrogène, et de divers autres atomes dont l’azote, le phosphore, l’oxygène (parfois) et quelques autres). Arnaud MONTEBOURG les connaît aussi, lui qui préconise l’heptafluoropropane pour la fracturation des schistes à pétrole ou à gaz... Il se trouve que l’iode est comme le « boute-en-train » de nos campagnes : il courtise la molécule carbonée jusqu’à ce qu’arrive un rival plus sexy (le chlore ou le fluor). L’iode est le Jean-Claude DUSSE de la classification périodique des éléments : il ne peut jamais conclure. Il est donc condamné à errer d’une molécule organique à l’autre. Conséquence : au droit des gisements d’hydrocarbures, on retrouve, généralement, des concentrations en iode très supérieures à ce que l’on peut observer ailleurs (le « bruit de fond »).
Toutes ces observations, sur les moyens de détecter dans le sous-sol la présence d’hydrocarbures, sont exposées dans un livre publié par l’AAPG (American Association of Petroleum Geologists), sous le nom de « AAPG memoir 66 », publié en 1981. Ca ne nous rajeunit pas...
J’y ajouterai une observation supplémentaire (totalement personnelle), non donnée dans le mémoire 66 : au droit des accumulations d’hydrocarbures il fait froid. D’environ 1,5° à 2° Celsius par rapport au milieu avoisinant. Ce phénomène est causé par le caractère d’isolant thermique des hydrocarbures dans le sous-sol, un phénomène publié pour la première fois en avril 1998 (article dans Oil & Gas Journal) par Lloyd FONS, personnage extraordinaire que j’ai rencontré à Houston, et avec qui j’ai correspondu jusqu’à son décès en mars 2009. L’hydrocarbure du sous-sol agit comme la neige sur un toit ou comme la couche d’air dans un double vitrage : une couche d’hydrocarbures liquides ou gazeux, même mince, agit comme un excellent isolant thermique, empêchant le flux géothermique, quelque modeste qu’il soit – 50 à 80 milliwatts par mètre carré –, de rejoindre la surface. Cela s’observe facilement à la verticale de gisements connus, surtout à gaz.
En offshore (30% des réserves d’hydrocarbures connues sur la planète), tout est plus facile, au moins pour la reconnaissance. Quand il s’agit d’exploiter, les choses se compliquent de banals problèmes d’intendance. Tous les phénomènes cités ci-dessus, auxquels s’ajoute la plus grande facilité d’interprétation du retour en surface des ondes acoustiques, nullement perturbées par la présence d’air dans les couches peu profondes (pour mémoire, vitesse du son dans l’air : 340 m/s, vitesse du son dans l’eau : 1 480 m/s), expliquent pourquoi les chances de trouver des hydrocarbures offshore sont très nettement supérieures aux chances d’en trouver à terre, où se trouvent pourtant 70% des réserves de pétrole du globe...
Rien de cela n’a de rapport avec les «avions renifleurs ». C’est de la science. Empirique certes, mais science quand même. Aux scientifiques d’y ajouter la conscience pour éviter la ruine de l’âme.