Bibliographie & annexes
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En anglais
RÉSUMÉ
Les hydrates de méthane sont des composés solides d'eau et de méthane stables sous certaines conditions de pression et de température que l'on rencontre naturellement dans les zones arctiques et antarctiques (basse température) ainsi que dans les zones d'offshore profond (forte pression). Ces hydrates de méthane constituent un stock important de méthane (estimé entre 2 500 et 8 500 milliards de tonnes), hérité en partie des dernières glaciations. Ils sont étudiés pour leur effet potentiel sur le réchauffement climatique en cas de déstabilisation naturelle ou anthropique, le pouvoir de réchauffement global du méthane étant supérieur à celui du CO2. On peut aussi les considérer comme une source potentielle de gaz naturel dont la demande mondiale devrait augmenter durant les prochaines décennies.
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Methane hydrates are crystalline solids made of a methane molecules encaged in interlocking water molecules. They are stable solids under certain conditions of pressure and temperature that occur naturally on Earth in the Arctic and Antarctic regions (low temperature) and in deep sea (high pressure). Methane hydrates form a significant store of methane (estimated at between 2,500 and 8,500 billion tons of CH4), trapped in part during the last glaciation. They are being studied for the potential effects on global warming if by natural or anthropogenic destabilization they were to release gaseous methane directly into the atmosphere. They are also being considered as a potential source of natural gas, for which global demand is expected to increase in the coming decades.
Auteur(s)
-
Roland VIALLY : Géologue Direction géosciences, IFP Énergies nouvelles, Rueil-Malmaison, France
INTRODUCTION
La première découverte des hydrates de gaz date du début du XIXe siècle, lorsqu’en mélangeant de l’eau et du chlore, le physicien et chimiste Humphrey Davy décrit un composé solide au-dessus de 0 °C. Ces travaux seront ensuite poursuivis par Michael Faraday. L’intérêt porté à ces composés entre alors dans le cadre de la recherche fondamentale portant sur l’identification de leur composition.
Dans les années 1930, pendant l’essor de l’industrie pétrolière et gazière aux États-Unis, les hydrates de méthane sont détectés comme pouvant obstruer les gazoducs. Les recherches se tournent alors vers l’étude de la formation des hydrates et les moyens de les éviter dans les pipelines. Depuis quelques années, les hydrates de méthane, notamment ceux présents dans le sous-sol, font de nouveaux l’objet d’importantes études dans des domaines très divers.
– Le rôle de ces hydrates de méthane dans les cycles climatiques. Lors des glaciations, du méthane est stocké sous forme d’hydrates de méthane qui peut être relâché dans l’atmosphère lors des périodes interglaciaires. Ces études portent tout à la fois sur le réchauffement climatique actuel mais aussi sur l’estimation de la quantité de méthane stocké dans ces hydrates au cours des temps géologiques.
– L’importance des hydrates de méthane comme facteur de déstabilisation des pentes sédimentaires. L’industrie pétrolière et gazière s’intéresse à des zones de plus en plus profondes nécessitant des installations de production et de transport sur le fond de l’eau. La présence massive d’hydrates doit être détectée et analysée en termes de risque géotechnique.
– Depuis la mise en évidence de ces hydrates dans les sédiments dès le début des années 1970, ils ont toujours intéressé les explorateurs et les producteurs de gaz naturel, en raison du volume considérable de méthane qu’ils représentent, même si les techniques de production actuelles sont complexes et coûteuses.
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climatology | gas production | gas exploration
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Ressources en gaz des hydrates de méthane
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3. Hydrates de méthane dans les milieux naturels
Les hydrates de méthane ne sont pas seulement des composés chimiques de laboratoire, du fait que leur domaine de stabilité est compatible avec les conditions de pression et de température que l’on rencontre sur Terre dans des milieux naturels.
3.1 Origines du méthane
Pour qu’il y ait formation d’hydrates de méthane, il faut la présence de quantités suffisantes de méthane. Ce méthane peut avoir deux origines (figure 6).
-
Origine biogénique
Les bactéries méthanogènes sont les seules bactéries anaérobies strictes qui produisent du méthane à partir de H2 + CO2 , formate, acétate, méthanol, méthylamines et alcools secondaires + CO2 . Les bactéries méthanogènes (classées dans le groupe des archées) sont très largement distribuées dans la nature en fonction de leur adaptation aux différentes conditions de température, pH et salinité, mais restent cependant confinées aux environnements strictement anaérobies (mares, marais, rizières, lacs, étangs, mers et océans, tractus digestif de l’homme et des animaux, digesteurs méthanogènes, dépôts d’ordures, sources chaudes, tapis d’algues en décomposition). Ces bactéries occupent la position terminale dans la dégradation anaérobie de la matière organique. Elles contribuent fortement à l’émission du méthane dans les couches superficielles des sédiments ainsi que l’atmosphère terrestre . La majeure partie du méthane contenu dans les hydrates de méthane serait d’origine biogénique.
-
Origine thermogénique
Le méthane peut aussi provenir de la transformation, par augmentation de la température et de la pression, lors de l’enfouissement de la matière organique contenue dans des roches riches en matière organique que les pétroliers appellent « roche-mère ». Ces roche-mères sont à l’origine...
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - World Energy Outlook - * - Agence Internationale de l’Énergie (2014) http://www.iea.org/bookshop/477-World_ Energy_Outlook_2014
-
(2) - HUREAU (G.), VIALLY (R.) - Nouvelles découvertes de pétrole et de gaz. - Fiche Panorama (2014) http://www.ifpenergiesnouvelles.fr/ Publications/Etudes-disponibles/Notes- de-synthese-Panorama/Panorama-2014
-
(3) - HUREAU (G.), VIALLY (R.) - Nouvelles découvertes de pétrole et de gaz conventionnels. - Fiche Panorama (2015) http://www.ifpenergiesnouvelles.fr/ Publications/Etudes-disponibles/Notes-de- synthese-Panorama/Panorama-2015
-
(4) - VIALLY (R.) - Hydrocarbures de roche-mère. - [BE 8 559] Revue Techniques de l’Ingénieur, oct. 2014 http://www.techniques-ingenieur.fr/res/pdf/ encyclopedia/42215210-be8559.pdf
-
(5) - HARRISON (S.E.) - Natural gas hydrates - (2010) http://large.stanford.edu/courses/2010 /ph240/harrison1/
-
...
ANNEXES
Organismes d’études sur les hydrates de gaz
Sugar Project (GEOMAR), Allemagne http://www.geomar.de/en/research/fb2/fb2-mg/projects/ sugar-2-phase/
Recorder, Canada https://csegrecorder.com/
IFREMER, les hydrates de gaz naturel, France http://wwz.ifremer.fr/grands_fonds/Les-enjeux/ Les-applications/Ressources-energetiques/Les-hydrates-de-gaz
École Nationale supérieure des Mines de Saint-Étienne, GAS HYDRATES DYNAMICS CENTER, France http://www.emse.fr/fr/transfert/spin/depscientifiques/ GENERIC/hydrates/
MH21 Research consortium, Japon http://www.mh21japan.gr.jp/english/
Arctic Gas Hydrate, environment and Climate, Norvège https://cage.uit.no/
GNS Science, Nouvelle-Zélande http://www.gns.cri.nz/Home/Our-Science/Energy-Resources/ Gas-Hydrates
Center for gas hydrate research (Heriot Watt Institute of Petroleum Engineering), UK http://www.pet.hw.ac.uk/research/hydrate/
Center for Hydrates Research (Colorado School of Mines), États-Unis http://hydrates.mines.edu/CHR/Home.html
U.S. Geological survey Gas hydrates Project, États-Unis http://woodshole.er.usgs.gov/project-pages/hydrates/...
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