 Introduction Généralités sur le sable bitumineux Les réserves mondiales du sable bitumineux Les méthodes de l’exploit...
Introduction          La hausse du prix de l’essence crée bien des tensions partout àtravers le monde. Les pays sont furie...
Généralités sur les sable bitumineux
Définition du sable bitumineux       Un sable bitumineux (ou bitumeux) est un mélange de bitume brut,qui est une forme sem...
Caractéristiques des sables bitumineux                               et de bitume         Les gisements de sables bitumine...
Les sables bitumineux sont des                                                                      sables non consolidés ...
Le bitume contenu dans les sables bitumineux a une densitéélevée, une très forte viscosité et une teneur élevée en métaux,...
Localisation de gisement de sable                       bitumineux dans le monde         Les sables bitumineux constituent...
On distingue : les sables                                            bitumineux de lOuest                                 ...
Utilisation du sable bitumineux       Vers la fin du 18 siècle les premiers européens arrivèrent dans le nord delAlberta, ...
Fabrication du Pétrole :              Au cours des années 1920, on a découvert quon pouvaitextraire efficacement le bitume...
Les réserves mondiales du Sable Bitumineux
Les principales réserves mondiales de sables bitumineux                    (entre 55165% des réserves connues)            ...
Les gisements de sables bitumineux du  Canada sont parmi les plus imposants de la planète. Ils renferment quelque 173 mill...
Situation géographique:   LAlberta est situé à l‘Ouest du    Canada et occupe une superficie    de 661 190 km².   Elle e...
Stratigraphie: La     strate    crétacée    est    recouverte  d’épaisseurs variables de graviers et sables  glaciaires e...
Les principaux gisements de bitume naturel d’Alberta                                 sont:Peace River:                    ...
Les sables bitumineux d’Alberta
Lorigine du pétrole léger à partir duquel les bitumes albertains se sont formés, deux hypothèses principales sont         ...
L’origine des sables bitumineux d’AlbertaL’âge des roches-mères qui ont donné le pétrole que l’on retrouve dans lessables ...
Coupe géologique montre localisation actuelle des sables          bitumineux du gisement Athabasca
Une fois expulsé de la roche source, le long des voies de migrations ou   dans les réservoirs peu profonds, le pétrole bru...
La biodégradationLaction microbienne sattaque principalement aux molécules légères, laissant en place les fractions       ...
Les caractéristiques des réservoirs                                                       Peace   Athabasca               ...
Sable Bitumineux dans la région Athabasca Les sables bitumineux de lAthabasca sont le plus important des trois dépôts de ...
Gisement de sable bitumineux                         d’Athabascaune couche de   40 160 m                                  ...
Gisement de sable bitumineux de Cold Lake                         RenfermeProfondeur                  201entre 400 et     ...
Gisement de sable bitumineux de Peace                               RiverProfondeur                                      1...
Exploitation des sables bitumineux au                        CanadaExtraction à                                Récupératio...
Techniques dextraction etvalorisation du bitume en pétrole brut
Plusieurs étapes suives pour obtenir le bitumeLes compagnies pétrolières exploitant les gisements de sables bitumineuxutil...
I- Exploitation et extraction à ciel ouvert :                    1ère étape : l’extraction des sables                     ...
:                            2ème étape : l’extraction du bitume                                                          ...
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Le procédé CSS (Cyclic Steam Simulation) :            Il consiste à utiliser un même puits        alternativement en injec...
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Contrairement au procédé CSS, la quantité de                    vapeur à injecter pour une production de bitume           ...
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La deuxième étape de la transformation, l’hydrocraquage, consisteà ajouter de l’hydrogène, afin d’obtenir des distillats d...
Enfin, la dernière étape, qui est l’hydrotraitement, repose sur le retrait des atomes de soufre, d’azote et d’oxygène, per...
L’impact des sables bitumineux sur climat et l’environnement
Lorsqu’on parle de l’exploitation des sables bitumineux,                   voici les principales étapes qui ont un impact ...
Environnement de canada Plus de 3 000 km2 de forêts ont déjà été détruits pour produire lepétrole a partir des sables bit...
Les maladies causées par las sables bitumineux: L’exploitation des sables bitumineux a manifestement aussi deseffets néfa...
conclusion Les sables bitumineux représentent une ressource stratégique pour leCanada, l’Amérique du Nord et le monde ent...
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Présentation1 sable bitumineux

  1. 1.  Introduction Généralités sur le sable bitumineux Les réserves mondiales du sable bitumineux Les méthodes de l’exploitation et l’exploration dessables bitumineux L’impact environnemental Conclusion
  2. 2. Introduction La hausse du prix de l’essence crée bien des tensions partout àtravers le monde. Les pays sont furieux, car les grandespuissances pétrolières, telle que l’Arabie Saoudite, sont parvenues à lesrendre dépendant de l’or noir. Ceci choquent plusieurs pays tel que les paysde nord américain qui tentent désespérément de trouver une solution afind’obtenir une certaine indépendance pétrolière. Après des années de recherche, les chercheurs ont finalement trouvéune solution pour remédier à la situation, de sorte que les États-Unis etle Canada soient de plus en plus indépendants en matière pétrolière. Cettesolution se nomme: les sables bitumineux. Ces gisements de sables seretrouvent principalement en Alberta. Malgré le fait que cette matière brute soit difficile à extraire,puisqu’il faut aller la chercher en profondeur en rasant la forêt boréal,cette exploitation est maintenant réalisable grâce à la technologie qui aénormément évoluée. Cette nouvelle façon d’extraire du pétrole peu sembler bienavantageuse, mais l’est-elle vraiment? Là est la question.
  3. 3. Généralités sur les sable bitumineux
  4. 4. Définition du sable bitumineux Un sable bitumineux (ou bitumeux) est un mélange de bitume brut,qui est une forme semi-solide de pétrole brut, de sable, dargile minérale etdeau. En d’autres mots, c’est un sable enrobé d’une couche d’eau surlaquelle se dépose la pellicule de bitume. Plus la pellicule de bitume estépaisse, meilleurs sont les sables bitumineux en termes de quantité depétrole extractible. Des sables bitumineux PHOTO: ALAIN ROBERGE, LA PRESSE
  5. 5. Caractéristiques des sables bitumineux et de bitume Les gisements de sables bitumineux se composent essentiellement desable quartzeux, de silt et d’argile, d’eau et de bitume, ainsi que de faiblesquantités d’autres minéraux tels que le titane, le zirconium, la tourmaline et lapyrite. Les proportions peuvent varier considérablement, mais les gisements onttypiquement la composition suivante: de 75 à 80 %de matière inorganique composée de 90 %de sable quartzeux; de 3 à 5 % d’eau; de 10 à 12% de bitume, la saturation en bitume variant entre zéro et 18 % en poids
  6. 6. Les sables bitumineux sont des sables non consolidés qui s’émiettent aisément sous la main. Le bitume se trouve dans les pores de la roche elle-même. chaque grain de sable est entouré d’une enveloppe ou pellicule d’eau d’environ 10 nanomètres d’épaisseur. La présence de cette couche d’eau autour des grains de sable facilite la récupération du bitume puisque les forces de liaison entre le bitume et l’eau sont de beaucoup inférieures à celles liant Schéma de la modélisation structurelle du sable bitumineux de l’eau aux grains de sable. l’Athabasca. L’eau dans le sable bitumineux se présente sous troisformes : eau pendulaire aux points de contact des grains, pellicule de -10 nm couvrant la surface des grains et eau captive dans les amas de fines. L’espace vide restant est occupé par le bitume.
  7. 7. Le bitume contenu dans les sables bitumineux a une densitéélevée, une très forte viscosité et une teneur élevée en métaux, sans compterune nette prédominance des molécules de carbone sur les moléculesd’hydrogène, à comparer aux bruts classiques (tableau). le bitume est unesubstance épaisse, noire et ressemblant au goudron, qui s’écouleextrêmement lentement. Comparaison des caractéristiques des pétroles bruts
  8. 8. Localisation de gisement de sable bitumineux dans le monde Les sables bitumineux constituent la plus grande richesse de pétroleaux mondes. Deux pays, le Canada et le Venezuela, possèdent ces gisementsaussi d’autres pays comme elle montre la carte. Leurs exploitations coûtentcher et nécessitent donc un prix du baril élevé comme actuellement ; il fautqu’il soit supérieur à 15 dollars US pour que l’extraction soit rentable.
  9. 9. On distingue : les sables bitumineux de lOuest canadien, sur lAfrique de lOuest, le Golfe de Guinée, les profondeurs du Golfe du Mexique, le sous-sol océanique en face du Brésil et lArctique. (Montréal, 7 décembre 2011 (Les News) par Alexandre Gagné).Carte de répartition de gisement de sable bitumineux dans le monde.
  10. 10. Utilisation du sable bitumineux Vers la fin du 18 siècle les premiers européens arrivèrent dans le nord delAlberta, ils découvrirent que les autochtones qui y vivaient utilisaient le bitumedes sables bitumineux mélangé à de la gomme des arbres pour assurerlétanchéité de leurs canots. Au début du 20 siècle on utilisait les sables bitumineux comme matériaude pavage expérimental; la route reliant la station CN de Jasper au pavillon duparc de Jasper a déjà été recouverte de sables bitumineux. De nos jours, lepétrole provenant de lexploitation des sables bitumineux fournit environ lamoitié des besoins quotidiens en pétrole du Canada.
  11. 11. Fabrication du Pétrole : Au cours des années 1920, on a découvert quon pouvaitextraire efficacement le bitume des sables bitumineux en traitant ces sablesavec de leau très chaude. On pouvait alors transformer le bitume extrait et enfaire du pétrole brut de synthèse en lui ajoutant de lhydrogène(hydrogénation) ou en lui enlevant de son excédent de carbone (cokéfaction). La première exploitation commerciale importante dextractionet de valorisation des sables bitumineux a vu le jour au cours des années 1960et 1970.
  12. 12. Les réserves mondiales du Sable Bitumineux
  13. 13. Les principales réserves mondiales de sables bitumineux (entre 55165% des réserves connues) lOuest Venezuela Canadien (Alberta)Des gisements de moindre importance: Mavuma en République Démocratique du Congo, la région russe de lOleniok en Sibérie orientale ou à Madagascar
  14. 14. Les gisements de sables bitumineux du Canada sont parmi les plus imposants de la planète. Ils renferment quelque 173 milliards de barils de pétrole brut répartis sur unesuperficie d’environ 140 000 kilomètres carrés Alberta
  15. 15. Situation géographique: LAlberta est situé à l‘Ouest du Canada et occupe une superficie de 661 190 km². Elle est localisée géographiquement entre :-la Colombie-Britannique à l‘Ouest.-la Saskatchewan à l‘Est.-le Montana au Sud.-les Territoires du Nord-Ouest auNord.
  16. 16. Stratigraphie: La strate crétacée est recouverte d’épaisseurs variables de graviers et sables glaciaires et de dépôts d’argile récents. Crétacée sup : schistes de la formation La Biche crétacé inf : grès de la formation de McMurray, surmontés de couches interstratifiées de sables et de schistes des formations de Clearwater. Le Dévonien supérieur : carbonates de la formation Slave Point/Fort Vermillion et des schistes marins des formations de Waterways et d’Ireton, au-dessus desquels on trouve les calcaires dolomitiques de la formation de Grosmont.
  17. 17. Les principaux gisements de bitume naturel d’Alberta sont:Peace River: Athabasca Rivière-la- Paix Cold Lake
  18. 18. Les sables bitumineux d’Alberta
  19. 19. Lorigine du pétrole léger à partir duquel les bitumes albertains se sont formés, deux hypothèses principales sont développées (Dunbar, 2009): La roche source Une sourcecorrespondrait aux continentale et proviendrait desschistes argileux de processus de la formation houillification Exshaw : une (transformation de la source organique tourbe en anthracite) dorigine marine survenus dans la région
  20. 20. L’origine des sables bitumineux d’AlbertaL’âge des roches-mères qui ont donné le pétrole que l’on retrouve dans lessables bitumineux de l’Alberta est encore mal connu mais il daterait au moinsJurassique.- le pétrole léger s’est formé dans les profondeurs du Bassin sédimentaire del’Ouest canadien, dans des formations de l’époque pré-crétacée, et a migrésur de grandes distances vers l’emplacement actuel des gisements.•L’Office nationale d’énergie au Canada pense que:le pétrole de la formation d’Athabasca a migré sur au moins 360 kilomètres.Et celui de Peace River sur au moins 80 kilomètres.
  21. 21. Coupe géologique montre localisation actuelle des sables bitumineux du gisement Athabasca
  22. 22. Une fois expulsé de la roche source, le long des voies de migrations ou dans les réservoirs peu profonds, le pétrole brut peut subir diverses modifications dans sa composition. Parmi les processus responsables de ces altérations: «water la washing» ou lebiodégradation déparaffinage la maturation évaporation thermique
  23. 23. La biodégradationLaction microbienne sattaque principalement aux molécules légères, laissant en place les fractions lourdes et complexes. Les pétroles ainsi dégradés deviennent : -plus visqueux- plus riches en souffre, en résines, en Asphaltènes et en métaux lourds.
  24. 24. Les caractéristiques des réservoirs Peace Athabasca Cold Lake River -Des carbonates de- le bitume s’y la périodetrouve dans des mississipiennecarbonates du Du grès du Crétacé. - Des grès duDévonien et du grès Permien et dudu Crétacé; Crétacé;
  25. 25. Sable Bitumineux dans la région Athabasca Les sables bitumineux de lAthabasca sont le plus important des trois dépôts de bitume de lAlberta, au Canada . Ils tiennent leur nom de la rivière Athabasca qui passe au cœur de la région. Profil géologique de la région de l’Athabasca et disposition du dépôt de sables bitumineux
  26. 26. Gisement de sable bitumineux d’Athabascaune couche de 40 160 m Plusdépaisseur qui important:1370repose sur une milliards de plaque Le réservoir se barils de bitume relativement brut très plate formée situe dans la visqueux. de calcaire formation de McMurray ( 0 et 600 m).
  27. 27. Gisement de sable bitumineux de Cold Lake RenfermeProfondeur 201entre 400 et milliards Moins 700m barils de important bitume brut
  28. 28. Gisement de sable bitumineux de Peace RiverProfondeur 129entre 400 et Moins milliards de 700m important barils de bitume brut
  29. 29. Exploitation des sables bitumineux au CanadaExtraction à Récupérationciel ouvert in situ
  30. 30. Techniques dextraction etvalorisation du bitume en pétrole brut
  31. 31. Plusieurs étapes suives pour obtenir le bitumeLes compagnies pétrolières exploitant les gisements de sables bitumineuxutilisent deux procédés dextraction du bitume naturel à partir des dépôts:lexploitation et lextraction à ciel ouvert (ou exploitation minière) et larécupération in situ
  32. 32. I- Exploitation et extraction à ciel ouvert : 1ère étape : l’extraction des sables creuser une retirer la couche carrière pourLes gisements les superficielle de atteindre les plus proches de terre arable, gisements et la surface extraire les sables Le sable est ensuite transporté aux usines d’extraction du bitume. Tombereau utilisé pour le transport des sables bitumineux
  33. 33. : 2ème étape : l’extraction du bitume Le bitume se sépare du sable et se lie aux bulles d’air créant ainsi une placer le sable bitumineux forme de mousse dans des centrifugeuses contenant 65% de pétrole, (tambours rotatifs) et à le 25% d’eau et 10% de mélanger avec de l’eau solides. chaude la mousse est envoyée vers des unités de le bitume flotte à la traitement pour réduire la surface, ce qui permet teneur en eau et en de le récupérer avec un déchets solides du bitume pourcentage de 88 à avant son passage en 95% unité de valorisation
  34. 34. II-extraction in situ ou thermique L’extraction in situ permet de récupérer du bitume à des profondeurs supérieures à 100 mètres Il existe deux procédés permettant l’extraction in situ :Steam Assisted Gravity Cyclic Steam Drainage (SAGD) Simulation (CSS)
  35. 35. Le procédé CSS (Cyclic Steam Simulation) : Il consiste à utiliser un même puits alternativement en injection de vapeur et extraction de bitume. La vapeur liquéfie le bitume et rend le pompage possible. Cette technique permet un taux de récupération de 20-25% du bitume
  36. 36. Pour le SAGD (Steam Assisted Gravity Drainage: ou drainage par gravité au moyen de vapeur),deux puits horizontaux sont forés l’un au-dessus de l’autre injecter de la vapeur par le puits supérieur pour fluidifier lebitume, celui-ci s’écoule alors par gravité jusqu’au puits inférieur, d’où il est pompé vers la surface. Schémas du procédé de séparation gravitaire stimulée par injection de vapeur
  37. 37. Contrairement au procédé CSS, la quantité de vapeur à injecter pour une production de bitume donnée est moindre ce qui améliore le bilan énergétique. L’extraction in situ se fait de plus en plus depuis l’an 2000. Le bitume récupéré in situ en 2000 représentait 40 000 m³ tandis qu’en 2006, le bitume récupéré par cette technique atteignait les 75 000 m³ Aujourd’hui, un peu plus de 12% du bitume est récupéré par l’extraction in situ et d’années en années, cette proportion augmenteraLe grand désavantage relié à cette méthode d’extraction repose sur le fait qu’elle est très coûteuse mais aucun impact environnemental n’est connu pour l’instant.
  38. 38. est donc la transformation du bitume, qui se fait de différentes façons: Deux méthodes sont possibles pour rendre le bitume vendable: La plus simple est de le mélanger avec environ 30% dhydrocarbures légers (condensas de gaz naturel ou naphta), qui viennent en quelquesorte remplacer les hydrocarbures courts quil manque à cette forme de pétrole. La seconde méthode, qui est plus complexe, consiste à convertir le bitume en syncrude . le bitume est composé de beaucoup trop de carbone, mais pas assez d’hydrogène.Il faut donc transformer chimiquement le bitume, pour obtenir un mélange dhydrocarbures proche dun pétrole brut de bonne qualité Les techniques sapparentent à celles employées pour améliorer les fiouls résiduels des raffineries
  39. 39. Les techniques sapparentent à celles employées pour améliorer les fiouls résiduels des raffineries: la cokéfaction consiste à extraire le carbone par procédé thermique Se fait a l’aide de grosses fournaises, appelées coqueurs, le bitume est chauffé à 468-498 C, ce qui entraîne le craquage des fractions lourdes, produisant ainsi des fractions plus légères (l’essence, les gaz combustibles et le coke de pétrole.)l’aide d’un solvant (dés asphaltage) ou autres produits chimiques.Le dés asphaltage repose sur le principe de la déstabilisation du bitume enprésence de solvants tel que le propane ou d’autres hydrocarbures légers. Lescomposés lourds et les composés légers se séparent selon leur différence desolubilité vis-à-vis le solvant utilisé,
  40. 40. La deuxième étape de la transformation, l’hydrocraquage, consisteà ajouter de l’hydrogène, afin d’obtenir des distillats de meilleure qualité L’hydrocraquage permet d’augmenter la production des liquides et de réduire les niveaux d’émission de dioxyde de soufre De plus, cette étape nécessite beaucoup d’énergie
  41. 41. Enfin, la dernière étape, qui est l’hydrotraitement, repose sur le retrait des atomes de soufre, d’azote et d’oxygène, permettant l’amélioration des caractéristiques moléculaires des hydrocarbures Le résultat est un syncrude léger et pauvre en soufre, qui, à linverse dun mélange naphta-bitume, peut être utilisé par nimporte quelle raffinerie L’hydrotraitement nécessite des installations d’usines qui sont très coûteuses, permettant la fabrication d’hydrogène, le lavage de gaz sulfureux et la récupération du soufre.
  42. 42. L’impact des sables bitumineux sur climat et l’environnement
  43. 43. Lorsqu’on parle de l’exploitation des sables bitumineux, voici les principales étapes qui ont un impact important sur les écosystèmes Extraction Séparation Traitement L’impact sur L’impact sur L’impact sur sol l’eau l’air Les contaminants •Dioxyde de carbone Les résidus des sables environnementaux et les (CO2); bitumineux et les eauxcomposés toxiques les plus •Composés organiques associées sont chargés deimportants dans les dépôts volatils (COV); bitume résiduels, et serontde sables bitumineux et les •Oxyde d’azote (NO); par conséquent en contactbassins de résidus, sont les •Oxyde de soufre (SOX). avec les eaux souterraines acides naphténiques. et les eaux de surface.
  44. 44. Environnement de canada Plus de 3 000 km2 de forêts ont déjà été détruits pour produire lepétrole a partir des sables bitumineux Des rivières sont détournées et polluées pour fournir les énormesquantités d’eau nécessaires à lextraction et à lexploitation des sablesbitumineux. Les mines à ciel ouvert ont créé d’immenses lacs de déchets miniers. La production dun baril de pétrole issu des sables bitumineux esttrois à cinq fois plus émettrice de gaz à effet de serre quun baril depétrole conventionnel.
  45. 45. Les maladies causées par las sables bitumineux: L’exploitation des sables bitumineux a manifestement aussi deseffets néfastes sur les communautés locales. Au Canada, les taux de cancers et d’autres maladies comme lasclérose en plaque ou le lupus ont augmenté chez les communautés desPremières Nations de Fort Chipweyan, qui vivent en amont de cesmines. C’est pourquoi elles luttent contre toute expansion de leurexploitation et contre le mépris persistant du gouvernement d’Alberta.
  46. 46. conclusion Les sables bitumineux représentent une ressource stratégique pour leCanada, l’Amérique du Nord et le monde entier. Le Canada relève les défis associés à l’exploitation de cette ressourceen s’engageant sur le plan politique à l’exploiter de façon responsable, aumoyen de l’application de règlements et de l’innovation technologique. Les sables bitumineux dAlberta sont une grosse source de pollution.Ils polluent plus lenvironnement en dioxyde de carbone que mêmecertains pays dEurope.
  47. 47. Merci pour votre attention

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