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Article

1 - FLUIDES

2 - PROCÉDÉ DE TRAITEMENT

3 - ARCHITECTURE DES CHAMPS À GAZ

4 - GAZODUCS DE GAZ TRAITÉS

5 - PRODUCTION DE GNL PAR UNITÉ FLOTTANTE

6 - CONTEXTE SÉCURITAIRE ET ÉCONOMIQUE

  • 6.1 - Contexte de la sécurité
  • 6.2 - Contraintes économiques

7 - CONCLUSION

8 - GLOSSAIRE

Article de référence | Réf : BE8563 v1

Fluides
Production de gaz naturel en mer

Auteur(s) : Jean-François SAINT-MARCOUX

Date de publication : 10 juil. 2017

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RÉSUMÉ

En 2015, la production gazière offshore s’élevait à environ 800 milliards de mètres cube soit environ 20 % de la production mondiale. Le gaz naturel produit provient soit du gaz associé à la production de pétrole, soit de grands champ à gaz proprement dits. Les moyens d’assurer le transport du gaz sur des grandes distances (unités de liquéfaction et gazoducs régionaux) sont plus onéreux et consommateurs d’énergie que ceux du pétrole. Toutefois, la production de gaz offshore a suivi l’évolution vers les grandes profondeurs de la production gazière avec des unités de production par 2400 m de fond. On peut même avancer que la production sans unité fixe ou flottante par grand fond a pris de l’avance pour le gaz naturel par rapport au pétrole.

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ABSTRACT

Offshore Gas Production

In 2015 offshore natural gas production was 800 billion cubic meters, about 20% of world gas production. Natural gas comes either from associated gas produced along with oil, or from large natural gas fields. Transporting natural gas over large distances (gas liquefaction plants or large trunklines) is significantly costlier, and requires more energy than transporting oil. However, offshore gas production has followed the trend toward deepwater, with gas production units at 2400 m water depth. We can note that deepwater riserless drilling is now more advanced for natural gas than for oil.

Auteur(s)

INTRODUCTION

La production totale annuelle de gaz naturel était en 2015 de 3 500 milliards de m3, (CEDIGAZ, 2016) dont environ 20 % produits offshore. En termes d’énergie primaire, le gaz naturel produit a représenté en 2015, 3,1 Gtep (Giga tonnes d’équivalent pétrole), soit autant que les trois-quarts de l’énergie primaire fournie par le pétrole (4,3 Gtep). Le gaz naturel est souvent opposé au pétrole, tout aussi naturel, alors que ces deux sources d’énergie présentent de multiples points communs. Pétrole et gaz naturel sont le plus souvent présents conjointement. Certains gisements sont exploités uniquement pour la production de gaz naturel, mais une part importante de la production de gaz naturel, environ la moitié, provient de la séparation en une phase gazeuse et une phase liquide (ou huile) de la production d’un même gisement.

D’une façon générale, le gaz, beaucoup moins facile à stocker que le pétrole, était valorisé en janvier 2017 aux États-Unis (Henry hub) à un prix trois fois inférieur à celui du pétrole sur la base de la même quantité de chaleur produite. Encore faut-il distinguer des marchés différents suivant les différentes zones de consommation, les cours du gaz aux Henry hub (États-Unis) sont ainsi, restés depuis 2015, inférieurs de moitié à ceux au Japon, pourtant premier consommateur mondial. Faute d’un bassin de consommation, certains gisements gaziers ne sont pas suffisamment importants et peuvent rester inexploités (stranded gas).

En ce qui concerne l’offshore, on est amené à considérer les activités distinctes suivantes :

  • la production sur champ de gaz humide et de gaz à condensat ;

  • la production du gaz associé à la production d’huile ;

  • les trains de liquéfaction flottants qui permettent de réduire pour le gaz, à la façon des unités flottantes de production stockage et expédition (FPSO) pour le pétrole, le coût des infrastructures ;

  • les interconnexions entre producteurs et consommateurs par des gazoducs de fort diamètre de l’ordre de 1 m (42 à 48 inch), le gaz étant en général du gaz sec, préalablement déshydraté.

Le gaz naturel est à la fois une matière première pour l’industrie pétrochimique et un combustible. En tant que combustible, il produit du CO2 mais environ 25 % de moins que le pétrole pour la même énergie calorifique produite. De plus, du fait de sa souplesse d’utilisation, les centrales au gaz naturel peuvent prendre rapidement le relais des énergies renouvelables intermittentes.

Le gaz naturel contient principalement du méthane, lui-même un gaz à fort effet de serre : sa diffusion dans l’atmosphère doit être évitée.

Du fait de la faible densité du gaz, la hauteur hydrostatique de la colonne de gaz dans le puits est faible et les pressions en tête de puits sont couramment de 100 à 200 bar et peuvent même aller très au-delà. Sur les champs à gaz par faible profondeur d’eau, il n’est pas rare de trouver des arbres de Noël en 7-1/16 inch (0,18 m), dont le diamètre est plus important que ceux des puits à huile.

Les zones géographiques où l’on produit du gaz offshore sont la Norvège, les États-Unis, l’Indonésie, la Russie, la Malaisie, l’Iran, le Qatar et le Canada. La zone couverte par les interconnexions gazières est sensiblement plus large.

La problématique de la production de gaz recouvre :

  • l’importance de la sécurité des personnes et de la préservation de l’environnement ;

  • la concurrence avec les autres formes de production d’hydrocarbures et en particulier avec la production à terre des hydrocarbures de roche mère et notamment du gaz de schiste aux États-Unis .

Plusieurs aspects de l’offshore ne sont pas traités dans cet article, notamment le forage, la sismique et la géotechnique marine et les activités de construction.

Le lecteur trouvera en fin d’article un glossaire des termes. Les valeurs en unités américaines, dont l’utilisation reste courante dans le domaine gazier, sont données en italique après les valeurs en unités SI.

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KEYWORDS

gas field   |   trunklines   |   subsea lines

DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-be8563


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1. Fluides

1.1 Gaz

Les gaz produits sont traditionnellement  classés en gaz sec, gaz humide et gaz à condensat (tableau 1).

Les gaz secs sont souvent des gaz déjà traités. Ils contiennent relativement peu d’hydrocarbures plus lourds que le méthane. Les gaz humides et les gaz à condensat sont produits sur les champs à gaz. Le gaz associé produit sur les champs d’huile est celui qui contient les fractions les plus lourdes.

Le méthane constitue le composant principal de ces gaz. Il est d’usage de définir un hydrocarbure gazeux par le ratio de sa masse molaire à celle de l’air (0,55 correspond au méthane pur). De nombreux ouvrages présentent les propriétés physiques et thermodynamiques des hydrocarbures gazeux en fonction de ce ratio  .

Les gaz acides des gisements (CO2  , H2S) se concentrent dans la phase gazeuse et peuvent nécessiter des précautions particulières, surtout dans le cas de l’H2S, qui est toxique. Le gaz naturel produit est en général saturé en eau aux conditions de pression et de température du réservoir.

La pression de sortie des puits à gaz n’est pas diminuée de la hauteur hydrostatique du liquide comme dans le cas d’une production de pétrole. Il en est de même de la pression comme vanne fermée de l’arbre de Noel (shut-in pressure). Aussi, la pression en tête des puits de gaz est en général élevée, tout au moins en début d’exploitation.

...

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BIBLIOGRAPHIE

  • (1) - ARNOLD (K.S.) -   Surface production operations – Design of gas-handling systems and facilities.  -  Gulf Publishing, Houston, vol. 2 (1989).

  • (2) - BEHAR (E.R.) -   Natural gas thermodynamics.  -  Les 1res rencontres scientifiques de l’IFP, Insitut Français du Pétrole, Rueil Malmaison (1989).

  • (3) - BIRKELAND (B.B.) -   Gulfaks subsea compression – Subsea commissioning, start-up and operational experiences (OTC 27159).  -  Offshore Technology Conference, Houston (2016).

  • (4) - BJERKREIM (B.H.) -   Ormen lange subsea compression pilot (OTC 18969).  -  Offshore Technology Conference, Houston (2007).

  • (5) - CARPENTER (C.) -   Floating liquefied natural gas comes of age.  -  Journal of Petroleum technology, p. 107-109, avr. 2015.

  • (6) - CEDIGAZ -   Natural gas in...

1 Sites Internet

ALLSEAS – Entrepreneur Offshore International http://allseas.com

Colorado Center For Astrodynamic Research, Université du Colorado à Boulder, Observations spatiales des océans https://www.colorado.edu/ccar/research

Gulfbase – Données sur le Golfe du Mexique http://gulfbase.org/facts.php

IFPEN – IFP Énergies nouvelles : information sur les hydrocarbures et les différentes sources d’énergie http://www.ifpenergiesnouvelles.fr

INTECSEA – Posters téléchargeables révisés annuellement...

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