Stockage souterrain des hydrocarbures dans le monde

stockage
(Photo : https://www.gazprom-energy.fr)

Le but de cette première partie d’un article sur « Le stockage des hydrocarbure dans le monde et les opportunités pour la Tunisie » est de présenter aux décideurs, ainsi qu’à nos concitoyens, quelques éléments techniques préliminaires et simplifiés sur les différents types de stockage souterrain.

Depuis la réunion de l’OPEP et ses partenaires, en ce début mars 2020, et son échec du fait du différend qui a opposé l’Arabie Saoudite et la Russie. Et ce, concernant la diminution de la production de pétrole, en vue de maintenir le prix du baril. Celui-ci n’a cessé de dégringoler, pour s’effondrer dès le 20 avril. Malgré la promesse de l’OPEP et de la Russie de diminuer leur production graduellement jusqu’à 20 Mb/j. Alors la question du stockage, et notamment le stockage souterrain, se pose de nouveau.

En effet, le prix de la référence Brent est en dessous de la barre des 20$ le baril, pour être coté à 18$. Quant au West Texas Intermediate, le WTI américain, du fait de la spéculation, son prix pour livraison en mai, était négatif pour la première fois!

Baisse historique des hydrocarbures et stockage

D’ailleurs, le prix du gaz a suivi le même trend. Il se vendait à moins de 2$/MBtu aux USA, et entre 3.5 $ et 4.5/MBtu en Europe. Ceci est dû principalement au ralentissement de l’économie mondiale. Et ce du fait de la pandémie de Covid-19. Mais également de l’abondance de l’offre mondiale par rapport à la demande, qui avoisine les 25 à 30 Mb/j. Ainsi qu’à la quasi saturation des stockages, y compris les stockages souterrains. Et ce, dans la plupart des pays importateurs et grands consommateurs de pétrole et de gaz.

Car, rappelons qu’en début d’année, le prix du baril Brent était voisin de 60 $ et celui du gaz se situait en Europe, entre 5 et 6 $/MBtu!

Devant cette situation et cette manne pour les pays importateurs, beaucoup de nos concitoyens se sont posé la question de savoir si notre pays en a pleinement profité. Et s’il y a suffisamment de stockage.

Effectivement, la réponse est positive. Dans la mesure où notre pays dispose d’une réserve de produits pétroliers de deux à trois mois de consommation. La Tunisie importe du pétrole « spot » au prix courant. Ce qui s’est reflété dans la diminution, fut elle modeste, du prix des carburants à la pompe.

Toutefois, la Tunisie aurait pu en profiter davantage; si elle disposait de stockage supplémentaire, en particulier de stockages souterrains. Où l’on peut stocker en grandes quantités non seulement les produits raffinés; mais aussi le pétrole brut ainsi que le gaz, dont le prix varie généralement dans le même sens que celui du pétrole.

A cet égard, notons que la Tunisie importe environ 60%, voire plus, de ses besoins en hydrocarbures liquides ou gazeux. L’Algérie est notre seul fournisseur en gaz!

Objectifs du stockage souterrain profond

Fig,1, Différents types de stockage souterrain des Hydrocarbures

Alors, le stockage du pétrole, du gaz ou des produits raffinés, devient avant tout une nécessité stratégique (Strategic Petroleum Reserve). Il s’est largement développé, en particulier aux USA et en Europe. Surtout après l’embargo de l’OPEP en 1973, suite à la guerre de Ramadan (Kippour), entre les pays arabes et Israël.

Ainsi, il vise à garantir une indépendance énergétique pour deux à trois mois. Voire plus, en cas d’aléas du marché pétrolier ou gazier. De plus, le stockage permet aussi de réguler le marché local. En particulier lors des variations saisonnières et des changements climatiques. Afin de profiter des variations du prix des hydrocarbures, comme c’est le cas en cette période.

Le stockage souterrain peut enfin, s’inscrire dans la transition énergétique. Dans la mesure où les énergies renouvelables sont intermittentes et ne peuvent pas (encore) être stockées. Et ce, quand les sources (soleil ou vent) ne sont pas présentes. On peut distinguer essentiellement trois techniques de stockage souterrain profond.

Le stockage en couche aquifère ou « déplétée »

Il s’agit d’une structure, généralement forée pour l’exploration du pétrole ou du gaz. Mais dans laquelle on n’a trouvé que de l’eau salée, avec ou sans quelques indices d’hydrocarbures (Fig.1a).

Alors, le gaz est ici injecté au sein d’un aquifère recouvert d’une roche imperméable interdisant toute migration du gaz vers la surface. Le site est en général sélectionné dans une structure géologique spécifique. Elle est susceptible de piéger le gaz stocké et d’éviter qu’il ne migre latéralement. Injecté à une pression supérieure à celle de l’eau qui sature les pores de l’aquifère, le gaz peu miscible (au moins à court terme) va alors repousser cette eau et la remplacer.

Le premier stockage de ce type a été réalisé en 1946 aux États-Unis (Kentucky). Il en existe actuellement environ 90 dans le monde, principalement aux États-Unis, en Russie et en France. La France a en effet majoritairement opté dans le passé pour ce type de stockage souterrain (Fig.4). Le premier d’entre eux date de 1956 et 13 sont en service actuellement. Ils représentent un volume utile total voisin de 11 milliards de m3 de gaz.

Puis, le stockage en couche « déplétée » ou épuisée consiste à reprendre des anciens gisements de pétrole et/ou de gaz. A savoir ceux qui ont été complètement (ou partiellement) épuisés. Alors, on y injecte du pétrole du gaz ou des produits pétroliers (Fig.1a). Actuellement, dans le monde, environ 76% des stockages de gaz naturel sont de ce type (un peu moins de 500). Contrairement aux USA, cette technique est peu utilisée en France, du fait de la rareté des gisements « déplétés » disponibles (Fig.4).

Les techniques de stockage en cavité saline de dissolution

Ensuite, il existe la technique du stockage en cavité de dissolution (ou cavité saline). Elle consiste à créer par dissolution à l’eau douce (lessivage) une « caverne » souterraine de grande taille. Et ce, dans une roche évaporitique (Nacl, Kcl, ..), en particulier le sel gemme (Fig.1b &2).

Les propriétés physiques et chimiques de cette roche en font un milieu particulièrement adapté au stockage de produits pétroliers liquides, liquéfiés ou gazeux. Grâce à notamment sa porosité négligeable, son imperméabilité, sa grande solubilité à l’eau et ses caractéristiques mécaniques favorables. Le soutirage pouvant être rapide, ces stockages sont souvent utilisés pour répondre à des pics de demande. La première réalisation date que de 1961 pour le gaz (Michigan, États-Unis); et de quelques années plus tard pour le pétrole (Covington, Mississippi, États-Unis).

En France, ces cavités sont utilisées pour y stocker du gaz naturel, des hydrocarbures liquides, des hydrocarbures liquéfiés et certains produits chimiques à destination industrielle (éthylène, propylène). Ces sites comportent au total 78 cavités. Elles se situent entre 300 et 1 500 mètres de profondeur; pour un volume total d’environ 23 millions de m3. Ils permettent de stocker environ 14 millions de m3 d’hydrocarbures liquides ou liquéfiés et deux milliards de m3 de gaz naturel.

Si le volume d’une cavité de dissolution dépassait rarement quelques centaines de milliers de m3 dans le passé; la tendance actuelle est de réaliser des cavités de très grand volume pouvant dépasser le million de m3.

Les techniques de stockage en galerie ou en mine abandonnée

Dans ce cas de figure, ce sont des cavités créées artificiellement ou « minées », en creusant une galerie non revêtue dans la roche (Fig1c, 3&4). La gamme de profondeur de ces cavités est généralement faible. En France, celle-ci va de 80 à 150 mètres. On trouve actuellement une centaine de stockages en cavités minées dans le monde. Ils sont utilisés principalement pour du GPL ou d’autres produits liquides. Ils sont majoritairement situés aux États-Unis, en Scandinavie, en France, en Corée du Sud, en Chine et au Japon. Il existe actuellement en France quatre sites de stockage en cavités minées; comprenant au total neuf cavités de stockage. Celles-ci sont utilisées pour stocker du GPL (propane, butane), dont la plus ancienne, a été mise en service en 1966.

En outre, il existe quelques stockages en mine abandonnée (Fig.1d). Cette solution pose souvent des problèmes d’absence d’étanchéité, d’activité bactérienne… Un seul stockage de ce type a été réalisé en France, dans l’ancienne mine de fer. Puis, il a été abandonné. Ce type de stockage est rarement utilisé de par le monde. Ces deux types de stockage en cavité sont relativement moins utilisés.

Les coûts du stockage

Enfin, les coûts varient en fonction d’un certain nombre de paramètres (type de stockage, profondeur, volume, etc ). Cependant, le stockage souterrain reste toutefois nettement inférieur au stockage aérien. Par exemple, en France, le coût du stockage en cavités salines du pétrole ou des produits pétroliers, se situe entre 30€ et 70€/m3. Alors qu’il varie entre 75€/m3 et 150€/m3 pour le stockage en surface. De même pour le GPL, ses coûts sont de 75-150 €/m3 en cavité saline et de 450-600 €/m3 en bacs aériens. Quant au stockage du gaz en aquifère profond, le coût se situe entre 0,15 €/m3 et 0.30 €/m3.

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Ali Gaaya
Mr Gaaya est doublement diplômé en tant qu’ingénieur Géologue et Géophysicien de l’Institut Français du Pétrole, et a occupé durant sa longue carrière, divers postes de responsabilités Techniques et Managériales en Exploration et Production Pétrolières. Il a occupé la fonction de Directeur Exploration dans diverses Sociétés Nationales et Internationales, dont la Serept, Etap, Elf-YTotal, PA Resources et Teico. Il a travaillé pendant 10 ans dans diverses filiales de Elf-Total, en Norvège, aux Pays-Bas et en France, et acquis une grande expérience des Provinces Pétrolières de la Mer du Nord, de l’Afrique du Nord et de l’Ouest. Il est l’auteur de nombreuses publications scientifiques et techniques et participe en tant que conférencier à de nombreux congrès nationaux ou internationaux. Depuis 2000, Mr Gaaya est Consultant international en Géosciences Pétrolières. Par ailleurs, Mr Gaaya donne aussi des cours en Géophysique appliquée et en Exploration et Développement des Hydrocarbures non conventionnels dont le « Pétrole et Gaz de Schiste », dans diverses Ecoles et Organismes de formation d’Ingénieurs, et est Membre de diverses Associations Professionnelles et Sociales, Nationales et Internationales, telles que l’Atpg, l’Aas ou l’Eage.

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