Éd. Technip
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Disponible - 621.29 ROJ
Niveau 3 - Techniques
Le gaz naturel : de la production aux marchés
Résumé
Présentation synthétique des différents aspects, économiques, scientifiques et techniques existant dans les étapes de la chaîne gazière, depuis le gisement jusqu'au terminal de réception.
- Contributeur(s)
- Éditeur(s)
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Date
- 2013
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Notes
- Notes bibliogr. Index
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Langues
- Français
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Description matérielle
- 1 vol. (XXII-497 p.-[6] p. de pl.) : ill. en noir et en coul., couv. ill. en coul. ; 24 cm
- Sujet(s)
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ISBN
- 978-2-7108-1013-1
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Indice
- 621.29 Autres sources d'énergie
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Quatrième de couverture
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Le gaz naturel
De la production aux marchés
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Tables des matières
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Le gaz naturel
De la production aux marchés
Alexandre Rojey
Technip
- PréfaceV
- Présentations des auteursVII
- RemerciementsIX
- AbréviationsXI
- Chapitre 1
Le gaz naturel, une énergie d'utilisation récente - 1.1 Les fondamentaux du gaz naturel 1
- 1.1.1 Historique : un essor récent1
- 1.1.2 L'origine du gaz naturel4
- 1.1.3 Les différents types de gaz naturel et leur composition5
- 1.1.3.1 Gaz conventionnels6
- 1.1.3.2 Gaz non conventionnels6
- 1.1.4 Composition du gaz naturel7
- 1.2 Les réserves et ressources de gaz naturel 9
- 1.2.1 Définition des réserves et ressources9
- 1.2.2 Les réserves et ressources mondiales10
- 1.2.3 Répartition géographique des réserves prouvées11
- 1.2.4 Évolution de la nature des réserves14
- 1.2.4.1 Éloignement des réserves14
- 1.2.4.2 Conditions d'exploitation de plus en plus difficiles15
- 1.2.4.3 Concentration dans un petit nombre de champs géants16
- 1.2.5 Répartition géographique des ressources de gaz17
- 1.2.5.1 Ressources de gaz conventionnel18
- 1.2.5.2 Ressources de gaz non conventionnel20
- 1.3 La part du gaz dans les réserves d'énergies non renouvelables 21
- 1.4 La production gazière 22
- 1.4.1 La production gazière dans le monde22
- 1.4.2 La production gazière par région22
- 1.4.3 Les perspectives de la production gazière mondiale25
- 1.4.4 Évolutions potentielles de la production par région26
- 1.4.4.1 Tendances générales26
- 1.4.4.2 Diminution de la part relative de l'OCDE27
- 1.4.4.3 Rôle toujours prépondérant de la CEI et du Moyen-Orient28
- 1.4.4.4 Montée en puissance de la Chine et de l'Inde28
- 1.4.4.5 Arrivée de nouveaux producteurs/nouvelles zones de production28
- 1.4.4.6 Incertitude sur les développements en Arctique29
- 1.5 La production de gaz non conventionnel 30
- 1.5.1 Développement dans le monde30
- 1.5.2 Production par pays31
- 1.5.3 L'investissement nécessaire33
- 1.6 Conclusion 34
- Chapitre 2
Le gaz non conventionnel - 2.1 Introduction 37
- 2.2 Gisements de gaz de faible perméabilité 40
- 2.2.1 Réservoirs gréseux40
- 2.2.2 Répartition géographique41
- 2.2.3 Exploitation41
- 2.3 Gaz de schiste 43
- 2.3.1 Réservoirs de roche-mère43
- 2.3.2 Production de gaz de schiste par fracturation hydraulique44
- 2.4 Gaz de houille 45
- 2.4.1 Origine45
- 2.4.2 Exploitation47
- 2.5 Hydrates 48
- 2.5.1 Formation des hydrates à l'état naturel48
- 2.5.2 Localisation des gisements d'hydrates49
- 2.5.3 Exploitation des gisements d'hydrates52
- 2.6 Aquifères profonds 53
- 2.7 Biogaz 54
- 2.8 Conclusion 55
- 2.9 Notations 56
- Chapitre 3
Formation du gaz naturel - 3.1 Introduction 61
- 3.1.1 Le gaz naturel dans les conditions géologiques61
- 3.1.2 Diversité de la composition des gisements de gaz naturel66
- 3.2 Origine des constituants du gaz naturel 69
- 3.2.1 Hydrocarbures69
- 3.2.1.1 Gaz bactérien70
- 3.2.1.2 Gaz thermique70
- 3.2.1.3 Gaz inorganique81
- 3.2.2 Constituants non hydrocarbures81
- 3.2.2.1 Constituants majeurs82
- 3.2.2.2 Constituants mineurs84
- 3.2.2.3 Constituants en traces84
- 3.3 Formation des gisements de gaz naturel 86
- 3.3.1 Généralités86
- 3.3.2 Gisements de gaz thermique88
- 3.3.3 Gisements de gaz non conventionnels90
- 3.3.4 Gisements de gaz bactérien92
- 3.4 Réserves de gaz en fonction de l'âge géologique des gisements 94
- 3.5 Conclusion 96
- 3.6 Notations 96
- Chapitre 4
Propriétés physico-chimiques du gaz naturel - 4.1 Introduction 99
- 4.2 Nature et caractérisation des différents types de gaz 100
- 4.2.1 Définitions100
- 4.2.2 Gaz sec et gaz humide102
- 4.2.3 Gaz à condensat103
- 4.2.4 Gaz associé104
- 4.3 Échantillonnage 106
- 4.3.1 Modes d'échantillonnage106
- 4.3.2 Choix et conditionnement du puits. Échantillonnage des gaz à condensat108
- 4.3.3 Mesures effectuées pendants l'échantillonnage109
- 4.4 Composition chimique du gaz naturel109
- 4.4.1 Nature des constituants présents dans le gaz naturel109
- 4.4.2 Analyse de la composition111
- 4.5 Propriétés volumiques116
- 4.5.1 Densité et masse volumique116
- 4.5.2 Compressibilité d'un gaz sec116
- 4.5.3 Étude PVT d'un gaz à condensat119
- 4.5.3.1 Étude à masse constante121
- 4.5.3.2 Étude différentielle à volume constant123
- 4.6 Viscosité et conductivité thermique 125
- 4.6.1 Mesure de la viscosité125
- 4.6.2 Viscosité des hydrocarbures gazeux purs126
- 4.6.3 Viscosité des mélanges gazeux127
- 4.6.4 Mesure de la conductivité thermique130
- 4.6.5 Estimation de la conductivité thermique131
- 4.7 Tension superficielle et interfaciale 132
- 4.7.1 Méthode de mesure132
- 4.7.2 Estimation134
- 4.8 Pouvoir calorifique 136
- 4.8.1 Définition136
- 4.8.2 Estimation du pouvoir calorifique137
- 4.9 Conclusion 138
- 4.10 Notations 138
- Chapitre 5
Modélisation des propriétés thermodynaniques - 5.1 Introduction 145
- 5.2 Équations d'état - loi des états correspondants 145
- 5.2.1 Définition145
- 5.2.2 Interactions moléculaires. Loi des états correspondants146
- 5.2.3 Facteur acentrique149
- 5.3 Les équations d'état cubiques 151
- 5.3.1 Équation de van der Waals151
- 5.3.2 Équation de Soave Redlich-Kwong153
- 5.3.3 Équation de Peng-Robinson154
- 5.3.4 Application aux mélanges155
- 5.4 Les équations d'état non-cubiques 156
- 5.4.1 Les équations issues de la mécanique statistique156
- 5.4.2 Équations d'état issues des cubiques158
- 5.4.3 Équations d'état issues du développement du viriel159
- 5.5 Calcul des propriétés thermodynamiques 161
- 5.5.1 Méthodes spécifiques de calcul du facteur de compressibilité161
- 5.5.2 Calcul des fonctions thermodynamiques au moyen des équations d'état162
- 5.6 Équilibre liquide-vapeur 164
- 5.6.1 Diagrammes de phases164
- 5.6.2 Conditions d'équilibre thermodynamique166
- 5.6.3 Calcul des coefficients d'équilibre par la méthode de la pression de convergence167
- 5.6.4 Calcul des fugacités à partir des équations d'état. Équilibres liquide-vapeur170
- 5.6.5 Équilibres liquide-vapeur dans le cas de mélanges éloignés de l'idéalité174
- 5.7 Représentation des charges 176
- 5.7.1 Regroupement176
- 5.7.2 Cas des distributions continues176
- 5.8 Conclusion 178
- 5.9 Notations 178
- Chapitre 6
Production du gaz naturel - 6.1 Introduction 189
- 6.2 Opérations d'exploration - techniques sismiques 190
- 6.3 Opérations de forage 193
- 6.4 Caractérisation des roches-réservoirs 199
- 6.5 Caractérisation des fluides de gisements 202
- 6.6 Débit de production - cas d'un milieu poreux homogène 203
- 6.7 Essais de puits 208
- 6.8 Cas d'un milieu poreux hétérogène - modèles de gisements 211
- 6.9 Évaluation de la quantité de gaz en place 214
- 6.10 Bilan matière 215
- 6.11 Production d'un gisement de gaz naturel au cours du temps 218
- 6.12 Production en mer 219
- 6.12.1 Ouvrages de production219
- 6.12.2 Installations de production sous-marines223
- 6.13 Conclusion 224
- 6.14 Notations 224
- Chapitre 7
Les hydrates - 7.1 Introduction 229
- 7.2 Système eau-hydrocarbures 230
- 7.2.1 Les eaux de gisement230
- 7.2.2 Solubilité du gaz naturel dans l'eau231
- 7.2.3 Teneur en eau des gaz naturels233
- 7.2.4 Mesure de la teneur en eau235
- 7.3 Structures des hydrates 236
- 7.3.1 Structures de base236
- 7.4 Conditions thermodynamiques de formation des hydrates 239
- 7.4.1 Diagramme de phases239
- 7.4.2 Prévision des équilibres de formation des hydrates - Méthode graphique241
- 7.4.3 Mesures expérimentales244
- 7.4.3.1 Appareillage244
- 7.4.3.2 Détermination du point de formation des hydrates245
- 7.4.4 Modélisation des équilibres de formation des hydrates246
- 7.5 Cinétique de formation des hydrates 248
- 7.5.1 Nucléation248
- 7.5.2 Croissance250
- 7.5.2.1 Étude expérimentale250
- 7.5.2.2 Modélisation252
- 7.6 Prévention des hydrates 254
- 7.6.1 Principe254
- 7.6.2 Chauffage254
- 7.6.3 Réduction de pression255
- 7.6.4 Utilisation d'inhibiteurs255
- 7.6.4.1 Sels255
- 7.6.4.2 Alcools255
- 7.6.4.3 Autres inhibiteurs257
- 7.6.5 Abaissement de la température de formation des hydrates par injection d'inhibiteur257
- 7.7 Formation d'hydrates en cours de forage 258
- 7.8 Conclusion 259
- 7.9 Notations 259
- Chapitre 8
Traitement du gaz naturel - 8.1 Introduction 265
- 8.2 Séparation des condensats 267
- 8.2.1 Séparation multiétagée267
- 8.2.2 Conception des séparateurs gaz-liquide269
- 8.2.3 Calcul des séparateurs gaz-liquide272
- 8.3 Opérations de fractionnement et de purification 274
- 8.3.1 Procédés mis en oeuvre274
- 8.3.2 Absorption par un solvant274
- 8.3.3 Purification par adsorption278
- 8.3.4 Perméation gazeuse279
- 8.4 Déshydratation 282
- 8.4.1 Principe282
- 8.4.2 Déshydratation par absorption282
- 8.4.3 Déshydratation par adsorption286
- 8.4.4 Déshydratation par perméation gazeuse287
- 8.5 Fractionnement des hydrocarbures 288
- 8.5.1 Principe288
- 8.5.2 Fractionnement par réfrigération290
- 8.5.3 Fractionnement par distillation à basse température295
- 8.5.4 Absorption à l'huile296
- 8.5.5 Séparation par adsorption297
- 8.6 Désacidification 298
- 8.6.1 Principe298
- 8.6.2 Procédés basés sur des solvants chimiques299
- 8.6.2.1 Lavage aux amines299
- 8.6.2.2 Lavage au carbonate de potassium303
- 8.6.3 Procédés basés sur des solvants physiques305
- 8.6.4 Le procédé Ifpexol308
- 8.6.5 Désacidification par adsorption310
- 8.6.6 Désacidification par réactif non régénérable310
- 8.6.7 Désacidification par perméation gazeuse311
- 8.6.8 Fractionnement des gaz acides par distillation312
- 8.6.9 Désacidification des fractions liquides (GPL)313
- 8.6.10 Conversion d'hydrogène sulfuré en soufre314
- 8.7 Élimination d'azote et l'hélium 315
- 8.8 Élimination du mercure 315
- 8.9 Conclusion 316
- 8.10 Notations 317
- Chapitre 9
Transport et stockage du gaz naturel - 9.1 Introduction. les chaînes gazières 325
- 9.2 Transport par gazoduc 328
- 9.2.1 Chaînes de transport par gazoduc328
- 9.2.2 Transport monophasique gazeux329
- 9.2.3 Transport polyphasique332
- 9.2.4 Conception des installations de transport par gazoduc334
- 9.3 Transport de GNL 336
- 9.3.1 Chaînes de transport de GNL336
- 9.3.2 Liquéfaction du gaz naturel337
- 9.3.3 Méthaniers345
- 9.3.4 Terminaux de regazeification349
- 9.4 Conversion chimique du gaz naturel 351
- 9.4.1 Filières et marché de la conversion chimique du gaz naturel351
- 9.4.2 Chaîne de production de carburants liquides par synthèse Fischer Tropsch353
- 9.4.2.1 Schéma général353
- 9.4.2.2 Production de gaz de synthèse354
- 9.4.2.3 Procédés de synthèse Fischer-Tropsch356
- 9.4.2.4 Étape de finition par hydrocraquage359
- 9.4.2.5 Projets industriels360
- 9.4.2.6 Production de méthanol360
- 9.4.2.7 Production d'essence et d'oléfines à partir de méthanol362
- 9.4.2.8 Production d'alcools supérieurs et d'éthers363
- 9.4.3 Procédés de conversion directe364
- 9.4.3.1 Principe364
- 9.4.3.2 Couplage thermique364
- 9.4.3.3 Couplage oxydant365
- 9.5 Stockage du gaz naturel 366
- 9.5.1 Principe366
- 9.5.2 Stockage cryogénique366
- 9.5.3 Stockage souterrain367
- 9.6 Conclusion 370
- 9.7 Notations 370
- Chapitre 10
La distribution du gaz naturel - 10.1 Introduction 377
- 10.2 Les réseaux de distribution du gaz naturel 379
- 10.2.1 Organisation de la distribution de gaz naturel379
- 10.2.2 Définition du réseau de distribution380
- 10.2.3 L'opérateur de réseau de distribution382
- 10.2.3.1 Rôle de l'opérateur de réseau382
- 10.2.3.2 L'organisation de l'opérateur de réseau382
- 10.2.4 Le fonctionnement des réseaux384
- 10.2.4.1 Les pressions de distribution384
- 10.2.4.2 La structure des réseaux de gaz naturel385
- 10.2.4.3 Les organes de sectionnement387
- 10.2.4.4 Les qualités et les défauts des différents matériaux pour les canalisations387
- 10.2.4.5 Les techniques d'assemblage des différents matériaux388
- 10.3 La gestion de la qualité 392
- 10.3.1 La norme NF EN 12007-1/2000392
- 10.3.2 Formation et compétences393
- 10.3.3 Procédure et plan de contrôle394
- 10.3.3.1 La gestion du contrôle394
- 10.3.3.2 La procédure de contrôle395
- 10.3.3.3 Le plan de contrôle395
- 10.3.3.4 Les responsables des contrôles395
- 10.3.3.5 La mise en oeuvre des contrôles395
- 10.3.3.6 Le responsable de la procédure396
- 10.4 Conception des réseaux 396
- 10.4.1 L'analyse des marchés396
- 10.4.2 Continuité de fourniture et notion de risque397
- 10.4.3 Le bénéfice actualisé par Euro investi397
- 10.4.4 Les pressions dans les ouvrages et leur dimensionnement398
- 10.4.5 Les canalisations399
- 10.4.6 Les branchements400
- 10.4.7. Le dimensionnement des branchements401
- 10.5 Réalisation des ouvrages 401
- 10.5.1 Généralités401
- 10.5.1.1 Chantiers d'origine imposée402
- 10.5.1.2 Chantiers d'origine délibérée402
- 10.5.2 L'avant-projet402
- 10.5.3 Le projet : préparation technique, administrative et financière403
- 10.5.4 La construction des ouvrages404
- 10.5.5 La descente et mise en place du tuyau en PE en fond de fouille405
- 10.5.5.1 Levage, descente et mise en place en fond de fouille des tronçons assemblés405
- 10.5.5.2 Tirage du tube de polyéthylène conditionné en touret ou en couronne405
- 10.5.5.3 Déroulage mobile du tube de polyéthylène conditionné en touret405
- 10.5.5.4 Pose d'ouvrage sous fourreau405
- 10.5.6 Le raccordement de l'ouvrage au réseau existant407
- 10.5.7 La surveillance et le contrôle en cours de chantier407
- 10.5.8 Réception des travaux407
- 10.5.9 Étanchéité des ouvrages408
- 10.5.10 Dossier d'ouvrage et cartographie409
- 10.6 Exploitation des ouvrages 410
- 10.6.1 Les activités d'exploitation courante410
- 10.6.2 Le responsable de l'exploitation des ouvrages410
- 10.6.3 Les moyens d'assurer le bon fonctionnement du réseau411
- 10.6.3.1 La « connaissance statique »412
- 10.6.3.2 La connaissance « dynamique »412
- 10.6.4 Les interventions d'urgence et appels pour dépannage ou odeur de gaz413
- 10.6.4.1 Les procédures de gestion413
- 10.6.4.2 Les accidents de personnes et incidents graves d'exploitation414
- 10.6.4.3 Les moyens de l'intervention d'urgence414
- 10.6.4.4 La mise hors de danger415
- 10.7 Surveillance, entretien et maintenance des ouvrages 417
- 10.7.1 Définition de la fonction417
- 10.7.2 Les différentes opérations de la fonction « entretien - maintenance »417
- 10.7.3 Les vérifications périodiques418
- 10.7.3.1 La recherche systématique de fuite418
- 10.7.3.2 Cas des organes de sectionnement du réseau419
- 10.8 Conclusion 420
- Chapitre 11
Les marchés du gaz naturel - 11.1 Introduction 423
- 11.2 L'importance du gaz dans l'approvisionnement énergétique mondial 423
- 11.2.1 Une part croissante dans le mix énergétique423
- 11.2.2 Les utilisations du gaz naturel424
- 11.2.2.1 Les principaux débouchés du gaz naturel424
- 11.2.2.2 Le marché résidentiel/tertiaire425
- 11.2.2.3 Le secteur industriel426
- 11.2.2.4 La production d'électricité426
- 11.2.2.5 Le gaz naturel dans les transports429
- 11.2.3 Les grands marchés régionaux429
- 11.3 La consommation future : vers un nouvel age d'or 432
- 11.3.1 La demande mondiale future432
- 11.3.2 Évolution de la demande future par grande région et secteur434
- 11.3.2.1 Suprématie des pays non-OCDE, et poids croissant de la Chine434
- 11.3.2.2 Forte hausse de la demande au Moyen-Orient435
- 11.3.2.3 Hausse modérée de la consommation des pays OCDE435
- 11.3.2.4 Poursuite de la hausse de la demande des électriciens et développement du marché des transports436
- 11.4 Nouveaux débouchés : le secteur des transports 436
- 11.4.1 Les filières de carburants dérivés du gaz naturel436
- 11.4.2 La filière GTL par synthèse Fischer-Tropsch437
- 11.4.2.1 Les unités GTL dans le monde437
- 11.4.2.2 Les freins au développement des projets439
- 11.4.2.3 Les accélérateurs au développement des projets441
- 11.4.3 Le gaz naturel véhicule443
- 11.4.4. Le GNL dans le transport maritime446
- 11.5 Le commerce international de gaz naturel 447
- 11.5.1 Évolution des échanges de gaz naturel dans le monde447
- 11.5.2 Les échanges par gazoduc448
- 11.5.3 Le commerce international de GNL451
- 11.5.3.1 L'essor du commerce international de GNL451
- 11.5.3.2 Les importations de GNL452
- 11.5.3.3 Les exportations de GNL454
- 11.5.3.4 Évolution future du commerce de GNL457
- 11.6 Les prix du gaz naturel 461
- 11.6.1 Accentuation des différentiels de prix entre les régions461
- 11.6.1.1 Amérique du Nord461
- 11.6.1.2 Europe462
- 11.6.1.3 Asie464
- 11.6.2 Rôle du développement du GNL et des gaz de schiste dans les prix464
- 11.7 Développement durable du gaz naturel 465
- 11.7.1 Utilisation du gaz naturel dans une perspective de développement durable465
- 11.7.1.1 Protection de l'environnement à l'échelle locale465
- 11.7.1.2 Efficacité énergétique465
- 11.7.1.3 Utilisation en association avec les énergies renouvelables465
- 11.7.2 Gestion durable des ressources de gaz : les gaz de schiste466
- 11.7.3 Rédaction de l'empreinte carbone468
- 11.7.3.1 Les émissions de CO2468
- 11.7.3.2 Remplacer les énergies les plus émettrices468
- 11.7.3.3 Réduire les émissions du secteur gazier469
- 11.7.3.4 Capter et stocker le CO2470
- 11.7.3.5 Conduire la transition énergétique471
- 11.8 Conclusion : nouvelles promesses, nouveaux défis 472
- Annexes - Unités et équivalences énergétiques477
- Liste des figures479
- Liste des tableaux485
- Index487
- Photos en couleurs499
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