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L'abc du gaz naturel

Qu'est-ce que le gaz naturel?

Le gaz naturel est un hydrocarbure naturel. Les hydrocarbures forment une classe de composés organiques constitués de carbone et d'hydrogène. Le pétrole brut, le gaz naturel et le charbon en font partie.

À l'état brut (avant traitement), le gaz naturel se compose principalement de méthane; il peut contenir également, en quantités variables, de l'éthane, du propane, du butane et du pentane (souvent désignés collectivement sous le nom de « liquides du gaz naturel [LGN] »). On y trouve parfois des constituants non énergétiques comme l'azote, le dioxyde de carbone, le sulfure d'hydrogène et l'eau. Le gaz naturel est débarrassé de la plupart des LGN et de tous les constituants non énergétiques, dans des usines de traitement, avant d'être mis sur le marché et introduit dans un gazoduc.

Le « méthane houiller » (MH) est une forme presque pure du gaz naturel (méthane) qui se trouve dans de gisement houiller souterrain. Le méthane extraite de filon de charbon, alors que le gaz naturel classique provient d'autres formations géologiques, principalement des grès et des roches carbonatées. Contrairement au gaz naturel brut emprisonné dans des réservoirs souterrains classiques, le MH est généralement un « gaz naturel pauvre et non corrosif », ce qui signifie qu'il contient très peu de LGN ou de constituants non énergétiques.

Pour plus de renseignements sur le gaz naturel, nous vous invitons à visiter le site Web du Centre info-énergie.

Comment le gaz naturel se forme-t-il?

Le gaz naturel est un combustible fossile formé sur des millions d'années par la décomposition de matière végétale et animale enfouie dans des roches sédimentaires. Sous l'effet de la chaleur et de la pression, cette matière se transforme en hydrocarbures solides, liquides ou gazeux.

Où trouve-t-on le gaz naturel?

Le gaz naturel remplit les pores et les fractures de roches sédimentaires dans les profondeurs de la Terre et des fonds marins. La partie d'une couche ou d'une formation sédimentaire qui renferme le gaz naturel est souvent désignée sous les noms de « réservoir », « champ » ou « gisement ».

Le gaz naturel existe partout dans le monde, seul ou associé à du pétrole brut. Il peut être piégé dans différents types de roches sédimentaires, notamment des grès, des carbonates, des filons-couches de charbon et des lits de schistes argileux ou « shales ».

Comment définit-on et mesure-t-on les ressources en gaz naturel?

Les réserves de gaz naturel sont les quantités présentes dans des réservoirs forés qui se trouvent à la portée des gazoducs et des marchés. Ce gaz est considéré comme récupérable au moyen des technologies actuelles et dans les conditions économiques actuelles.

Les ressources sont les quantités - découvertes ou non - accumulées souterrain. Les ressources découvertes sont les quantités contenues dans des réservoirs qui sont la cible de forages et qui sont hors de portée des gazoducs et des marchés actuels. La construction de pipelines rendrait récupérables certaines accumulations de gaz au moyen des technologies et dans les conditions économiques actuelles. Les ressources non découvertes sont les quantités que l'on juge récupérables dans les conditions économiques et technologiques actuelles ou prévues, en s'appuyant sur les données géologiques disponibles, mais dont l'existence n'a pas été prouvée par des forages. Ces ressources pourraient tout aussi bien se trouver à proximité des pipelines ou en être éloignées.

Comment découvre-t-on le gaz naturel?

Avant que le gaz naturel ne soit produit, des géologues et des géophysiciens reconnaissent des cibles de forage où l'existence de gaz naturel est plausible. Les géologues commencent par cartographier les affleurements des formations géologiques, puis, à la lumière de ce que les forages précédents leur ont révélé, en tracent les prolongements souterrains. Ils ont également recours à la prospection séismique pour tracer le profil des formations géologiques et déterminer les endroits où il convient de forer. Une fois la cible choisie, on fore un puits jusqu'à la profondeur où le gaz naturel devrait théoriquement se trouver. Il existe plusieurs techniques de forage. Le forage vertical (ou en ligne droite) est effectué à l'aplomb de la cible à atteindre. Le forage directionnel (ou incliné) consiste à forer un puits incurvé, afin d'atteindre une cible qui n'est pas située à l'aplomb de l'appareil de forage. Le forage horizontal est une forme de forage directionnel, où le puits débute en ligne droite verticale et est incurvé à une certaine profondeur pour que le puits atteint la formation cible à l'horizontal.

Comment produit-on le gaz naturel?

Lorsqu'un puits débouche sur une accumulation de gaz naturel, on y introduit un cuvelage (conduit en acier), autour duquel on injecte du ciment pour sceller les formations et les isoler les unes des autres. Le cuvelage est ensuite perforé à la hauteur de la zone de production. On y insère un tube de production en acier relié à des vannes et à des canalisations situées en surface. On peut ensuite produire le gaz naturel par le tube dans le puits. Puisque le gaz naturel dans les réservoirs est sous haute pression, sa pression diminuant, le gaz naturel souterrain prend de l'expansion, s'introduit dans les perforations du cuvelage et remonte à la surface par le tube de production, sans l'aide de compresseurs ou de pompes. Une fois à la surface, il faut le traiter pour le débarrasser de l'eau et des impuretés.

En quoi consiste le traitement du gaz naturel?

Le gaz naturel brut se compose principalement de méthane, mais il peut également contenir des LGN et des impuretés. Les LGN sont séparés du gaz naturel soit dans des installations de traitement construites à proximité du gisement, soit dans des usines dites « de chevauchement » situées le long d'un réseau pipelinier. Ces sous-produits, une fois enlevés, sont employés à un certain nombre d'usages. Par exemple, le propane peut servir à la cuisson sur le grill.

Qu'entend-on par gaz naturel « classique » et « non classique »?

Le gaz naturel classique provient de formations géologiques gréseuses ou carbonatées qui sont relativement poreuses et perméables. Le gaz naturel non classique provient de couches de charbon (MH), de roches peu perméables (gaz de formation étanche) ou de schistes argileux ou « shales » (gaz de schiste).

Qu'est-ce que les hydrates de gaz naturel?

À des concentrations suffisantes et dans des conditions de basse température et de haute pression, le méthane peut se combiner à l'eau pour former une matière qui ressemble à de la glace mais qui contient en fait des molécules de gaz naturel encapsulées dans un réseau de molécules cristallisées.

Comment le gaz naturel est-il transporté?

Le gaz naturel est transporté principalement au moyen d'un vaste réseau de canalisations en acier sous haute pression. Une fois extrait du sous-sol, le gaz naturel est transporté pardes pipelines de collecte jusqu'à l'usine de traitement. Après le traitement, on l'introduit dans des gazoducs en acier de grand diamètre, qui l'acheminent sous haute pression aux grands consommateurs industriels ou aux entreprises de distribution locales. Celles-ci décompriment le gaz, y ajoutent un agent odorisant pour faciliter la détection des fuites, puis le livrent dans les maisons et les entreprises par des canalisations basse pression de plus faible diamètre.

Le gaz naturel peut aussi être expédié outre mer à l'état liquide. Il se liquéfie à une température de -160° C (-256° F) à la pression atmosphérique. Le gaz naturel liquéfié, ou GNL, est simplement du gaz naturel à l'état liquide. Comme il occupe un volume 600 fois plus petit, il est possible d'en transporter de grandes quantités sur de longues distances dans des navires spécialement conçus à cet effet : les méthaniers. Une fois parvenu à destination (c'est-à-dire au terminal de réception ou d'importation), le GNL est regazéifié par chauffage, puis expédié par pipeline aux utilisateurs.

Comment le gaz naturel est-il entreposé?

Le gaz naturel est le plus souvent stocké sous pression dans trois types d'installations souterraines : des réservoirs de pétrole ou de gaz naturel épuisés, des aquifères et des cavernes de sel. Un réservoir épuisé est une formation géologique dont on a déjà extrait tout le pétrole ou le gaz naturel. Un aquifère est une formation poreuse et perméable qui contient de l'eau sous pression. Une caverne de sel est une cavité creusée dans une formation salifère épaisse par des travaux d'exploitation minière.

Le gaz naturel peut aussi être stocké à l'état de GNL à la surface (et parfois souterrain) dans des réservoirs cylindriques bien isolés. Ces réservoirs ont généralement une double paroi. La paroi interne est faite habituellement d'acier ou de nickel, tandis que la paroi externe se compose d'acier ou de béton.

Qui consomme le gaz naturel?

Le gaz naturel est largement utilisé dans les secteurs résidentiel, commercial et industriel, et sert aussi à la production de l'électricité. Les consommateurs résidentiels et commerciaux l'emploient surtout pour le chauffage des locaux et de l'eau, le séchage et la cuisson. Le gaz sert de source de chaleur industrielle et de combustible pour la production de vapeur, et de charge d'alimentation dans les usines de produits pétrochimiques et d'engrais. Le secteur de production d'électricité utilise le gaz naturel afin de produire de l'électricité.

Dans le secteur des transports, le gaz naturel s'emploie comme carburant depuis les années 1930, et cet usage gagne en popularité. Il est utilisé sous forme de gaz naturel comprimé (GNC), surtout dans les véhicules légers à passagers, ou sous forme de GNL, la plupart du temps dans des véhicules lourds comme des autobus ou des locomotives.

L'industrie du gaz naturel est également une consommatrice de gaz naturel. Par exemple, les producteurs l'utilisent comme combustible dans leurs installations de traitement, tandis que les pipelinières s'en servent pour actionner les compresseurs qui entraînent le gaz naturel dans le pipeline.

Pourquoi utiliser du gaz naturel?

Le gaz naturel a de nombreuses propriétés avantageuses - combustion relativement propre, abondance, sécurité, fiabilité et efficacité - qui en ont fait le combustible de choix dans des applications résidentielles, commerciales et industrielles, de même que pour la production d'électricité.

Comment mesure-t-on le gaz naturel?

Le gaz naturel peut se mesurer en pouvoir calorifique ou en volume par le système métrique ou impérial. Le pouvoir calorifique est généralement exprimé en gigajoules (GJ) dans le système métrique de mesure de l'énergie. Dans le système impérial, on emploie le million de BTU (106 BTU). Un GJ de gaz naturel équivaut approximativement à 0,948 106 BTU . Il produit la même quantité d'énergie que 27 litres de mazout, 39 litres de propane, 26 litres d'essence ou 277 kilowattheures d'électricité.

Au Canada, on mesure habituellement le volume des ressources en gaz naturel, de la production et de la demande en billions de pieds cubes (1012 pi3), une mesure impérial, où 1 1012 pi3 équivaut à 1 000 000 000 000 pieds cubes. L'unité normalement utilisée au Canada pour le comptage du gaz naturel et la facturation est le mètre cube, une mesure volumétrique. Un mètre cube équivaut approximativement à 0,038 GJ; c'est à peu près le volume d'une cuisinière.

Quels sont les facteurs approximatifs de conversion du gaz naturel?

Facteurs de conversion approximatif
  ‹- Multiplier par -
m3 pi3 MMBTU GJ
Mètres cube (m3)   35,301 0,0353 0,0373
Pieds cube (pi3) 0,0283   0,001 0,001055
Million d'unités thermales britanniques (MMBTU) 28,3278 1000   1,0551
Gigajoules (GJ) 26,853 947,817 0,9478  

Par exemple, pour convertir un MMBTU en gigajoules, il faut multiplier par 1,0551.

Combien de gaz naturel faut-il pour chauffer une maison unifamiliale de taille moyenne?

Il faut soit environ 100 GJ, ou 2 700 mètres cubes, ou 94 800 pieds cubes de gaz naturel en moyenne pour chauffer une nouvelle maison unifamiliale de taille moyenne au Canada pendant une année.

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