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›GNL 101 ›Initiation au Gaz Naturel Liquéfié été 2016 2 Gisement de gaz naturel

›GNL 101 ›Initiation au Gaz Naturel Liquéfié été 2016 2 Gisement de gaz naturel •Le gaz naturel provient de la décomposition des dépôts organiques. •Avec le temps, la pression et la chaleur, les composants organiques se décomposent en charbon, pétrole, gaz, sable bitumineux,… •L’âge, la profondeur, le type de végétaux, les perturbations géologiques,… vont déterminer le type de gisement •Un réservoir n’est pas une grotte mais une couche de roche poreuse entre des couches de roche étanche. •Un réservoir peut contenir un mélange de gaz, d’huile et d’eau en proportions diverses Typical Oil and Gas Reservoir 3 Type de gisement : Conventionnel / Non-conventionnel •Conventionnel •Réservoir dans lequel un puits peut être foré, permettant au pétrole et au gaz de s’écouler naturellement ou d’être pompé à la surface •Non-Conventionnel •Ressource gazière ou pétrolifère présente dans une roche de faible perméabilité ne permettant pas à ces produits de migrer naturellement Quand tout le monde fait une chose non-conventionnelle, est-ce que cela devient conventionnel? Distinction évolue avec le temps; l’utilisation de pompe, la réinjection d’eau, les gisements acides, le forage profond, le forage directionnel, le forage horizontal, les puits en mer, les sables bitumineux… ont, à un certain moment, été considéré comme non-conventionnel Type de gisement conventionnel ›Schéma géologique des sources de gaz naturel 4 Structure conventionnelle Gaz seulement Structure stratigraphique Huile et gaz Roche étanche Roche poreuse : grande perméabilité Type de gisement non-conventionnel ›Schéma géologique des sources de gaz naturel 5 Gaz de houille Roche étanche Roche poreuse : grande perméabilité Zone de faible perméabilité Schiste = argile très peu perméable Gisement de sables bitumineux ›Schéma géologique des sources de gaz naturel 6 Roche étanche Roche poreuse : grande perméabilité Les gisements de sables bitumineux proviennent d’un gisement conventionnel dont la roche étanche a été arrachée par le passage des glaciers. Le gaz s’est échappé à l’atmosphère ainsi que les fractions légères de l’huile, laissant un bitume lourd Méthodes d’extraction du gaz naturel •Installation hors-sol = Identique •Le procédé est fonction de la composition et des ratios gaz/huile/eau Porosité et perméabilité de la roche permet l’extraction du gaz La couche de schiste doit être fracturée pour augmenter la porosité et perméabilité de la roche 7 Entre le puits et le pipeline, l’usine 8 Réseau canadien de gaz naturel 9 http://www.capp.ca/canadian-oil-and-natural-gas/infrastructure-and-transportation/pipelines Réseau québécois de gaz naturel 10 http://www.corporatif.gazmetro.com/data/media/carte_reseau_gazier.pdf?culture=fr-ca Propriétés et composition - Gaz naturel Physique: Incolore, inodore : Un produit odorant est ajouté pour détecter fuite Plus léger que l’air; se disperse dans l’atmosphère Non explosif Inflammable si exposé à toute source d’ignition. Sa concentration doit être de 5% à 15% dans l’air pour avoir une combustion. Chimique: ›Le gaz naturel est composé principalement de méthane (95%) et d’éthane (2%) avec un peu d’inerte; CO2 (<2%) et N2 (<3%) ›La teneur maximale en inerte est réglementée mais pas la composition en hydrocarbure, c’est le pouvoir calorifique qui est réglementé. 11 Propriétés - GNL Volume 600 fois moindre que le gaz naturel gazeux. Température -162°C Limpide, inodore, incolore, peu visqueux 50% plus léger que l’eau Non toxique, non corrosif, non réactif Le GNL regazéifié possède les mêmes propriété que le gaz naturel. http://www.corporatif.gazmetro.com/Le-Gaz- Naturel/Transport-Au-Gaz-Naturel.aspx 12 GNL 1,7 litre Comparatif du GNL versus Diesel 13 •25% moins de GES •Réduction des polluants atmosphériques et particules fines Diesel 1 litre •Autonomie réduite des camions avec GNL Comparatif du GNL versus Mazout 14 GNL 1,9 litre Mazout 1 litre •Densité énergétique très basse Comparatif du GNL versus Charbon Scenario Production Traitement Transport Combustion Total kg CO2e/MWh Combustion traditionnelle du charbon (USA) 34,5 13,6 5,4 1186,8 1239,9 Procédé haute efficacité de gazéification du charbon* 27,7 10,9 4,1 778,2 820,8 35% de réduction GNL 6,8 60,8 44,9 361,8 474,4 40% de réduction Cycle de vie pour la production d’énergie à partir de charbon et de GNL Source: Pace * IGCC: Integrated Gasification Combined Cycle 16 Sécurité du GNL › 100% du GNL se vaporise, aucun résidu › Visible due à la condensation de l’humidité de l’air › N’affecte pas la vie marine › Le nuage de gaz naturel peut s’allumer si une source ignition présente › Le GNL est très peu inflammable, un feu de GNL est possible mais la flamme ne sera pas soutenue › Limite d’inflammabilité étroite du GNL regazéifié de 5-15% › Température auto-ignition = 540°C (260°C pour essence) › Vitesse de propagation des flammes très basse Fuite Incendie 17 Chaine du GNL Processus de production du GNL 18 Gaz Naturel Liquéfaction Purification et conditionnement Entreposage Distribution GNL Pourquoi un pré-traitement avant la liquéfaction? 19 Méthane Éthane HC Lourd Eau Odorant CO2 Azote Enlever azote pour spécification GNL Enlever ce qui gèle à -162°C Mercure Enlever ce qui pourrait endommager les équipements de liquéfaction Avant Après Prétraitement Pré-traitement 20 E x t r a c t i o n Gaz naturel CO2 + H2S + Odorant D e h y d r a t a t i o n Compression Eau A b s o r p t i o n Mercure Gaz naturel Procédé de Liquéfaction 21 Gaz Naturel Liquéfaction Purification et conditionnement Entreposage Distribution GNL Liquéfaction du gaz naturel ›Objectifs › Réduire la température du gaz naturel à -162°C › Pour la même quantité d’énergie, le volume est réduit par 600 fois comparé au gaz › Concentrer l’énergie dans un plus petit volume pour le transport ›Soucis › Beaucoup de choses gèlent à -162°C › Procédé très énergivore ›Procédé › Section « Gaz naturel / GNL » très similaire pour tous les procédés › Section « Réfrigérant » multitude de façon de faire 22 Liquéfaction – Section gaz naturel / GNL 23 Gaz naturel Hydrocarbures lourds Échangeur cryogénique Stage 1 Azote 30°C 55 barg -45°C 55 barg Liquide Gaz Échangeur cryogénique Stage 2 -154°C 54 barg -162°C 0.1 barg GNL Échangeur cryogénique Stage 3 -154°C 7 barg 30°C 8 barg Liquéfaction – Section Réfrigérant 24 Entreposage du GNL 25 Entreposage du GNL 26 Entreposage du GNL 27 Entreposage du GNL 28 Entreposage du GNL 29 Entreposage du GNL - Comparatif 30 Alimentation électrique › Puissance électrique pour usine de 11 mTPA › Efficacité varie en fonction de la technologie › Littérature abondante pour utilisation de turbine à gaz › Pour usine 100% électrique refroidie à l’air, prorata d’une usine de liquéfaction de plus petite taille › Puissance totale requise pour le procédé= 500 MW › Équivalent à une aluminerie de 335 000 TPA 31 Jetée et bras de chargement GNL •Gazoduc de chargement du GNL. En opération seulement lors du chargement. Pompe grande capacité pour ce service. •Conduite de circulation de GNL pour maintenir pipeline principal cryogénique. Retourne vers le réservoir. En opération continue avec de petites pompes •Conduite de BOG du bateau. Pour gérer le BOG généré par la détente, le déplacement et le transfert de chaleur. Le bateau possède ses propres compresseurs BOG 32 Bras de Chargement › Connexion rapide et étanche avec le cargo (Hydraulic quick connect/disconnect coupling) › Suivre le mouvement du cargo, dû à la marée, vague (système de contrepoids et de joints flexibles) › Déconnection rapide en cas d’urgence (PERS) 33 34 Réservoirs indépendants IMO Classification Réservoirs intégrés Cargo GNL Réservoir ayant une structure autonome; installé sur un bateau Réservoir de GNL intégré à la coque du bateau Réservoir en aluminium Réservoir à membrane d’acier inoxydable supporter par de l’isolant rigide Le plus commun; Type MOSS Le plus commun Q-Flex & Q-Max Réservoir peut-être haute ou basse pression Réservoir basse pression 35 Navire Sphérique: › Le réservoir de GNL est indépendant du navire. › Le réservoir est Cuve en aluminium recouverte d’isolant › Navire haut sur l’eau car léger › Représente environ 30% de la flotte › Synonyme « Moss » › Pas de barrière secondaire, seulement un « drip tray » › Capacité maximale 138 000 m3 (290 m de long) 36 Type membrane: › Pression d’opération 0.25 barg › Les réservoirs de GNL sont intégrés à la coque du bateau › Similaire au réservoir terrestre › Tous les navires de grande capacité sont de ce type › Qflex = 305 m de long - 216 000 m3 (type de navires pour Énergie Saguenay) › 60% de la capacité mondiale actuelle › 85% des carnets de commande 37 Navire de GNL anticipé pour le Saguenay GNL source de combustible pour le cargo 38 Utilisation du GNL dans un navire › Le GNL se vaporise lentement dans les réservoirs (BOG) › Ce gaz BOG est recomprimé et brûlé dans les moteurs du navire › Ce BOG est aussi utilisé pour produire l’électricité dans des génératrices au gaz › Si trop de BOG, unité de reliquéfaction va produire du GNL à partir du BOG › Si pas assez de BOG, une unité de regasification va vaporiser le GNL pour produire du gaz Utilisation du GNL 39 RÉALISATION – Distribution typique des coûts 40 Coûts du propriétaire Ingénierie et gestion de projet Équipement Matériaux Construction CONSTRUCTION : ÉQUIPEMENTS ›Équipements critiques pour usine de liquéfaction: 41 › Échangeurs de chaleur cryogéniques › Compresseurs › Réservoirs stockage de GNL › uploads/Geographie/ gnl-101-initiation-au-gaz-naturel-lique-fie.pdf