LA DISTRIBUTION DE GAZ NATUREL

1. LA DISTRIBUTION DE GAZ NATUREL INSA 2008/2009 Didier JOST

2. 1. GENERALITES • Historique • grisou • gaz manufacturé de 1797 jusqu’au milieu 20ième siècle • gaz naturel à partir de 1956.

3. Le gaz naturel dans le monde • taux de croissance le plus élevé parmi les énergies fossiles • part de marché de 23.7% en 2004. • Réserves abondantes et diversifiées • les gisements connus sont de 180 000 milliards de m3 soit 66 années de consommation au rythme actuel

4. Le gaz naturel en France • consommations annuelles

5. Le gaz naturel en France • répartition de la consommation par secteur 44% 37% 19%

6. Le gaz naturel en France • répartition des volumes fournis par pays en 2006

7. Le gaz naturel en France • il y a près de 9 000 communes raccordées en France

8. Caractéristiques physique du gaz naturel • Selon sa provenance les caractéristiques physiques changent légèrement. Pour du gaz d’origine russe : • il est composé à 98% de méthane ( CH4 ) • la combustion du méthane CH4 + 2O2  CO2 + 2H2O + énergie • l ’usage du gaz naturel contribue à la réduction de l ’effet de serre • les émissions d ’oxydes d ’azote et de gaz carbonique sont, à énergie produite équivalente, les plus faibles des énergies fossiles.

9. Caractéristiques physique du gaz naturel • émission de CO2 en kg CO2/GJ lors de la combustion

10. Caractéristiques physique du gaz naturel • PCS = 11.1 kWh/nm3 ( à 0°C et 1.013 bars ) • PCI = 10 kWh/nm3 ( à 0°C et 1.013 bars ) • Densité = 0.57 par rapport à l’air. • Masse Molaire CH4 = 12+4 = 16 • Masse Molaire de l ’air = 0.8 N2 + 0.2 O2 = 0.8*28 + 0.2*32 = 28.8 • Ce point est important , le gaz naturel monte une fois qu’il s’échappe à l’air. • A noter que l’unité de vente d’énergie en France est le kWh PCS pour le gaz naturel ( 1 kWh = 3.6 MJ )

11. 2. LA CHAINE GAZIERE On appelle couramment « chaîne gazière » l ’ensemble des phases techniques qui vont depuis la prospection du gaz naturel jusqu ’à la distribution.

12. Les origines

13. Les origines • le gaz naturel est une énergie fossile: • il provient de la décomposition, depuis des millénaires, d’organismes vivants microscopiques, le plancton, qui sont déposés au fond des océans, en bordure des continents. Les couches sans cesse renouvelées de ces organismes, mêlées à des particules rocheuses, ont fini par constituer une masse solide qui, peu à peu, laisse suinter du pétrole et du gaz naturel

14. La prospection

15. La prospection • La prospection consiste à repérer les structures souterraines susceptibles d’être des “ pièges à hydrocarbures ”. • Pour cela on entreprend une recherche sismique, par camion ou bateau qui émettent des ondes vers le sous sol. L’écho de ces ondes diffère selon la nature géologique du sol. On repère ainsi les structures géologiques favorables à la présence d’un gisement de gaz naturel. • Pour confirmer ensuite cette présence, on procède à un forage.

16. Le forage

17. Le forage

18. Le forage • Après analyse des terrains, on réalise un forage pour vérifier la présence d’un gisement de gaz naturel. • Toute campagne de prospection n’est pas couronnée de succès. Seul un forage sur six est susceptible de fournir des hydrocarbures. • En mer, les derrick sont installés sur des plates-formes métalliques ou en béton. • En béton, une plate-forme peut peser 400 000 tonnes ( la tour Eiffel ne pèse que 7 000 tonnes ). A partir d’une tour de forage on attaque la roche en sous sol grâce à un trépan. On délimite les réserves du gisement en procédant à d’autres forages.

19. Le forage

20. Le forage

21. Le forage

22. La production

23. La production • A la sortie du puit d’extraction, le gaz brut est conduit, lorsque c’est nécessaire, à une usine de traitement. • L’une des phases du traitement consiste à l’odoriser : le gaz naturel est en effet naturellement inodore mais par adjonction d’un produit chimique, on le rend odorant afin qu’il puisse être détecté en cas de fuite. • Une fois traité, il est envoyé dans le réseau.

24. La production

25. Le transport du gaz • par gazoduc • pression du gaz comprise entre 60 et 100 bars. • Diamètre de la conduite jusqu’à 1200 mm • vitesse du gaz allant jusqu’à 30 km/h • 34 000 km de gazoducs en France • conduite enterrée à 1 m de profondeur • stations de compression tous les 100 km.

26. Le transport du gaz • par gazoduc

27. Le transport du gaz • par gazoduc

28. Le transport du gaz

29. Le transport du gaz • par méthanier • liquéfaction du gaz naturel par abaissement de la température à -160°C • diminution du volume de 600 fois • cuves isolées thermiquement pour limiter l ’évaporation • les vapeurs sont récupérées pour le fonctionnement des chaudières du navire

30. Le transport du gaz • par méthanier • un méthanier transporte en un voyage la consommation annuelle d’une ville de 200 000 hab. • 2 ports français sont équipés pour accueillir des méthaniers: Fos sur Mer et Montoir de Bretagne. • plus de 20 % des échanges internationaux s’effectuent sous cette forme dans le Monde.

31. Le transport du gaz par méthanier

32. Le stockage

33. Le stockage • assure la régulation saisonnière • assure les débits de pointe d ’hiver • en France il existe 15 stockages souterrains • le stock utile de 120 TWh assure la consommation française pendant plus de 3 mois • pendant les périodes de faible consommation les quantités excédentaires sont mises en réserve.

34. Le stockage

35. Le stockage

36. Le stockage • le stockage en nappe aquifère • consiste à réaliser à plusieurs centaines de mètres de profondeur un gisement artificiel dans des couches poreuses et imprégnées d’eau. • Le gaz naturel piégé dans une structure anticlinale prend la place de l’eau qu’il chasse. • de 100 à plus de 500 M€ selon le volume développé.

37. 1Réservoir 2 Couverture 3 Aquifère supérieur 4 Station centrale 5Puits d’exploitation 6 Puits de contrôle de l’aquifère supérieur 7 Puits de contrôle 8 Gaz naturel • Le stockage • le stockage en nappe aquifère • Volume utile important • Faible débit de pointe • Mouvements de gaz limités par la structure géologique

38. Le stockage • Le stockage en cavité saline • consiste à créer des cavités par circulation d’eau dans un gisement de sel. • entre 150 et 300 M€ pour 5 à 8 cavités

39. 1 Couche de sel 2 Cavité 3Station centrale • Le stockage • le stockage en cavité saline • Volume utile faible • Fort débit de pointe • Gestion des mouvements de gaz plus souple

40. Aquifères Cavités salines Izaute Lussagnet • Le stockage

41. Le poste de détente transport • abaisse la pression de gaz de 60 bar à 16 bars voir 4 bars. • la limite du réseau de transport se situe à la sortie du poste de détente transport.

42. 3. LA DISTRIBUTION GAZIERE Après avoir transité par le réseau de transport à une pression d’environ 60 bars, séjourné éventuellement dans un stockage souterrain, le gaz arrive par le biais d’un poste de livraison transport au réseau de distribution.

43. Les différents types de réseaux • les réseaux primaires ou réseaux de répartitions • un rôle d’alimentation générale et, de ce fait, assurent des transits importants • les réseaux secondaires • une double fonction de transit de gaz et de distribution avec la desserte locale des clients • sont alimentés par un ou plusieurs postes sources • ces réseaux sont majoritairement maillés.

44. Les différents types de réseaux • les réseaux tertiaires • ont uniquement une fonction de distribution • assurent exclusivement la desserte locale des clients • ces réseaux sont majoritairement en antenne.

45. Les plages de pression • les plages de pression par type de réseaux

46. Les conduites du réseau de distribution • les conduites en acier • peuvent être exploitées à toutes les pressions de la distribution et du transport, néanmoins ce matériau est prioritairement celui des réseaux HP et MPc du fait d’un coût élevé au mètre linéaire ( 75 € à plus de 150 €/ml ). • les assemblages des barres de 6 ou 12 m se font par soudure à l’arc pour les diamètres supérieurs à 60 mm et soudures oxygène acétylène pour les diamètres plus petits. • la durée de vie estimée pour une conduite en acier protégée cathodiquement est de 50 ans.

47. Les conduites du réseau de distribution • les conduites en acier • toujours protégées par un revêtement à base de brai de houille, de bande adhésive ou de polyéthylène et sont soumises à une protection cathodique pour lutter contre la corrosion.

48. Les conduites du réseau de distribution • les conduites en acier

49. Les conduites du réseau de distribution • les conduites en acier

50. Les conduites du réseau de distribution • les conduites en acier