Une nouvelle étude sur les hydrocarbures contredit les idées reçues sur la façon dont le méthane est piégé dans la roche, révélant une nouvelle stratégie pour accéder plus facilement à la précieuse ressource énergétique.

« Le problème le plus difficile auquel l'industrie de l'énergie de schiste est confrontée est le très faible taux de récupération des hydrocarbures :moins de 10 % pour le pétrole et 20 % pour le gaz. Notre étude a fourni de nouvelles informations sur les mécanismes fondamentaux régissant le transport des hydrocarbures dans les nanopores de schiste, " dit Hongwu Xu, un auteur de la division des sciences de la Terre et de l'environnement du Laboratoire national de Los Alamos. "Les résultats aideront finalement à développer de meilleures stratégies de gestion de la pression pour améliorer la récupération des hydrocarbures non conventionnels."

La majeure partie du gaz naturel américain est cachée au plus profond des réservoirs de schiste. La faible porosité et la perméabilité du schiste rendent difficile la récupération du gaz naturel dans des réservoirs étanches, surtout dans la phase tardive de la vie bien. Les pores sont minuscules (généralement moins de cinq nanomètres) et mal compris. Comprendre les mécanismes de rétention des hydrocarbures en profondeur est essentiel pour augmenter l'efficacité de récupération du méthane. La gestion de la pression est un outil bon marché et efficace disponible pour contrôler l'efficacité de la production qui peut être facilement ajustée pendant l'exploitation du puits, mais l'équipe de recherche multi-institutions de l'étude a découvert un compromis.

Cette équipe, dont l'auteur principal, Chelsea Neil, aussi de Los Alamos, simulations de dynamique moléculaire intégrées avec une nouvelle diffusion in situ de neutrons aux petits angles à haute pression (SANS) pour examiner le comportement du méthane dans les schistes de Marcellus dans le bassin des Appalaches, le plus grand gisement de gaz naturel du pays, pour mieux comprendre le transport et la récupération du gaz lorsque la pression est modifiée pour extraire le gaz. L'enquête s'est concentrée sur les interactions entre le méthane et le contenu organique (kérogène) dans la roche qui stocke une majorité d'hydrocarbures.

Les résultats de l'étude indiquent que si les pressions élevées sont bénéfiques pour la récupération du méthane à partir des pores plus larges, le gaz dense est piégé dans plus petit, nanopores de schiste communs dus à la déformation du kérogène. Pour la première fois, ils présentent des preuves expérimentales que cette déformation existe et ont proposé une plage de pression de libération de méthane qui a un impact significatif sur la récupération du méthane. Ces informations aident à optimiser les stratégies pour augmenter la production de gaz naturel et à mieux comprendre la mécanique des fluides.

Le comportement du méthane a été comparé au cours de deux cycles de pression avec des pressions maximales de 3000 psi et 6000 psi, car on croyait auparavant que l'augmentation de la pression des fluides injectés dans les fractures augmenterait la récupération de gaz. L'équipe a découvert qu'un comportement inattendu du méthane se produisait dans des nanopores très petits mais répandus dans le kérogène :l'absorption du méthane par les pores était élastique jusqu'à la pression de crête inférieure, mais est devenu plastique et irréversible à 6, 000 livres par pouce carré, piéger les amas denses de méthane qui se sont développés dans le pore inférieur à 2 nanomètres, qui englobe 90 pour cent de la porosité mesurée du schiste.

Dirigé par Los Alamos, l'étude multi-institutions a été publiée dans Nature's new Communications Terre &Environnement journal cette semaine. Les partenaires comprennent le Consortium du Nouveau-Mexique, Université du Maryland, et le National Institute of Standards and Technology Center for Neutron Research.