El " gas de lecho " a veces llamado " gas de carbón ", expresión que también tiene otro significado ) o gas de carbón , es un gas, compuesto principalmente de metano , que está atrapado ( adsorbido ) en el corazón de la matriz sólida del carbón ( carbón bituminoso y antracita especialmente) en las cuencas de carbón, en los microporos de carbón no utilizado o explotado de forma incompleta. Este gas fue conocido primero como " grisú ", tan temido por los mineros debido a las explosiones a menudo fatales de bolsas de gas acumuladas en ciertas galerías.
Clasificado en la familia de los gases de lecho de roca y extraído localmente de capas de carbón que no se pueden explotar porque "ya sea demasiado profundo o de muy mala calidad para dar lugar a la minería convencional" (como en el caso de los carbones de baja ley). De la pólvora Cuenca hidrográfica ), es (según un informe publicado por el IFP en 2013) explotado industrialmente "en más de una decena de países del mundo" . Su origen geológico es principalmente “termogénico”, pero contiene una cierta proporción de “gas biogénico” (de origen bacteriano, producido por ciertas arqueobacterias conocidas como “ metanogénicas ”). A grandes profundidades donde no se ha extraído carbón, este gas está presente en forma casi líquida debido a la presión a la que está sometido, pero generalmente está fuertemente “adsorbido” en la matriz de carbón .
Las características físicas y químicas del carbón, así como su profundidad (presión / temperatura) determinan la mayor o menor capacidad de un carbón para adsorber y desorber metano a una "tasa de operación" más o menos rápida (variable en l 'espacio y hora). Dependiendo de su naturaleza y su historia geológica, el carbón está de hecho más o menos saturado con gas de capa. En los mejores depósitos (por ejemplo, la cuenca de carbón del río Powder en Wyoming ), a diferencia de muchos "gases naturales convencionales", el metano del lecho de carbón contiene muy pocos hidrocarburos más pesados (como propano o butano , poco nitrógeno (menos del 3%) y poco CO 2(menos de 3%). Sin embargo, algunas vetas de carbón (como las que se encuentran en partes de las medidas de carbón de Illawarra, NSW, Australia) contienen naturalmente poco metano y alto CO 2.
Su comportamiento in situ (en profundidad y a alta presión) es aún poco conocido (no puede asimilarse a un gas ideal en estas condiciones , además su composición varía, al igual que la de los carbones en los que se adsorbe), pero bajo ciertas condiciones. condiciones, puede ser desorbido y mejorado como fuente de energía o carbono para la carboquímica, pero también es un poderoso gas de efecto invernadero si se pierde en la atmósfera y, como todas las fuentes de dióxido de carbono. '' Los combustibles fósiles , produce CO 2 cuando lo quemamos.
Los angloparlantes usan el acrónimo CBM para " metano de capa de carbón ", que generalmente designa metano de capa de carbón , mientras que el acrónimo ECBM (para metano de capa de carbón mejorado ) designa metano extraído de la capa de carbón por medio de técnicas modernas.
Es parte del "gas natural no convencional" (junto con el gas de esquisto , los hidratos de metano ( clatratos submarinos o permafrost ) o CH 4 disuelto en un poco de agua subterránea salina).
En Australia , hablamos de “ gas de veta de carbón ” (abreviado CSG).
Pequeñas fallas o fracturas naturales de las capas de carbón (conocidas como “ tacos ” para los angloparlantes) también pueden acumular grisú si no están llenas de agua, por ejemplo, después de bombear o en una zona de un cono de extracción de agua subterránea.
El gas desorbido de una capa de carbón suele ser principalmente de origen térmico, como resultado de la degradación de la materia orgánica por pirólisis lenta bajo el efecto de la presión y el calor a medida que el carbón se hunde en el sótano. Sin embargo, la parte biogénica (producida por microbios en fase anaeróbica , hace millones de años) varía del 10% a más del 90%, y ciertos depósitos tienen una parte biogénica más importante, incluso dominante, especialmente en ciertos subcarbones. -bituminoso y de alto rango de coalificación: es conocido en más de treinta cuencas de carbón en el mundo, siendo la más rica la de la "Powder River Basin" ( Powder River Basin ) en Wyoming rica en minas a cielo abierto. En estos carbones subbituminosos, aproximadamente el 89% del metano es de origen biogénico, y el gas biogénico de esta cuenca representa aproximadamente el 15% de los recursos de gas de lecho de EE. UU., Y la producción de carbón representa aproximadamente el 40% de la producción. Estados Unidos (en 2011).
El análisis isotópico del gas permite precisar su origen.
Debido al diferente comportamiento de los gases adsorbidos en un carbono, la composición del gas extraído de una misma capa de carbono (sea cual sea su rango) puede variar considerablemente según la profundidad y las técnicas de "estimulación", "desorción" y extracción. utilizado: técnica de recuperación pasiva (para grisú), activa (desde el bombeo hasta la desorción por despresurización, posiblemente después de la activación por cavitación o fractura del depósito) y más o menos asistida o reactivada por técnicas de estimulación del depósito, por fracturación hidráulica, inyección de productos químicos, etc.) (ver ejemplo; tabla siguiente, para Alemania sobre la base de los datos disponibles en 2002, según Thielemann (2002).
| Contenido medido en Alemania para cinco componentes (en% del volumen extraído) del gas de capa (en negrita) y del gas de mina / grisú según Thielemann (Junio de 2002) | ||||
|---|---|---|---|---|
| Gas ( compuesto químico ) |
Símbolo químico | Capa de gas | Gas de mina / grisú (bombeado activamente) | Gas de mina desorbido espontáneamente / grisú en minas en desuso |
| Metano | CH 4 | 90 - 95% vol. | 25 - 60% vol. | 30 - 95% vol. |
| Dióxido de carbono | CO 2 | 2-4% vol. | 1 - 6% vol. | 1 - 15% vol. |
| Monóxido de carbono | CO | 0 Vol .-% | 0,1 - 0,4% vol. | 0 Vol .-% |
| Oxígeno | O 2 | 0 Vol .-% | 7 - 17% vol. | 0 Vol .-% |
| Nitrógeno | No. 2 | 1 - 8% | 4 - 40% | 5 - 32% |
Este gas fue conocido primero como " grisú ", tan temido por los mineros debido a las explosiones a menudo fatales de bolsas de gas acumuladas en ciertas galerías.
Los colonos estadounidenses de Wyoming también han encontrado pequeñas cantidades, de origen a priori biogénico y de carbones de bajo rango en la superficie o de origen térmico y luego provenientes de carbones de alto rango, mediante la perforación de pozos de extracción de agua. En áreas de carbón poco profundas, particularmente en la cuenca del río Powder durante la perforación superficial en busca de agua en la década de 1950 (fuente: Olive, 1957 citado por JonesDeBruin 1990). Algunas forjas o ranchos en esta región lo usaron para sus necesidades energéticas ya en 1916 .
Al final del XX ° siglo, mientras que los campos de petróleo y gas convencionales se agotan, un sector industrial " gas de carbón Aparece" (en los años 1980 en los Estados Unidos). En 2013, está activo principalmente en los Estados Unidos y Canadá y se está desarrollando en Australia, que también tiene ricos depósitos, pero China, Rusia y, en menor medida, India tienen los principales recursos mundiales. En Europa, el Reino Unido, Polonia, Francia y Bélgica están realizando prospecciones (estudiando la explotación del grisú para desgasificar minas o sitios a la espera de ser explotados por galerías de minas.
L'industrie minière et gazière porte ses efforts sur les méthodes permettant de le désorber de sa matrice en exploitant des puits spéciaux aboutissant à des forages dirigés, horizontaux ou suivant le pendage de la veine de charbon, l'absence de galeries et de personnel réduisant el costo.
Esencialmente compuesto de metano, el gas de capa es también un poderoso gas de efecto invernadero (el metano es a corto plazo más de veinte veces más activo que el CO 2en términos del factor de calentamiento de la atmósfera), lo que explica en parte por qué esta explotación es motivo de controversia .
La extracción del gas de capa se lleva a cabo de acuerdo con dos enfoques.
El grisú se expresa "naturalmente" en todos los vacíos excavados en el carbón y a fortiori por las antiguas minas de carbón.
Su recuperación se ha practicado, por ejemplo, en Francia desde la década de 1970 con Méthamine (ahora Gazonor ) en la cuenca minera de Nord-Pas-de-Calais en Francia. Esta actividad no es motivo de controversia, ya que este grisú se libera espontáneamente en los vacíos residuales (700 millones de metros cúbicos de vacíos originalmente dejados por los 2.000 millones de toneladas de carbón y roca estéril extraídos solo de esta cuenca) por el carbón extraído de agua.
Este gas se utiliza como combustible . La combustión del metano, que de otro modo se escaparía a la atmósfera y contribuiría en gran medida al efecto invernadero , lo transforma en CO 2cuyo potencial de calentamiento global (GWP) es mucho menor (por definición, el GWP de CO 2es igual a 1, mientras que el del metano es de 25 a 100 años y de 72 a 20 años). En Francia, la recuperación y combustión del grisú evita la emisión de 500.000 t / año de CO 2eq (en 2017).
La producción de grisú es hasta cierto punto autosostenida: después de la remoción del agua, el grisú puede desorberse lentamente en la cavidad, luego el cambio de presión en la matriz modifica favorablemente la porosidad y la permeabilidad del carbón mediante movimientos de retracción y hinchazón de la matriz de carbono. Una vez que el gas es desorbido, la presión que ejerce en los poros y microporos del carbono disminuye y estos se encogen; la velocidad de expulsión de gas del carbono disminuye mientras que, por el contrario, el estrechamiento de los poros provoca la descompresión de toda la matriz, lo que puede incrementar la liberación del gas que circula más o menos rápidamente en la capa en función de su porosidad. En antiguas cuencas muy explotadas, como la cuenca minera Nord-Pas-de-Calais , la importancia del hundimiento y las perturbaciones superficiales sugiere que las capas están notablemente fracturadas. Así es como Gazonor pudo y aún puede explotar importantes cantidades de metano que se elevan espontáneamente de las viejas redes de pozos y galerías de carbón.
La recuperación mejorada aprovecha las técnicas de perforación de petróleo o gas para extraer más gas del carbón.
Después de haber utilizado por primera vez (como en la industria del petróleo) la perforación vertical durante algunos años y de inspirarse en las técnicas desarrolladas para el gas de esquisto , varios operadores de gas están buscando explotar más intensamente el gas de capa en el carbón mediante los llamados pozos horizontales ( en realidad primero vertical y luego orientado para seguir la dirección de la veta de carbón, dentro de su espesor, dentro de un “rango” de 100 a 1.500 metros o incluso más).
También se pueden utilizar diversas técnicas de fracturación o "estimulación del lecho rocoso".
La técnica que se ha convertido en la más habitual consiste en hundir la veta de carbón extrayendo el agua que contiene mediante una potente bomba . De esta manera, el agua y el gas se liberan y luego se separan en el pozo de elevación y / o en la superficie. Luego, el gas se seca y luego se envía a una estación de compresión que lo inyecta en un gasoducto.
Recientemente y en los Estados Unidos, se ha creado un software para permitir que algunos operadores monitoreen de forma remota las mediciones de presión / vacío de "varios cientos a varios miles de pozos a la vez, repartidos en cientos de hectáreas" , con el fin de detectar averías y mantenimiento. necesidades lo antes posible.
El “agua de producción” es el agua que estaba presente en el carbón y que involuntariamente succionó hacia los niveles freáticos cercanos (descenso del nivel freático inducido por el bombeo). Esta agua se puede evacuar de diferentes formas: mediante reinyección en formaciones geológicas aisladas; por evaporación de "estanques de evaporación"; verter en cursos de agua o, a veces, en una red de riego . En todos los casos, es necesario tomar precauciones debido a una carga mineral a menudo muy alta (principalmente bicarbonato de sodio , cloruros y trazas de metales pesados o radionúclidos previamente atrapados en el carbón).
Las técnicas de extracción horizontal tienden a generalizarse (95% de los sitios de producción actuales de gas de capa en el mundo (INERIS BRGM 2013).
Estas técnicas son más adecuadas para los yacimientos de carbón más gruesos, con poca falla y pequeños pliegues, o requieren un perfecto dominio de la perforación y muy buen conocimiento del espesor, ancho, buzamiento y pliegues de los yacimientos de carbón a explotar (información adquirida o abordada por análisis sísmico , estudio de muestras y modelización del subsuelo ...).
Las pruebas y proyectos contemplan operaciones por perforación horizontal realizadas desde la misma plataforma de superficie.
La técnica de despresurización mediante bombeo de agua teóricamente permite extraer los gases atrapados en el carbón (naturalmente microfracturados) con mayor facilidad que en las lutitas, sin fracturamiento hidráulico (" fracking " para angloparlantes), pero según un informe de INERIS y BRGM (2013), las técnicas de "fracturamiento" se utilizan cada vez más, y [ "muy similares" a las implementadas para la explotación de gas y petróleo de esquisto (grandes cantidades de petróleo de esquisto). (Agua, aditivos químicos, inyección de apuntalante o apuntalantes ) de la cama, o técnicas alternativas de "estimulación" ] (sin inyección de productos químicos). Estas técnicas se utilizan al inicio de la operación o durante la misma para reiniciar una producción debilitada. Su objetivo es aumentar la porosidad y la permeabilidad del lecho rocoso al gas y al agua, que luego se drenan más fácilmente hacia los pozos desde las "manchas" de carbón, y con mayores caudales; "Las configuraciones de depósitos que no requieren este tipo de trabajo previo son, de hecho, raras a escala internacional" .
Alternativas : varios procesos de gasificación in situ las vetas de carbón subterráneas se han hecho al final de la XX XX siglo, pero con resultados mixtos o pobres; Existe riesgo de incendio en las minas si se realiza la misma operación cerca de la superficie.
También se ha intentado fabricar combustibles líquidos a partir del carbón.
La permeabilidad del yacimiento (conjunto de vetas de carbón) es un factor clave para la explotación del gas porque tiene una gran influencia en las propiedades fisicoquímicas de un gas de capa pero sobre todo en su accesibilidad y en su tasa de desorción; desde muy lento en un sustrato poco permeable hasta muy alto en un carbón muy poroso o en situación de descompresión o por el contrario de fuerte sobrepresión. Los carbonos microporosos con poros de menos de dos nanómetros contienen y desorben la mayor parte del gas de capa. La porosidad está ligada al “tipo maceral”.
El carbón constituye un reservorio relativamente débilmente permeable para este metano. Dependiendo del tipo de carbón vegetal, el sustrato del yacimiento tiene una estructura de micro-láminas y / o microfracturas, según dos tipos de microfracturas: en redes de microfisuras "de punta a punta" (matriz más permeable) o "en ángulo recto" (menos permeabilidad) con una relación de 1 a 17 entre estas permeabilidades; se dice que esta permeabilidad es anisotrópica .
A gran escala, las redes de micro-fallas y fallas o los efectos de la presión diferenciada de la veta modulan la permeabilidad dentro de la misma veta, así como la proximidad de los límites de la veta (“límites litológicos”).
A pequeña escala, el flujo de fluidos en los yacimientos de metano de lecho de carbón generalmente sigue trayectorias ortogonales. Esta mala permeabilidad significa que las áreas de drenaje alrededor de los pozos de metano del lecho de carbón suelen tener forma elíptica. A esta escala, la permeabilidad depende de:
Estas características varían según el “ litotipo ” dominante en el área explotada.
El tamaño de los poros y la conectividad se pueden medir con el petrógrafo en muestras frescas mediante "porosimetría de mercurio" hasta poros de al menos aproximadamente 0,003 μm . Las muestras se pueden deshidratar para que la presencia de agua en la roca no distorsione la medición de la porosidad.
La profundidad y el tipo de “depósito” son también dos parámetros importantes de la presión de llenado de los poros y de la naturaleza de los gases que allí se alojan. Estos parámetros se tienen en cuenta en un intento de modelar diferentes tipos de depósitos de gas de carbón. Pruebas de sorción a alta presión de un gas (metano) o multigas (p. Ej., Metano, hidrocarburos más pesados, nitrógeno y / o CO o CO 2) también se pueden hacer, pero se hacen sobre carbones "secos" traídos del fondo, cuyas características pueden haber cambiado.
El gas de carbón se compone principalmente de metano, con una pequeña proporción de etano , nitrógeno , dióxido de carbono y algunos otros gases. Las propiedades intrínsecas de cada carbón determinan la composición exacta del gas y la cantidad de gas que se puede extraer de él.
La porosidad de los depósitos de carbón suele ser muy baja (0,1-10% en el mejor de los casos).
La capacidad de adsorción del carbón vegetal se mide por el volumen de gas adsorbido por unidad de masa de carbón vegetal. Suele expresarse en SCF ( pies cúbicos estándar , el volumen (en pies cúbicos en los países anglosajones) medido en condiciones normales de temperatura y presión ) de gas por tonelada de carbón. En Francia, el contenido de gas real o potencial de un carbón (CH 4solo o con otros gases) se expresa en metros cúbicos de CH 4(y / o CO 2) por tonelada de carbón.
La mayor parte del gas presente en las vetas de carbón se adsorbe. Cuando se pone en producción un “depósito”, primero se bombea el agua presente en los espacios de fractura; esta despresurización mejora o provoca la desorción del gas de la matriz carbonosa.
El contenido real de un carbón in situ a veces puede ser bajo (o incluso cero) en comparación con la capacidad de adsorción total teórica, que varía según el tipo y la "calidad" del carbón. El contexto geológico es de gran importancia; en el caso del carbón formado al mismo tiempo, o incluso en la misma cuenca, puede haber contribuido a una fuga del gas emitido durante la coalificación o, por el contrario, a un buen atrapamiento en el carbón. Por lo tanto, encontramos tasas de metano adsorbido que varían de 100 a 800 SCF / tonelada para las vetas de carbón estudiadas en los Estados Unidos. INERIS cotiza por su parte para el CH 4, valores que varían según las condiciones de formación geológica del carbón entre 0 y 15 m 3 / ty “excepcionalmente” más.
Como se indicó anteriormente, y de acuerdo con la teoría de la percolación , es la permeabilidad permitida por la red de microfracturas la que determina las rutas de entrega del gas en la capa carbonosa. Cuanto mayor sea la permeabilidad, mayor será la producción potencial de gas.
En la mayoría de los lechos de carbón probados en los Estados Unidos, esta permeabilidad fue de 0,1 a 50 milidarcys. La permeabilidad de los yacimientos fracturados se puede aumentar aplicando cierta tensión al yacimiento, lo que se realiza con técnicas de fracturamiento hidráulico que, sin embargo, deben controlarse cuidadosamente para no expulsar el gas fuera de la veta o del sistema que pretende drenarlo hasta que ' la recuperación bien. El carbón tiene una permeabilidad que es bastante sensible a la tensión mecánica, lo que permite lo que los fabricantes llaman operaciones de "estimulación" de producción.
El contenido de metano varía mucho según las condiciones de formación del carbón y según la naturaleza geológica del “yacimiento” (integridad, fallas, etc.).
Por tanto, el espesor de la capa de carbono no es necesariamente proporcional al volumen de gas potencialmente extraíble. Para que un reservorio libere mucho gas, debe contener mucho y la diferencia de presión entre el pozo y el lecho de carbón es lo más grande posible, como es el caso de cualquier reservorio productivo.
Algunas formaciones de carbón (y esquisto) pueden tener concentraciones rentables de gas independientemente del espesor de la formación y otras no. Por ejemplo, en Cherokee Coal Basin (South Kansas), un pozo extrajo una cantidad significativa de gas de un lecho de carbón poco profundo (1 a 2 pies) mientras que otro dos veces más grueso no lo hizo, casi nada producido.
El potencial de gas de una veta de carbón también depende de la naturaleza del carbón; y más precisamente de su distribución, de su estructura (homogeneidad / heterogeneidad) e, indirectamente, de su composición en macerales (los macerales son entidades petrográficas ; el equivalente microscópico de los minerales, pero en rocas fósiles de origen orgánico). El contenido de maceral y el tipo de carbono no parecen tener una importancia directa, pero influyen indirectamente (a varias escalas) en el microgrietamiento del carbono, que es de gran importancia para la desorción del gas.
En general, un alto contenido de vitrinita (característico de los carbones "brillantes" es, por ejemplo, un predictor de una mayor probabilidad de extracción rentable (pero lenta) de gas de carbón, mientras que un alto contenido de inertinita (carbones mate característicos específicos) presagia un rendimiento deficiente), pero hay son excepciones, aún poco comprendidas a esta regla (por ejemplo, relacionadas con la presencia de vastos sistemas de microfracturas no mineralizadas). Los minerales contenidos en el carbón no juegan ningún papel (o prácticamente ningún) en la adsorción del "gas de carbón", pero se ha encontrado que algunos carbones ricos en minerales desorben el metano que contienen más rápidamente.
Otros parámetros que afectan en particular a la densidad de gas del carbón incluyen:
En términos de niveles de metano y azufre, la calidad del gas del lecho de carbón suele ser buena, pero los rendimientos de los pozos operativos son generalmente mucho más bajos que los de los reservorios convencionales de gas natural , alcanzando típicamente un máximo de alrededor de 0,1 m3 / s por pozo (8.500 m 3 / d), y pueden generar importantes costos iniciales o incluso fallas o problemas ambientales en caso de mantos de carbón demasiado delgados, o alterados por brechas y / o discrepancias, respectivamente de origen sedimentario y geológico o sísmico.
Los perfiles de producción de los pozos se caracterizan generalmente por una curva de campana, con la producción de gas aumentando inicialmente a medida que se bombea agua a la capa (fase de desorción máxima) antes de una velocidad de flujo que disminuye rápidamente.
Algunos operadores inyectan CO 2 o nitrógeno a muy alta presión de otro pozo para estimular el depósito y "empujar" el gas restante hacia el pozo de extracción.
Aspectos químicos y energéticos
Aspectos físicos
El operador debe estimar la condensación diferencial de la mezcla. Esto se realiza mediante un proceso físico descrito matemáticamente por una ecuación diferencial , que permite estimar (mediante cálculo) el contenido de condensado de un gas de capa y el coeficiente de productividad del condensado en régimen gaseoso. Este método de cálculo en particular se estableció sobre la base de experimentos llevados a cabo a finales de la década de 1980 en la superficie sobre "tubos de ensayo" de carbón.
El uso de este gas y / o sus técnicas de extracción son objeto de controversia, principalmente por la fusión con el gas de esquisto en cuanto a técnicas de explotación; primero en Estados Unidos y Canadá, y de ONG involucradas en la protección de la naturaleza o el agua, y desde finales de 2010 en Europa, luego enagosto 2011en Australia, donde el primer ministro de Nueva Gales del Sur (B. O'Farell) anunció su intención de prohibir dos operaciones de gas de carbón, tras el hecho de que Ross Sunn, portavoz de la Asociación de operadores y productores de carbón australiano, el petróleo ha reconocido que " la perforación, en diversos grados, tiene un impacto en los acuíferos adyacentes ” , luego de haber afirmado durante varios años lo contrario según B. O'Farell, y mientras una serie de regiones administrativas exigían una moratoria sobre las operaciones existentes.
Las críticas que se le hacen se refieren principalmente a los impactos ambientales y sanitarios, directos e indirectos. En teoría, en la mayoría de los países, estos impactos ambientales deberían haber sido descritos por los estudios de impacto iniciales y luego limitados o compensados por medidas de conservación o compensatorias apropiadas, bajo el control de los gobiernos y algunas de sus agencias y ministerios, con motivo de la exploración y procedimientos de autorización de explotación, que generalmente brindan una oportunidad para la consulta pública y la investigación pública .
Los operadores también están obligados a obtener permisos o autorizaciones para la construcción de carreteras, tuberías y cualquier infraestructura técnica, así como para reinyecciones o descargas de aguas residuales. También deberían, teóricamente, reparar ciertos impactos ambientales cuando la ley así lo requiera.
Sin embargo, estas técnicas eran nuevas, poco conocidas por el público y las agencias ambientales, y sus expertos estaban dentro de las empresas de exploración o extracción. Además, los aditivos químicos utilizados ni siquiera eran conocidos por la EPA (hasta finales de 2010), los fabricantes argumentaron que se encuentran bajo secreto comercial o de fabricación .
El gas de carbón es criticado en particular:
En Francia, INERIS y BRGM encargado conjuntamente un informe en 2013 en un "análisis simplificado de los riesgos e impactos ambientales aplicadas al despliegue del sector" , producido sobre la base de un resumen bibliográfico se centra en la retroalimentación. El sector de "carbón de gas" en los países donde se ha implementado.
Este gas tiene la ventaja de contener bastante menos nitrógeno y mucho menos sulfuro de hidrógeno (ácido, corrosivo y tóxico) que otros gases naturales como el gas Lacq (muy ácido). Puede integrarse en la red de distribución global en forma de gas natural comprimido y gas natural licuado (GNL), dos sectores que se desarrollaron en Australia, China e Indonesia a principios de la década de 2000.
Algunos promotores de la extracción de gas de lecho creen que, combinado con el principio de "pozos acoplados", también sería posible secuestrar CO 2.en lugar de CH 4haciendo que el segundo ocupe el lugar del primero; CO 2inyectado por un pozo de inyección utilizado para empujar el metano hacia el pozo de extracción. Si todas las minas de carbón conocidas fueran utilizables y se usaran para almacenar CO 2 de esta maneraasociado en el contexto de una operación tipo ECBM, el potencial de almacenamiento rondaría las 150 Gt de CO 2, pero de acuerdo con los análisis económicos disponibles, solo de 5 a 15 Gt de dióxido de carbono podrían ser secuestrados con un beneficio neto, 60 Gt de capacidad de captura adicional pueden estar disponibles a un costo moderado (de menos de 50 $ / t CO 2 (en las condiciones económicas de los años noventa), es decir casi sin estudios de impacto ni compensación ambiental).
Los experimentos están en marcha, pero las vetas de carbón son a menudo heterogéneas y / o puesta en contacto con agua durante su fractura, o naturalmente fracturados o rotos por un ex operativo como en las zonas mineras explotadas en la XIX ° y XX ° siglo. CO 2así atrapado no puede ser tan confiable y duradero (John Gale y Paul Freund, promotores de esta técnica dicen que este CO 2será “secuestrado por muchos años” , sin comprometerse con la duración del secuestro) y consideran que “aún son necesarias mejoras” a las técnicas de origen petrolero utilizadas, sin garantizar que el CO 2no puede subir gradualmente a la superficie o plantear un problema al cambiar la " hidroquímica e hidrogeohimistería de las capas profundas" (CO 2produce ácido carbónico en el agua, factor de acidificación, que también promueve la circulación de agua y metales tóxicos disueltos). El contenido de iones, geoquímica mineral, pero también orgánica , las reacciones redox y la adsorción / desorción en equilibrio , etc. efectivamente podría verse afectado, con consecuencias que aún no se pueden evaluar y que variarán según la temperatura y la presión, los materiales colocados, la posible presencia de fallas, la naturaleza del agua y los aditivos inyectados y según si el medio permanece saturado con agua, sobresaturado en el momento de la fracturación hidráulica y luego posiblemente desaturado durante la operación con despresurización. Además, el bombeo de aguas profundas puede, mediante la elevación de una salmuera, modificar los principales equilibrios químicos ( cloruros , sulfatos , carbonatos ... tal como los define el geoquímico australiano Chebotarev (1955) e iónicos y ecológicos en la superficie.
La extracción de grisú de las minas de carbón (fue en primer lugar una medida de seguridad) llevó a su recuperación (década de 1950) y luego a intentar valorizarla (década de 1970), con métodos industriales bien probados en los años 1990. Al mismo tiempo, El desarrollo del fracking y la perforación direccional permitió mejorar las técnicas de explotación del gas de capa, en la década de 2000 en los Estados Unidos, así como en Australia y Canadá.
Sin embargo, de forma prospectiva , se discute el futuro económico e industrial de este gas. Varios factores influirán en la rentabilidad de su extracción y comercialización:
Es allí donde se empezó a explotar industrialmente este gas, en Estados Unidos que cuenta con más de diez cuencas geológicas adecuadas. Casi el 10% de la producción de gas estadounidense provendría del gas de capa, rentabilizado por la explotación conjunta de petróleo e hidrocarburos a partir de condensados de gas natural. Pero al igual que en Canadá , el desarrollo y la producción de gas de carbón se han visto ralentizados por la recesión mundial ( crisis de 2008 ).
Canadá ha comenzado a producir gas de vetas (de depósitos bituminosos del Cretácico). También tendría recursos potenciales en ciertas capas de carbones bituminosos y subbituminosos del Jurásico y Terciario en las cuencas sedimentarias del occidente del país.
Los grandes países emergentes ( BRICS , es decir Brasil , Rusia , India , China y Sudáfrica, así como Indonesia, que tiene capas potenciales de semiantracita terciaria a carbón subbituminoso en dos cuencas en Sumatra y tres en la isla de Kalimantan). tienen una economía y / o una demografía en rápido crecimiento, lo que requiere nuevos recursos energéticos. Algunos de ellos tienen importantes recursos de carbón y gas natural y están un poco menos limitados que los países ricos por las convenciones internacionales sobre la lucha contra el calentamiento global ( el protocolo de Kioto y sus consecuencias en particular). China e India habían comenzado a explorar sus recursos de gas de carbón ya en la década de 1900, pero las técnicas de fracturación hidráulica no permitieron pruebas a gran escala hasta la década de 2000; Indonesia y Rusia comenzaron a explorar sus recursos de gas de carbón en la década de 2000 con una primera producción después de 2010 para reducir su dependencia energética . Durante el período de recesión que comenzó en 2008 , los BRIC parecen haber continuado la exploración.
En los años 2010-2013, China produjo vetas y gas de mina a partir de carbones Carboníferos y Pérmicos y antracita en la cuenca de Qinshui y tiene recursos potenciales (de la misma edad) en la cuenca de Ordos.
En los años 2010-2013, India produjo gas de carbón (a partir de capas de carbón / antracita) en 4 cuencas que datan del Pérmico, pero tiene recursos potenciales en otras 12-14 cuencas y potencialmente en 6 cuencas de carbón subbituminosas que se formaron en el terciario. .
Los británicos y las Filipinas también estarían interesados en este recurso.
Los geólogos japoneses han estimado que las vetas de carbón bajo el archipiélago japonés y su lecho marino podrían albergar 2,5 billones de metros cúbicos de CH 4.(en forma de gas de capa en particular) y potencialmente absorber alrededor de 10 GT de CO 2. Sin embargo, el riesgo sísmico en esta región del mundo es un riesgo mayor (asociado al de un tsunami), lo que pone en duda la confiabilidad de los equipos, pozos, almacenamiento en el tiempo, etc.
Australia produce gas de vetas y minas a partir de depósitos antiguos de carbón ( Pérmico ) y antracita en la cuenca de Sydney, y de carbón bituminoso en las cuencas de Bowen, Gunnedah y Gloucester. Otra producción proviene de capas de carbones bituminosos (del Jurásico ) en las cuencas de Surat y Clarence-Moreton. Casi todas las terminales de GNL (gas natural licuado) de Australia se abastecen, al menos en parte, de gas de mar . En la región de Queensland , donde se encuentra la Gran Barrera de Coral , más del 90% de las necesidades de gas son abastecidas por gas de capa explotado en la región .
Australia asume que la conversión de gas de carbón en GNL permitirá la expansión de los mercados de gas asiáticos.
Un proyecto europeo " RECOPOL " (equivalente al proyecto American Coal-seq lanzado durante tres años enOctubre de 2000 en los Estados Unidos, por el departamento de energía, DOE, con AMOCO y BP (que ha estado probando esta técnica desde la década de 1980), iniciada en Noviembre de 2001, Durante 3 años, incluyendo 18 meses de experiencia de campo en Polonia, de € 3.5 millones de financiados al 50% por el 5 ° PCRD (programa marco de investigación) para la recuperación de metano capa llamada “ECBM” (Enhanced lecho de carbón metano) y subterránea CO 2 almacenamientoen las vetas de carbón por inyección de CO 2.
A principios de 2017, la compañía energética francesa perforó el sótano de Lachambre , cerca de Saint-Avold en Moselle , en busca de gas de carbón atrapado entre 1.000 y 1.500 metros de profundidad, en vetas de carbón que nunca habían sido explotadas. No utiliza fracturación hidráulica, prohibida en Francia, ni agua o productos químicos inyectados, como para la explotación de gas de esquisto. El gas se extrae por presión diferencial, utilizando las fisuras naturales del carbón. El sótano de la cuenca de carbón del Mosela representa el equivalente a seis años de consumo de gas en Francia. La empresa espera poner en funcionamiento varios pozos en los próximos años, generando una producción de más de 700 millones de metros cúbicos en doce años.