Sables pétrolifères

Les sables pétrolifères et bitumineux sont des phénomènes naturels composés d’un mélange de sable ou d’argile, d’eau et d’une forme de pétrole dense et visqueux (bitume). Ces ressources naturelles sont présentes dans beaucoup de régions mais en quantité très abondante au Canada et au Vénézuela. Ces ressources sont aujourd’hui comptées comme réserves pétrolières face à un coût plus élevé du pétrole et au développement de nouvelles technologies permettant une extraction rentable et leur transformation en produits consommables.

Le terme sable bitumineux fait souvent référence au pétrole non-conventionnel ou bitume brut afin de différencier le bitume et huile synthétique extraits des sables bitumineux et le pétrole brut provenant de puits. L’exploitation minière, l’extraction in-situ et la transformation commerciale sont les étapes principales du procédé de récupération du bitume. 

Si les sables bitumineux sont à la surface, l’exploitation à ciel ouvert est possible à l’aide de camions et pelleteuses. Après excavation, de l’eau chaude et de la soude caustique (NaOH) sont ajoutées au sable donnant naissance à une mixture boueuse transportée par conduit vers le plant d’extraction. Ces canalisations peuvent mesurer plusieurs dizaines de kilomètres et des techniques d’injection de vapeur sont utilisées pour soulever les dépôts de sables bitumineux et leur permettre de s’écouler.

Au plant d’extraction la mixture boueuse est agitée et la mousse du bitume écumée. Le sable et autres matériaux sont ensuite transportés de nouveau vers les mines qui, éventuellement, se régénèrent. La mousse du bitume est traitée afin de d’en extraire un résidu d’eau et de fines particules solides. Le procédé de transformation a pour objectif de convertir le bitume de son état de goudron visqueux en pétrole brut de haute qualité et contenant peu de soufre. Cette transformation consiste en des étapes de cokéfaction, d’hydrocraquage et d’hydrotraitement.

L’étude des procédés multiphasiques liés aux sables bitumeux est complexe. La tomographie électrique peut fournir d’importantes informations pour un grand nombre procédés:

• Caractérisation des écoulements: les caractéristiques de flux de sables bitumineux sont très différentes de  celles du pétrole brut conventionnel. Le m3000 à double modalité, ERT (tomographie électrique résistive) et ECT (capacitive) offre la possibilité de visualiser les régimes d’écoulement de ces systèmes multiphasiques complexes.
• Séparation des systèmes multiphasiques : il a été démontré que la tomographie électrique peut identifier les interfaces durant la décantation des émulsions de bitume et des solvants aliphatiques.