Les tourbières boréales des régions des sables bitumineux de l'Alberta sont soumises à de vastes perturbations et à la pollution causée par l'industrie de l'extraction in situ du pétrole et du gaz. En même temps, les tourbières sont reconnues comme des écosystèmes avec d'énormes capacités à stocker du carbone (C) qui ont besoin d'être protégés en période d'augmentation des émissions de gaz à effet de serre et de réchauffement climatique continu d'origine anthropique. Depuis 2015, le gouvernement de l'Alberta a publié de nouvelles réglementations visant à conserver et à protéger les tourbières suite aux perturbations causées par des infrastructures pétrolières et gazières in situ, par une approche de la restauration d'une « capacité foncière équivalente ». Par conséquent, la restauration écologique réglementaire des tourbières vise à rétablir les fonctions primaires des tourbières, soient l'accumulation de tourbe et la séquestration de carbone. Les premiers essais de restauration des tourbières dans ce contexte ont débuté au début des années 2000 et jusqu'à ce jour, très peu de recherches ont été menées à évaluer le succès des différentes techniques de restauration. L'objectif de cette thèse est donc l'évaluation de différentes techniques de restauration de tourbières à la suite de perturbations de plateformes de forage in situ, via l'évaluation des communautés végétales et des fonctions de la tourbière restaurée, en particulier le potentiel d'accumulation de tourbe et le retour de la séquestration du carbone. Trois sous-objectifs étaient axés sur le développement des espèces végétales caractéristiques des tourbières, la production et la décomposition de la matière organique végétale, la biogéochimie et la séquestration du carbone. L'étude a eu lieu sept à dix ans après la restauration. Les sites de recherche étaient deux anciennes plateformes de forage in situ, situées dans les régions des sables bitumineux de Peace River et de Cold Lake, dans le nord de l'Alberta. Dans le cadre de cette étude, nous avons choisi cinq tourbières restaurées, une zone témoin non restaurée d'une ancienne plateforme et 28 milieux humides de référence non perturbés. Les techniques de restauration évaluées comprenaient l'enlèvement complet des matériaux de construction de la plateforme de forage in situ (CR), l'enlèvement partiel du remplissage minéral de la plateforme de forage jusqu'à 15 cm (PR15) au-dessus du niveau de la nappe phréatique (WTL), jusqu'à 5 cm au-dessus du WTL (PR5), et jusqu'à près du WTL de l'écosystème de tourbière non perturbé adjacent (PR0). La revégétalisation s'est faite soit spontanément par l'intermédiaire de la dispersion naturelle des plantes, soit par la plantation active d'espèces vasculaires, en particulier Carex aquatilis, Larix laricina et Salix lutea. Sur deux saisons de croissance, nous avons mesuré l'abondance, la diversité et la richesse des communautés végétales émergentes, la productivité primaire nette (PPN) et la décomposition, ainsi que l'échange brut de l'écosystème (EBE) via l'échange de dioxyde de carbone (CO₂) et les émissions de méthane (CH₄). En outre, nous avons mesuré les facteurs environnementaux, tels que les niveaux d'eau (WTL), la chimie du sol et de l'eau et les concentrations de nutriments. Pour l'approche de restauration CR, une zone d'eau libre peu profonde s'est formée avec des espèces aquatiques flottantes migrant spontanément et une végétation de type marais sur le périmètre. On a observé que ces types de végétation étaient une source de C, où le CH₄ était libéré par les tissus d'aérenchyme bien développés de ces végétaux. La production de biomasse et l'accumulation de tourbe ont été observées de façon marginale, sauf dans un tapis de mousse brune flottant. En conséquence, on a observé que l'approche de restauration par CR avait un potentiel de réchauffement global accru, en raison du bilan positif de C, où plus de C est libéré dans l'atmosphère qu'il n'est absorbé par la pédosphère. PR15 et PR5, qui ont fait l'objet d'introduction d'espèces végétales, nous avons constaté que la diversité et la richesse des espèces étaient les plus faibles parmi les tourbières restaurées. Des conditions trop sèches, avec un niveau d'eau trop profond sous la surface du sol, ont transformé PR5 et PR15 en sources de carbone avec un potentiel de réchauffement global accru, en raison de la libération de CO₂ dans l'atmosphère. La forte production de biomasse a été neutralisée par un taux de décomposition tout aussi élevé et donc par un faible potentiel d'accumulation de tourbe. Le développement des arbustes a eu un effet positif sur l'absorption du carbone. Nous avons observé que le PR0, qui a été spontanément revégétalisé par la migration naturelle des diaspores, a développé une végétation plus similaire aux tourbières de référence avec une plus grande diversité et richesse d'espèces végétales par rapport aux autres zones restaurées. Une couverture dominante de bryophytes ou une végétation arbustive ont contribué à de meilleurs taux d'accumulation de tourbe par rapport aux autres zones d'étude. Le WTL près de la surface était un facteur significatif pour le retour d'une fonction de puits de carbone dans cette zone restaurée (PR0). Nous pensons que la restauration écologique de tourbières peut être réalisée avec l'élimination partielle du remplissage minéral. Les résultats suggèrent que la connectivité hydrologique avec les écosystèmes de tourbières adjacents non perturbés est le facteur limitant le plus important pour le développement de communautés végétales caractéristiques des tourbières ou la restauration des fonctions d'accumulation de tourbe et d'absorption de carbone. En outre, la proximité physique d'une banque de diaspores semble faciliter et accélérer la migration naturelle spontanée de diverses espèces végétales, même sur un sol minéral résiduel des anciennes plateformes de forage. L'introduction active de plantes ne s'est pas avérée avoir des effets significatifs sur la diversification et l'enrichissement des communautés végétales caractéristiques des tourbières. / Boreal peatlands in the Oil Sands regions of Alberta are subject to vast disturbances and pollution caused by the in situ oil and gas extraction industry. At the same time, peatlands are recognized as enormous carbon (C) storing ecosystems that need protection during times of enhanced greenhouse gas emissions and ongoing anthropogenically-caused global warming. Starting in 2015, the Alberta Government released new regulations that aim at the conservation and protection of peatlands following disturbance by in situ oil and gas infrastructure via the restoration of an "equivalent land capability". The obligatory ecological restoration aims at the reestablishment of primary peatland functions, such as peat accumulation and C sequestration. First trials to restore peatlands following in situ oil sands well pad disturbances started in the early 2000's and until this day little research on the success of the various restoration techniques has been done. The aim of this dissertation is therefore the evaluation of different peatland restoration techniques following in situ oil sands well pad disturbances, via the assessment of the restored peatland's vegetation communities and functions, in particular the peat accumulation potential and return of C sequestration. Three sub-objectives focussed on the development of peatland characteristic plant species, the plant organic matter production and decomposition, the biogeochemistry and carbon sequestration. The study took place seven to 10 years post-restoration. Research sites were two decommissioned in situ oil sands well pads located in the Peace River and Cold Lake Oil Sands regions in northern Alberta. For this study, we selected five restored peatland areas, one unrestored control area of an in situ well pad, and 28 undisturbed reference wetlands. The evaluation of the restoration techniques included the complete removal of the in situ well pad's construction materials (CR), the partial removal of the well pad's mineral fill to 15 cm (PR15) above the water table level (WTL), to 5 cm above the WTL (PR5), and to near the WTL of the adjacent undisturbed fen ecosystem (PR0). Revegetation happened either spontaneously via natural ingress or was managed by active planting of vascular species, in particular Carex aquatilis, Larix laricina, and Salix lutea. Throughout the two-year study period, we measured the abundance, diversity, and richness of emerging plant communities, the net primary productivity (NPP) and litter decay, as well as net ecosystem exchange (NEE) via carbon dioxide (CO₂) exchange, and methane (CH₄) emissions. Furthermore, we measured environmental factors, such as WTL, soil and water chemistry and nutrient concentrations. In CR, a shallow open water area had formed with mostly spontaneously colonizing floating aquatic species and marsh-like vegetation in the periphery. This type of vegetation was measured to be a C source, where CH₄ was released via aerenchyma. Biomass production and peat accumulation was observed marginal, except in a floating brown moss carpet. As a result, CR was observed to have an enhanced global warming potential, due to the positive C balance, where more C was released to the atmosphere than was taken up by the pedosphere. At PR15 and PR5, which were subject to plant species introduction, we found the lowest species diversity and richness among restored peatlands. Too dry conditions, with low WTL below the surface, turned PR5 and PR15 into carbon sources with increased global warming potential, due to the release of CO₂ to the atmosphere. High biomass production was neutralized by an equally high decay rate resulting in low peat accumulation potentials. There was a positive relationship between shrub cover and net carbon uptake. We observed PR0, which was spontaneously revegetated by natural migration of diaspores, to develop fen characteristic vegetation with the highest plant species diversity and richness compared to other restored areas. Either dominant bryophyte cover or shrub vegetation helped contribute to the greatest peat accumulation potential compared to the other study areas. The WTL at the surface was a significant factor for returning a C sink function in the same restored area. Results indicate that the benefit of the complete removal of a former in situ oil sands well pad is negligible, and that ecological peatland restoration can be achieved with the partial removal of the mineral fill. Also, hydrological connectivity to undisturbed adjacent fen ecosystems is the most important limiting factor for the development vegetation communities characteristic of peatlands and resume peat accumulation and C uptake. Furthermore, the physical proximity to the respective diaspore bank is believed to facilitate and accelerate spontaneous natural migration of diverse plant species even on a residual mineral soil. Active plant introduction did not prove to have significant effects on diversification and enrichment of peatland characteristic plant communities.

Thèse (M.Sc.)--Université Laval, 2008. / Bibliogr.: f. 50-52. Publié aussi en version électronique dans la Collection Mémoires et thèses électroniques.

Ce mémoire propose une stratégie d'implantation du concept du « Lean Maintenance » pour assurer une production efficiente et sécuritaire au sein d'une installation de traitement et de valorisation des sables bitumineux. La problématique est introduite via les pratiques en vigueur dans un site actif d'exploitation de sables bitumineux. Elle est supportée par un ensemble d'observations et de données disponibles dont l'accès et la publication ont été préalablement autorisés par les autorités de l'entreprise. Les concepts du "Lean maintenance" sont introduits en prenant en considération les réalités du terrain et les apports potentiels de cette approche. Une attention particulière a été accordée à la stratégie de mise en oeuvre des concepts du "Lean Maintenance". Le mémoire examine également les contributions de la maintenance productive totale (TPM) dans un contexte où les activités de maintenance ne sont pas effectuées exclusivement par le personnel interne de l'entreprise et dans un contexte où le risque d'accident est omniprésent. Le mémoire cite plusieurs références pertinentes et fait état de quelques extensions des travaux réalisés.

Sous la forêt boréale albertaine, dans l'Ouest canadien, repose la deuxième plus grande réserve de pétrole mondiale. Son exploitation détruit l'écosystème, en plus de générer de grandes quantités de résidus phytotoxiques, dont les principaux sont le sable résiduel (TS) et le coke. Selon la loi provinciale, avant la fin de l'exploitation, les terres doivent être restituées dans leur état original. Cependant, la réhabilitation des terres demeure un défi significatif compte tenu du volume de résidus qui seront générés par l'industrie pétrolière en Alberta. Les plantes actinorhiziennes sont des végétaux très résistants, qui colonisent souvent des habitats hostiles : dépôts volcaniques, dunes de sable, sols érodés à la suite d'un glissement de terrain, sols contaminés. La plupart de ces milieux sont pauvres en azote, en conséquence, l'établissement de la symbiose avec un actinomycète fixateur d'azote atmosphérique, Frankia spp., leur confère un avantage indéniable. Parmi les plantes actinorhiziennes, l'aulne actinorhizé revêt un intérêt particulier. À maintes reprises, il a prouvé son utilité dans le cadre de diverses pratiques agroforestières ou de réhabilitation de sites contaminés par des métaux lourds, des résidus chimniques et des hydrocarbures. Des 47 espèces d'aulnes distribuées mondialement, 7 sont indigènes du Canada, dont l'aulne rugueux et l'aulne crispé. Puisque ces deux espèces ont déjà été utilisées à grande échelle au Canada pour réhabiliter des terres perturbées, leur emploi dans le cadre de la revégétalisation des sites albertains est pertinent. Ce projet de recherche en microbiologie environnementale avait comme objectif d'évaluer la capacité des aulnes Symbiotiques à coloniser directement les principaux résidus de l'industrie pétrolière albertaine. Il tentait également d'évaluer l'impact qu'auraient ces résidus sur la symbiose de l'aulne crispé et de l'aulne rugueux avec Frankia. L'hypothèse de recherche stipule donc que l'aulne crispé et l'aulne rugueux peuvent croître directement en TS et en coke, et que la symbiose avec la bactérie du genre Frankia améliore le développement des aulnes croissant dans ces résidus. Afin d'investiguer la question, des aulnes crispés et rugueux ont été cultivés en conditions gnotobiotiques, en absence ou en présence de Frankia, dans du TS ou du coke. Par la suite, ils ont été récoltés, et leur développement a été évalué. Que ce soit en présence de TS ou de coke, Frankia a établi la symbiose avec l'aulne crispé et l'aulne rugueux. Cette symbiose a permis aux aulnes de survivre en substrats résiduels et a assuré un meilleur développement de ceux-ci. Dans le cas du coke, une étude terrain a confirmé ces résultats. En conclusion, l'aulne rugueux et l'aulne crispé détiennent les qualités nécessaires pour participer à la revégétalisation des sites perturbés par l'industrie pétrolière albertaine, et la présence de la symbiose actinorhizienne améliore significativement le développement de ces végétaux en présence de stress environnemental.

Thèse (M.Sc.)--Université Laval, 2004. / Bibliogr. Publié aussi en version électronique.

L'injection de vapeur lors de la production des bruts lourds par SAGD soumet les roches réservoirs (sables bitumineux non consolidés ou faiblement consolidés) à une élévation de température (jusqu'à 280°C). L'apport de fluide chaud augmente la pression de pore, dilate le squelette rocheux et le fluide interstitiel, ce qui modifie le champ de contrainte in situ. Le travail de thèse, à forte connotation expérimentale, vise à contribuer à la caractérisation mécanique et acoustique des réservoirs bitumineux sous différentes conditions de température, de contrainte et de saturation. Les travaux ont été effectués sur des échantillons de sables bitumineux Canadiens, mais également sur un matériau modèle, un sable reconstitué artificiellement cimenté. Plusieurs techniques expérimentales ont été mises en œuvre pour caractériser les matériaux utilisés : tomographie RX, microtomographie RX, cryomicroscopie, RMN, etc. Des essais ont ensuite été effectués dans une cellule oedométrique, une cellule pétroacoustique et également dans une cellule triaxiale dite haute température qui a été développée dans le cadre de cette thèse.Les divers essais de chargement mécanique et thermique dans cette thèse ont permis d'enrichir les connaissances sur le comportement thermo-hydro-mécanique des sables bitumineux ainsi que celui des sables reconstitués. Les paramètres investigués ont été la dilatation thermique, la compressibilité sous chargement oedométrique et triaxial isotrope et la résistance au cisaillement. Les différentes mesures des propriétés acoustiques (vitesses Vp et Vs, atténuations et modules dynamiques) effectués sur les sables naturels et reconstitués ont montré l'importance des propriétés des fluides saturants, principalement de leur viscosité. Le bitume est un fluide viscoélastique avec une viscosité qui varie avec l'élévation de la température. Aux températures in situ, il se comporte comme un solide avec un module de cisaillement. L'approche théorique de Ciz et Shapiro (2007), permet de prendre en compte ce module de cisaillement du fluide visqueux et généralise l'équation de Biot Gassmann. Son utilisation a été validée sur nos essais. La modélisation prend en compte les aspect dispersifs et permet d'extrapoler aux fréquences sismiques des résultats acquis en laboratoire avec des fréquences ultrasonores. Les vitesses Vp et Vs diminuent avec le passage de la chambre de vapeur. Les variations sont faibles mais peuvent être identifiées par la sismique 4D

L'injection de vapeur lors de la production des bruts lourds par SAGD soumet les roches réservoirs (sables bitumineux non consolidés ou faiblement consolidés) à une élévation de température (jusqu'à 280°C). L'apport de fluide chaud augmente la pression de pore, dilate le squelette rocheux et le fluide interstitiel, ce qui modifie le champ de contrainte in situ. Le travail de thèse, à forte connotation expérimentale, vise à contribuer à la caractérisation mécanique et acoustique des réservoirs bitumineux sous différentes conditions de température, de contrainte et de saturation. Les travaux ont été effectués sur des échantillons de sables bitumineux Canadiens, mais également sur un matériau modèle, un sable reconstitué artificiellement cimenté. Plusieurs techniques expérimentales ont été mises en œuvre pour caractériser les matériaux utilisés : tomographie RX, microtomographie RX, cryomicroscopie, RMN, etc. Des essais ont ensuite été effectués dans une cellule oedométrique, une cellule pétroacoustique et également dans une cellule triaxiale dite haute température qui a été développée dans le cadre de cette thèse.Les divers essais de chargement mécanique et thermique dans cette thèse ont permis d'enrichir les connaissances sur le comportement thermo-hydro-mécanique des sables bitumineux ainsi que celui des sables reconstitués. Les paramètres investigués ont été la dilatation thermique, la compressibilité sous chargement oedométrique et triaxial isotrope et la résistance au cisaillement. Les différentes mesures des propriétés acoustiques (vitesses Vp et Vs, atténuations et modules dynamiques) effectués sur les sables naturels et reconstitués ont montré l'importance des propriétés des fluides saturants, principalement de leur viscosité. Le bitume est un fluide viscoélastique avec une viscosité qui varie avec l'élévation de la température. Aux températures in situ, il se comporte comme un solide avec un module de cisaillement. L'approche théorique de Ciz et Shapiro (2007), permet de prendre en compte ce module de cisaillement du fluide visqueux et généralise l'équation de Biot Gassmann. Son utilisation a été validée sur nos essais. La modélisation prend en compte les aspect dispersifs et permet d'extrapoler aux fréquences sismiques des résultats acquis en laboratoire avec des fréquences ultrasonores. Les vitesses Vp et Vs diminuent avec le passage de la chambre de vapeur. Les variations sont faibles mais peuvent être identifiées par la sismique 4D / The steam assisted gravity drainage (SAGD) has been successfully used to enhance the recovery of heavy oil in Western Canada and Eastern Venezuela basins. Temperature, pressure and pore fluid variations during SAGD operations induce complex changes in the. properties of the heavy oil sand reservoir. This dissertation focuses on the geomechanical and acoustic behaviours of oil sand and how they change under various temperature, pressure and pore fluid conditions. Both natural oil sands samples and reconstituted samples were tested in this research program. Several experimental techniques have been used to characterize the materials including X-Ray tomography, X-ray microtomography, cryomicroscopy, NMR. Natural oil sands samples, characterized by high permeability, high porosity and an interlocked structure have been extracted from the estuarine McMurray Formation in Athabasca (Alberta, Canada). Reconstituted samples, made up of slightly cemented Fontainebleau sand, have been considered as possible analogues of the natural oil sands. Tests have been carried out in high pressure oedometer cells, in an isotropic pressure cell and in a new high temperature triaxial cell. The various geomechanical and thermal tests have been carried out to better understand the thermo-hydro-mechanical behaviour of natural oil sands and of reconstituted samples. The parameters investigated were the thermal dilatation, the bulk compressibility (under oedometric and isotropic loading) and the shear strength. The acoustic measurements (P and S-wave velocities, attenuations and dynamic modules, etc.) performed on natural oil sands and reconstituted samples showed the importance of the saturating fluids properties, mainly through viscosity. Bitumen has a viscoelastic behaviour with a non-negligible shear modulus that depends strongly on temperature and frequency and that allows shear wave propagation. The theoretical approach of Ciz and Shapiro (2007), that accounts for the effects of the shear modulus of the viscous fluid and generalizes the Biot – Gassmann equation, has been validated by our tests. The model takes into account the dispersive aspects and allows the results obtained in the laboratory with ultrasonic frequencies to be extrapolated to seismic frequencies. Velocities Vp and Vs decrease with the steam invasion. Changes are small but can be detected by 4D seismic

Entre 2013 et 2017, le projet d’oléoduc Énergie Est a été l’un des plus importants enjeux économique, politique et environnemental des années 2010. Initié pendant le gouvernement conservateur de Stephen Harper et annulé sous le gouvernement libéral de Justin Trudeau, c’est le plus ambitieux projet d’oléoduc de l’histoire du Canada. S’il n’a jamais traversé les provinces d’ouest en est, il est passé au travers de deux gouvernements fédéraux différents ayant leur discours environnemental propre. Or, avec la croissance soutenue de l’exploitation des sables bitumineux et l’édification de nouveaux oléoducs au pays, c’est à se demander si leurs discours sont réellement distincts. Pour réaliser cette étude du discours environnemental fédéral, il a fallu combiner l’analyse du discours avec un cadre théorique permettant de rendre compte de l’impact de l’exploitation des sables bitumineux sur le gouvernement à Ottawa. C’est ainsi que nous en sommes venus à une élaboration conceptuelle combinant une analyse de l’espace, de l’État et de l’histoire canadienne jointes à l’approche de l’analyse du discours. Le résultat de cette thèse est qu’il existe à la fois des similitudes et des dissemblances entre les discours des deux gouvernements. Malgré qu’ils s’amenaient au Parlement en se présentant comme une alternative environnementale sérieuse, les libéraux ont été contraints par des facteurs économiques et politiques hérités du précédent gouvernement conservateur lui-même influencé par une histoire économique canadienne particulière. Énergie Est est un cas éclairant sur la problématique du développement économique au temps des changements climatiques.

Ce mémoire propose un outil d'aide à la décision pour la gestion des parcs à résidus miniers sur une base annuelle. La compagnie Syncrude Canada utilise actuellement son propre simulateur de gestion des parcs à résidus miniers. M. Abdelkader Hammami a travaillé sur le sujet avec la compagnie Syncrude et ses travaux [13] ont servi de matériel de base pour la réalisation qe ce nouveau type de simulateur. L'approche développée au cours du mémoire fournit un cadre de référence des processus de gestion, de construction et de déposition en présence. Elle propose une méthodologie basée sur l'analyse de ces processus afin de dégager des scénarios pour la gestion des opérations. Les scénarios générés sont optimisés au niveau des contraintes opérationnelles et des influences sur l'environnen1ent. Les contraintes opérationnelles comprennent les capacités d'entreposage des bassins, les limites de transfeli des différents Inélanges entre ceux-ci et la qualité de l'eau recirculée au moulin. Le sujet est présenté de façon à faciliter la compréhension et .les interventions du planificateur au niveau de l'entrée des données pour produire les scénarios demandés. Le nouveau type de simulateur utilise l' optimiseur mathématique LINGO de concert avec le logiciel EXCEL pour guider le planificateur vers une solution optimale et en accord avec les opérations minières. Des exemples tirés d'hypothèses et de données fictives démontrent la flexibilité d'utilisation de cet outil d'aide à la décision à dégager des hypothèses de travail et à faciliter la planification des opérations au niveau des résidus miniers.

Une étude de performance et de faisabilité économique a été menée avec pour objectif d'évaluer la possibilité de substituer la dépendance envers le gaz naturel, actuellement la source principale d'énergie, par une source moins noble et disponible en abondance pour la récupération et la mise en oeuvre de l'exploitation des sables bitumineux en Alberta. L'approche consiste à produire de l'énergie (chaleur et électricité) pour la récupération du bitume et de l'hydrogène essentiel pour les opérations d'hydrotraitement/hydrocraquage par l'intermédiaire d'une gazéification intégrée à un cycle combiné (IGCC) et dont l'alimentation est assumée par un combustible moins noble et moins coûteux que le gaz naturel. Il s'agit du coke de bitume qui est un sous-produit de cokéfaction. Dans cette étude, différentes configurations du complexe IGCC intégrant deux approches de capture /séquestration de CO2 ont été analysées. Dans la première, le CO2 est intercepté via un procédé Selexol d'absorption physique. Dans la seconde, le piégeage de CO2 est assuré par carbonatation minérale humide au moyen de saumures naturelles disponibles dans les aquifères avoisinants. Cette recherche consiste en l'analyse de l'efficacité énergétique d'une unité IGCC produisant 400 MW à partir de la gazéification du coke bitumineux et de l'évaluation des coûts de production de puissance, sous forme d'électricité et de chaleur, et d'hydrogène à partir d'une telle usine incluant des îlots de capture/séquestration de CO2.