Les sables bitumineux d'Athabasca ont attiré l'attention des marchands de fourrure européens en 1719 quand Wa-pa-su, un commerçant Cri, apporta un échantillon de sable bitumineux au poste de la Compagnie de la Baie d'Hudson à Churchill (Manitoba). En 1778, le marchand de fourrure Peter Pond devint le premier homme blanc à observer ces dépôts le long de la rivière d'Athabasca et rapporta que les autochtones utilisaient le bitume pour imperméabiliser leurs canoës. En 1883, G.C. Hoffman de la Commission géologique du Canada essaya de séparer le bitume des sables bitumineux avec de l'eau, et rapporta que la séparation était immédiate. Cependant, il fallut attendre presque un siècle avant que l'extraction ne devienne économiquement viable.
La production commerciale de pétrole à partir de sable bitumineux l'Athabasca commença en 1967, quand la Great Canadian oil Sands (maintenant Suncor) ouvrit sa première mine, avec une production de 30 000 barils de pétrole synthétique brut par jour. Le développement était empêché par la baisse des prix du pétrole dans le monde, et la deuxième mine, mise en fonctionnement par le consortium Syncrude, ne commença pas à fonctionner avant 1978, après le choc pétrolier de 1973 qui avait réduit l'intérêt des investisseurs. Cependant, le prix du pétrole baissa plus tard, et bien que le choc pétrolier de 1979 causa une nouvelle flambée des prix, la présentation du Programme énergétique national par le premier ministre Pierre Elliott Trudeau incita les compagnies pétrolières et le gouvernement albertain dirigé par Peter Lougheed à s'investir dans les nouveaux développements. Une fois encore, les prix chutèrent à des niveaux très bas, causant de nombreuses défections de cette filière, et la troisième mine, mise en route par Shell Canada, ne commença à fonctionner qu'en 2003. Néanmoins, avec la hausse des prix du pétrole entre 2004 et 2006, les mines existantes se sont beaucoup agrandies et de nouvelles sont en projet.
D'après le Conseil des énergies et des équipements d'Alberta, la production de bitume brut était la suivante en 2005, et cela malgré un incendie majeur à la Suncor, un important revirement à la Syncrude, et des problèmes de fonctionnement chez Shell :
Production 2005 | m3/jour | barils/jour |
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Mine de Suncor | 31 000 | 195 000 |
Mine de Syncrude | 41 700 | 262 000 |
Mine de Shell Canada | 26 800 | 169 000 |
Projets In Situ | 21 300 | 134 000 |
TOTAL | 120 800 | 760 000 |
La production totale de pétrole dans les trois zones de sables bitumineux de l'Alberta était de 169 100 m³/jour soit 1 065 000 barils par jour.
Avec les nouveaux projets prévus d'ici 2010, la production de sables bitumineux devrait atteindre 2 millions de barils par jour, soit environ deux tiers de la production canadienne. D'ici 2015, la production canadienne devrait atteindre 4 millions de barils par jour, parmi lesquels seulement 15 % seront du pétrole brut conventionnel. L'Association canadienne des producteurs pétroliers prédit que d'ici 2020 la production canadienne de pétrole atteindra 4,8 millions de barils par jour, parmi lesquels seulement 10 % seront du pétrole conventionnel léger et moyen, et une grande partie du reste sera du bitume brut et du pétrole synthétique brut provenant des sables bitumineux d'Athabasca.
Malgré la taille importante des réserves, le coût de la séparation du sable et de l'huile a toujours été considéré comme un frein au développement de projets - le prix de vente du brut ne couvrant pas les frais d'extraction (travaux d'extraction et séparation du sable et du pétrole). À la mi-2006, l'Office national de l'énergie du Canada (NEB) estima que le coût d'une nouvelle opération minière sur le site des sables bitumeux d'Athabasca serait compris entre 9 et 12 $ le baril et qu'une opération d'extraction par doubles puits horizontaux serait comprise entre 10 et 14 $ le baril. Il faut savoir qu'un forage pétrolier conventionnel terrestre peut varier de moins de 1 k$ en Irak et en Arabie saoudite jusqu'à un peu plus de 6 $ aux États-Unis et au Canada.
De plus, le coût de l'investissement pour l'équipement (comme les grosses machines utilisées pour l'extraction, le remplissage de camions pour le transport jusqu'à la raffinerie) fait de l'investissement pré-production un problème majeur. Le NEB estime que ces coûts feraient monter le coût total de production à 18 ou 20 $ par baril par extraction classique et à 18 ou 22 $ par baril avec l'extraction par puits doubles. Et ceci n'inclut pas le coût du raffinage du bitume brut en pétrole raffiné brut, ce qui reviendrait à un coût de 36 à 40 $ le baril en production conventionnelle.
Cependant, malgré le fait que le prix du brut reste assez élevé pour rendre l'entreprise attirante, de soudaines baisses des prix laisseraient les producteurs dans l'incapacité de couvrir leurs investissements (même si ces sociétés peuvent se remettre de longues périodes à bas prix du moment que l'investissement est passé et qu'elles peuvent couvrir leurs frais de production).
Par ailleurs, le développement de la production commerciale est facilité par le fait que les coûts d'exploration sont virtuellement nuls. De tels coûts ont des parts très importantes dans le financement de forages sur les champs pétroliers traditionnels. La position des dépôts d'huile dans le sable bitumeux est bien connue et une estimation du taux de récupération peut être faite facilement. De plus, les sables bitumineux sont situés dans une zone politiquement stable et les sociétés sont sûres que leurs installations ne seront pas confisquées par le gouvernement ou menacées par une guerre ou une révolution.
Grâce à la hausse des prix du pétrole de 2004-2006, la rentabilité des sables bitumeux s'est améliorée. Avec un tarif mondial de 50 $ le baril, le NEB estime qu'une extraction minière traditionnelle aura un taux de retour sur investissement de 16 à 23 % et qu'une opération par forage en puits doubles de 16 à 27 %. Le prix du baril, depuis 2006, a augmenté jusqu'à 145 $ à la mi-2008. Il en a résulté des investissement dans les sables bitumeux pour 2006-2015 de l'ordre de 100 milliards de dollars correspondant au double du montant initialement prévu en 2004. Cependant, à cause du manque de main-d’œuvre en Alberta, il est peu probable que tous ces projets se réalisent.