Quel avenir pour les gaz de schiste ? (1ère partie)

21 Février 2011 , Rédigé par Benoît Thévard Publié dans #Regard critique

Les gaz de schiste commencent à faire beaucoup de bruit dans les médias, les réseaux associatifs, les débats politiques et surtout chez les habitants des régions concernées par les permis d’exploration, récemment accordés par le gouvernement. Faisons le point sur cette ressource énergétique afin de passer en revue les contraintes liées à son exploitation et comprendre pourquoi il y a des inquiétudes.

Le gaz non-conventionnel

Ce gaz est dit "non-conventionnel" car il n’est pas récupérable avec les installations habituelles d’extraction, très semblables à celles utilisées pour le pétrole (forage vertical simple).

Il en existe quatre types :

- Les tight gas (à la frontière entre une production conventionnelle et non conventionnelle) : gaz contenus dans des réservoirs très peu poreux et très peu perméables

- Le gaz de schistes (shale gas)

- Le gaz de houille : gaz adsorbé sur les charbons.

- Les hydrates de méthane : mélange d’eau et de méthane qui, sous certaines conditions de pression et de température, cristallise pour former un solide.

Le gaz de schiste

Comme je l’expliquais dans l’article sur la formation du pétrole, un gisement conventionnel est une roche réservoir poreuse qui contient le gaz et le pétrole expulsés de la roche mère. Or, ces hydrocarbures sont expulsés après une fracturation naturelle sous l'effet de la pression interne.

petrole3

La particularité du gaz de schiste, c’est qu’il est toujours emprisonné dans la roche mère, principalement argileuse et donc presque imperméable. Il n’a donc pas effectué de migration et il est situé dans des zones profondes (1500 à 4500 mètres). Pour réussir à récupérer ce gaz, il est donc indispensable de fracturer artificiellement la roche mère et pour cela, l’industrie pétrolière utilise deux techniques.

La fracturation

Les premières expérimentations dates du milieu du XXème siècle. Depuis, les améliorations techniques ont permis une amélioration importante des quantités récupérées.

La technique de base consiste à injecter un mélange de fluide (l’eau dans le cas de fracturation hydraulique), de sable et de produits chimiques (1% environ) sous une forte pression (100 bars) et un débit important. Les tubes du forage sont percés afin de permettre au mélange de se diffuser, tout au long du puits, dans la couche géologique.

A ces endroits, le mélange provoque ou agrandit des fractures et le sable vient s’insérer à l’intérieur pour éviter qu’elles ne se referment. Ainsi, le gaz peut s'échapper et remonter jusqu'à la plateforme.Tous les progrès observés concernent les natures du fluide, du solide de maintien (sable), des additifs et leurs proportions.

$forage-horizontal-et-fracturation-hydraulique.jpg$ source: IFP Energies nouvelles

Ce procédé est le seul connu actuellement pour extraire les gaz de schiste. Il est aujourd’hui possible de réaliser jusqu’à 10, voire 15 fracturations dans un même forage (multifracking), mais également de revenir ultérieurement pour reprendre les même fracturations (workovers).

Le forage horizontal

Les gisements de gaz de schiste sont situés dans des couches géologiques horizontales très étendues mais assez peu épaisses. C’est pourquoi il est plus intéressant, pour optimiser la récupération, de mettre en œuvre des forages horizontaux.

Ainsi, aux Etats Unis, on trouve des forages dont la partie horizontale peut atteindre jusqu’à trois kilomètres. Cette technique limite l’emprise au sol des installations. A titre de comparaison, il fallait avant jusqu’à 16 puits verticaux avec leur plateforme pour exploiter une surface de 3 km², alors qu’il suffit d’une seule plateforme composées de 6 à 8 puits horizontaux aujourd’hui.

source: IFP Energies nouvelles

Par contre, la perméabilité de la roche et sa faible porosité ne permettent pas une migration aisée du gaz et imposent la mise en place de nombreux forages sur un même gisement.

La gestion de l’eau

C’est un problème majeur de l’exploitation des gaz de schiste. En effet, chaque fracturation nécessite 10.000 à 20.000 m3 d’eau, auxquels sont mélangés 15 à 20 m3 de produits chimiques (suivant la technique employée et la géologie). Une partie de ce mélange remonte à la surface grâce à la pression et le reste se propage dans le sous-sol (50 à 70%).

Les inquiétudes

L'exploitation des gaz de schiste n'est donc pas anodine et elle pose des problèmes majeurs:

- La contamination des nappes aquifères suite à des fracturations hydrauliques a déjà été constatée aux USA.

- La quantité d’eau nécessaire pour la fracturation est considérable. Par exemple, équiper une surface de 10 km² pour l’extraction des gaz de schiste reviendrait à contaminer près de 400.000 m3 d’eau soit l’équivalent de la consommation annuelle de 7200 habitants (150 litres d’eau/jour en France).

- Le traitement de l’eau contaminée : Elle peut soit être traitée sur place au niveau du forage, soit être acheminée jusqu’à un centre de traitement. Cette eau contaminée, qui a circulé sous forte pression dans les couches sédimentaires, est généralement chargée en sel et contient beaucoup d’éléments en suspension.

Traitement de l'eau dans les Marcellus Shale, Pennsylvanie, USA. (Source IFP Energies nouvelles)

- Le nombre de forage nécessaires pour exploiter un gisement aura un impact visuel et paysager considérable sur les zones concernées, en plus de la destruction d'écosystèmes et les pollutions diverses générées.

- Le nombre élevé de convois routiers : chaque forage peut nécessiter le déplacement de 1000 camions, de l’ouverture du chantier jusqu'à la fracturation (génie civil, forage, citernes d’eau…). C’est donc un problème pour le voisinage, l’entretien des routes, les émissions de CO2, la dépendance au pétrole etc…

- Les émissions de gaz à effet de serre : le méthane est un GES très puissant (plus de 20 fois supérieur au CO2). La multiplication du nombre de sites pourrait multiplier également le nombre de fuites, d’incidents ou d’accidents libérant du méthane dans l’atmosphère.

Après ces considérations générales et techniques sur l'exploitation des gaz de schiste, j'aborde, dans une seconde partie, les enjeux de cette ressource et la situation en France.

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giraud 06/04/2015 16:34

je trouve ce site très instructif mais il manque une "conclusion" pour résumer ce qui est dit. Bravo

giraud 06/04/2015 16:34

je trouve ce site très instructif mais il manque une "conclusion" pour résumer ce qui est dit. Bravo

carte bancaire prépayée 05/06/2014 15:39

Je ne mettrai pas ma main à couper mais pour moi le gaz de schiste c'est l'avenir.
Tout comme les banques en ligne sont devenus l'avenir dans le secteur bancaire alors qu'il y a quelques années personne ne voulait utiliser leur numéro de carte bleue sur internet...
Le monde change et évolue.

ecospam 06/03/2011 20:35

Merci Philippe pour ce commentaire informatif, mesuré et pragmatique. Ca fait avancer les réflexion.

J'ai dit aujourd'hui dans ma famille qu'on doit pouvoir maintenant établir assez facilement une corrélation assez directe entre le prix du baril de brut... et le pourcentage de vote
Marine Le Pen...qui montent tous les deux assez dangereusement ces derniers temps...

Mais arriver à faire passer quelques éléments sur des causes un peu structurelles sur le bazard ambiant, lorsque les gens commencent à réellement paniquer, c'est pas vraiment simple

Mon sentiment est que notre seule chance est le travail sur la demande, pour maitriser les hausses de prix qui risquent autrement de disloquer assez rapidement le fin vernis de démocratie...

Philippe 04/03/2011 23:57

Benoît,

Je rebondis sur ton message, et sur celui d’ecospam qui suit. Faut-il « traquer » les dernières gouttes
d’huile (= de pétrole) de la planète ? Qu’il s’agisse de pétrole de schiste ou de gisements de pétrole conventionnel n’est pas très important, ce qui compte étant l’EROEI final
(well-to-wheel). La question travaille évidemment les pétroliers conscients du peak oil. Ceux-ci ne sont sans doute pas majoritaires, mais ils se trouvent, comme moi, dans une situation
parfaitement schizophrène. Faut-il continuer à alimenter une machine devenue folle, sachant qu’elle nous conduit droit dans le mur ? Faut-il, au contraire, contribuer au nécessaire
ralentissement ? Les quelques pétroliers qui se posent la question aboutissent généralement à la conclusion qu’il faut continuer. Il ne s’agit pas là d’égoïsme primaire, de cupidité, de
carriérisme ou de quelque autre considération individualiste, loin s’en faut. Au contraire, il s’agit de pragmatisme. Il est évident, aux yeux de cette population réduite des pétroliers
conscients du peak oil, que la solution est essentiellement à rechercher du côté de la demande de combustibles et de carburants fossiles. C’est le boulot des politiques. On sait ce qu’il faut
penser de ces gens dont l’horizon n’excède pas la prochaine élection, alors qu’il faudrait des visionnaires de long terme. La seule solution est la décroissance, en particulier chez les
populations les plus favorisées. Une certaine frugalité des Occidentaux est absolument nécessaire dans la transition vers une société plus viable sur le long terme.

Dans la mesure où il est patent que les politiques ne feront rien, même lorsque le mur sera en vue, même des myopes, il
reste à décider, en son âme et conscience, s’il faut continuer à alimenter la machine en aidant à trouver et à exploiter toujours plus de pétrole. J’ai eu l’occasion d’en débattre en tête à tête
avec Alain PERRODON, l’un des pionniers de la théorie du peak oil. Pour lui, comme pour moi d’ailleurs, il faut continuer, de façon à atténuer le choc (le cataclysme) qui va bientôt nous
atteindre. La profession pétrolière est un métier de vieux. Je lisais récemment que 50% des pétroliers vont atteindre l’âge de la retraite d’ici 2015, et 80% d’ici 2020. Cela est cohérent avec la
pyramide des âges des compagnies pétrolières, au moins pour les occidentales. Grâce à ces formidables capitaines d’industrie, couverts de breloques élyséennes, qui ont passé les années 1986 à
2001 à détruire des emplois et à ne jamais recruter créer de la valeur, cette pyramide des âges est totalement déséquilibrée. Je ne me permettrai pas
d’affirmer que l’inexpérience des jeunes recrues en charge des opérations de forage de BP est un des éléments de la catastrophe de Macondo, mais je ne peux pas m’empêcher de le penser. Je serai
curieux de savoir qui produira les hydrocarbures de 2020 à 2030, lorsque l’idée de la nécessaire décroissance se sera imposée (décroître n’est pas tout arrêter du jour au lendemain ; au
contraire, c’est préparer un atterrissage en douceur dans un monde qui sera moins dépendant des énergies fossiles). Si les anciens comme moi (57 ans) ne continuent pas à faire le boulot et à
transmettre aux générations montantes, on voit mal comment la décroissance pourra se dérouler en bon ordre, avec un aussi faible effectif de jeunes pétroliers mal formés, à supposer d’ailleurs
qu’il s’en trouve qui ne soient pas découragés par l’image négative que les individus médiatiques donnent à ce métier. La situation va bientôt devenir similaire à celle des houillères, où le
savoir-faire a fini par disparaître avec les derniers mineurs. C’est pourquoi les pétroliers responsables considèrent, certes avec réticence, qu’il faut continuer, de façon à obtenir une
transition énergétique la moins ravageuse possible. Et s’il faut en passer par les pétroles et les gaz de schistes, il ne faudra pas s’interdire d’y avoir recours, pour autant que les nécessaires
garde-fous aient été mis en place. Dans le cas des hydrocarbures de schistes, ces garde-fous sont au nombre de 3 : il faut que l’EROEI soit fortement positif (au moins 4 ou 5 kwh par kwh
investi), que la question de l’approvisionnement en eau des chantiers soit pensée de façon à ne pas entrer en concurrence avec les usages plus nobles de l’eau, eau potable et usages agricoles, et
enfin que les risques de contamination des aquifères de surface soient strictement encadrés par les pouvoirs publics.

Je me répète, et je rejoins ecospam et Jean-Marc JANCOVICI, mais il est impératif de travailler prioritairement sur la
demande de combustibles fossiles. Refuser les gaz et pétrole de schistes tout en consommant massivement des produits fossiles pour son chauffage et pour ses déplacements est tout aussi hypocrite
que de prétendre les hydrocarbures de schistes parfaitement anodins.

Benoît Thévard 09/03/2011 19:52

Philippe,

Tu as du lire mon dernier article sur l'énergie à tout prix. Elle résume globalement ma pensée. Il est clair que le travail d'un pétrolier est de trouver et de vendre du pétrole, dès l'instant où
on le consomme. En ce sens, je ne reproche rien à ceux qui essaient simplement de répondre à une demande.

Je ne suis pas du même avis que toi lorsque l'on parle de continuer jusqu'au bout. Parce que cela veut dire que, pour de simples considérations énergétiques, nous allons piller tout le reste. Or,
rien ne sert d'avoir du pétrole ou du gaz s'il n'y à plus d'eau potable, de terres cultivables et de forêts gérées durablement.

Je préfère me dire que nous courrons à la catastrophe énergétique mais que ceux qui resteront pourront bénéficier des ressources restantes, plutot de jouer au jeu de l'île de paques, où les
habitants ont coupé jusqu'au dernier arbre avant de disparaitre.

je ne jette la pierre à personne, je dis simplement qu'il faut tenter d'être cohérents et de regarder le monde dans son ensemble.

Par ailleurs, il est inutile de se battre contre l'exploitation des ressources fossiles, si de l'autre côté on descend dans la rue pour réclamer une baisse du prix de l'essence ...

J'aimerais poser la question à tous ceux qui se battent aujourd'hui contre les huiles et gaz de schistes, de savoir s'ils sont prêts à vivre sans pétrole et sans gaz. Je dois bien avouer que de
mon côté, je ne regarde plus le monde de la même façon. Je constate la hausse du prix de l'essence, j'apprends a cultiver, je coupe mon bois ... je ne suis certainement pas totalement prêt à
vivre sans pétrole, mais je l'ai accepté psychologiquement, en tenant compte des conséquences que cela aurait sur ma vie.

Ainsi, je n'ai aucune envie que l'on vienne souiller les nappes d'eau et les terres cultivables pour extraire certaines matières qui nous enfonceront encore davantage dans les problèmes
climatiques et environnementaux.

C'est mon point de vue, et je comprends parfaitement le tiens et celui des experts de l'énergie, dont le rôle est d'apporter une réponse à nos besoins. Or, aujourd'hui .... tout le monde en a
besoin !

Alors je préfère me concentrer sur ce que les politiques ne comptent pas faire, c'est à dire la réorganisation des territoires, le mouvement citoyen pour changer les modes de vie, vite et en
profondeur.

J'en profite pour te redire a quel point tes contributions sont appréciées sur mon blog.

A bientôt