Quel avenir pour les gaz de schiste ? (1ère partie)
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.
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.
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.
giraud 06/04/2015 16:34
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