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Gaz de schiste, qu'est-ce que c'est ?
Le gaz de schiste, également appelé gaz de roche-mère ou gaz de shale (en anglais shale gas), est un gaz naturel contenu dans des roches marneuses ou argileuses riches en matières organiques, roches qui peuvent avoir une structure litée de schiste1. Ce gaz naturel, qui peut faire l'objet d'une exploitation, a pour particularité d'être resté piégé dans les porosités de la roche imperméable où il s'est formé. Cette imperméabilité est due aux argiles . Il est donc nécessaire de fracturer la roche pour pouvoir le récupérer.
Une étude menée par Schlumberger en 2007 a répertorié 688 gisements de gaz de schiste dans 142 régions pétrolifères dans le monde.
Le potentiel gazier des schistes intéresse aussi plusieurs gouvernements du Canada, d'Europe, d'Asie et d'Australie. Divers analystes s'attendent aussi à ce que le gaz de schiste puisse accroître considérablement les approvisionnements énergétiques mondiaux4. Selon une étude du Baker Institute of Public Policy de l'Université Rice, l'augmentation de la production de gaz de schiste aux États-Unis et au Canada pourrait contribuer à empêcher la Russie, le Qatar et l'Iran de dicter des prix plus élevés pour le gaz qu'ils exportent vers l'Europe.
Une controverse sur l'impact environnemental et sanitaire induits par la fracturation hydraulique pour l'extraction du gaz de schiste est apparue en 2010, notamment par le biais de l'EPA qui - à la demande du Congrès américain - a décidé une étude « sur les eaux potables et la santé publique », et la publication d'une première synthèse1 par la revue American Scientist.
Pour extraire le gaz de schiste des roches très peu perméables où il a été piégé, deux technologies sont simultanément mises en œuvre : le forage horizontal qui permet d’exploiter de grandes surfaces à partir d’une seule plateforme de forage (réduisant l’emprise au sol et l’impact paysager) et la fracturation hydraulique qui vise à augmenter la perméabilité de la roche pour en faciliter l’extraction du gaz.
La fracturation hydraulique a été expérimentée au milieu du XX e siècle et est couramment utilisée pour améliorer le taux de récupération des huiles dans les réservoirs pétroliers depuis la fin des années 1940, avec un fort développement dans les années 1980 (voir encadré). Elle est également utilisée pour la géothermie ou la production d’eau potable. On estime à plus de 1 million le nombre de forages utilisant la fracturation, effectués dans le monde pour l’extraction de pétrole et de gaz1.
Aux USA, son utilisation en masse pour l’extraction des gaz non conventionnels par des opérateurs peu contraints par une réglementation locale, ayant parfois des compétences incertaines, des urgences de rentabilité, travaillant dans des conditions mal maitrisées, pour des formations géologiques peu ou mal caractérisées, ont conduit à des accidents environnementaux.
Technique d'extraction
Le procédé commun s'appuie sur le forage dirigé (souvent horizontal), associé à la fracturation hydraulique, d'un grand nombre de puits. Le forage directionnel consiste à forer non pas verticalement, mais à une profondeur et un angle qui permettent au puits de rester confiné dans la zone potentiellement productrice, comme le montre le schéma ci-dessus. La fracturation hydraulique consiste à provoquer un grand nombre de micro-fractures dans la roche contenant le gaz, permettant à celui-ci de se déplacer jusqu'au puits afin d'être récupéré en surface. La fracturation est obtenue par l'injection d'eau à haute pression dans la formation géologique, autour du point d'injection.
On ajoute des additifs dans l'eau afin d'améliorer l'efficacité de la fracturation :
du sable de granulométrie adaptée, qui va s'insinuer dans les micro-fractures et empêcher qu'elles se referment ;
des biocides destinés à réduire la prolifération bactérienne dans le fluide et dans le puits ;
des lubrifiants qui favoriseront la pénétration du sable dans les micro-fractures ouvertes par la pression de l'eau ;
des détergents qui augmentent la désorption du gaz et donc la productivité des puits.
La multitude de puits forés en fait une technique inadaptée aux milieux urbanisés.
Les méthodes d'extraction des hydrocarbures de roche-mère actuellement employées sont anciennes: le forage horizontal est généralisé depuis les années 1980, et les débuts de la fracturation hydraulique remontent à 1948. Plus de 10 000 fracturations sont effectuées chaque année dans le monde, y compris pour la géothermie ou la production d'eau potable. Selon des professionnels, le coût total d'un seul forage s'élèverait entre 8 à 10 millions de dollars dont 40 à 50 % pour la plateforme de forage, 8 à 10 % pour l’acquisition des tubes et coffrages et 30 à 40 % pour la fracturation hydraulique.
Une nouvelle technique, la fracturation par arcs électriques, consiste à envoyer des ondes de chocs électriques afin de fracturer la roche, mais pour le moment cette technique en est encore au stade expérimental. Deux brevets ont été déposés en mars 2011.
Une fois l'exploitation terminée car la ressource épuisée, le forage est refermé avec des bouchons de ciment mesurant entre 50 et 100 m d'épaisseur à plusieurs niveaux différents.
La période d’exploration d’un puits est de l’ordre d’un an. Elle se base sur le forage de plusieurs puits. Le nombre exact dépendra d’une part de la géologie et d’autre part des résultats obtenus aux premiers puits. Si le niveau géologique est considéré comme homogène et que les premiers puits forés fournissent de très bons résultats, la phase d’exploration sera courte.
De même si les premiers résultats sont mauvais. Elle sera par contre plus longue dans le cas de résultats mitigés.
La période d’exploitation est de l’ordre de 50 ans. La production d’un puits est à son maximum au début de l’exploitation puis elle décline rapidement, soit jusqu’à 65 % dans la première année. Par la suite, le déclin est beaucoup plus lent. La date de sa
fermeture dépendra donc du prix du gaz naturel. Plus ce dernier sera élevé plus un puits sera rentable longtemps.
L’exploitation du gaz de schistes d’une région requiert des centaines voire des milliers de puits.
Les risques associés à la production des gaz de schiste, qui doivent être correctement contrôlés, sont doubles : pollution des sols et des nappes et risque sismique. Ce sont les risques classiques auxquels sont confrontés quotidiennement, depuis plus d’un siècle, les techniciens des métiers de l’extraction du pétrole et du gaz. Cependant, ces risques, en se rapprochant des zones habitées, prennent avec les gaz non conventionnels une dimension particulièrement sensible.
La contamination des nappes d’eau potable peut être provoquée par la perte de contrôle des fluides de fracturation (en profondeur le long du puits, ou en surface où ils sont stockés), par le gaz lui-même, d’autres constituants (organiques ou minéraux) provenant du sous-sol et éventuellement par les produits chimiques utilisés. Pour éviter cette pollution, les tubes en acier destinés à conduire les fluides et les gaz sont cimentés sur les premières centaines de mètres du puits, là où les nappes phréatiques peuvent être traversées par le forage vertical. Dans la partie de fracturation horizontale, des technologies géophysiques permettent de suivre en temps réel la propagation des fractures et de détecter la présence éventuelle de failles.
La fracturation hydraulique nécessite ponctuellement une grande quantité d’eau, ce qui peut aussi générer des conflits d’usage.
Deux documents, l'un en français et l'autre en anglais au format pdf, vous permettrons de vous faire une idée sur les points positifs et négatifs sur l'exploitation de ce gaz :
Gaz de schistes : intérêts et problèmes de http://www.gep-aftp.com
L'association GEP-AFTP a, notamment, pour objectif de favoriser le déploiement international des sociétés parapétrolières et paragazières françaises et de promouvoir dans le monde l'excellence technologique et industrielle de notre pays dans le domaine des hydrocarbures.
document Pdf de http://www.ddmagazine.com (en anglais)
Sources :
http://www.reporterre.net
http://www.pseudo-sciences.org
http://www.gep-aftp.com
http://www.france24.com
http://fr.wikipedia.org
http://www.larecherche.fr
http://www.gaslandthemovie.com
Le gaz de schiste, également appelé gaz de roche-mère ou gaz de shale (en anglais shale gas), est un gaz naturel contenu dans des roches marneuses ou argileuses riches en matières organiques, roches qui peuvent avoir une structure litée de schiste1. Ce gaz naturel, qui peut faire l'objet d'une exploitation, a pour particularité d'être resté piégé dans les porosités de la roche imperméable où il s'est formé. Cette imperméabilité est due aux argiles . Il est donc nécessaire de fracturer la roche pour pouvoir le récupérer.
Une étude menée par Schlumberger en 2007 a répertorié 688 gisements de gaz de schiste dans 142 régions pétrolifères dans le monde.
Le potentiel gazier des schistes intéresse aussi plusieurs gouvernements du Canada, d'Europe, d'Asie et d'Australie. Divers analystes s'attendent aussi à ce que le gaz de schiste puisse accroître considérablement les approvisionnements énergétiques mondiaux4. Selon une étude du Baker Institute of Public Policy de l'Université Rice, l'augmentation de la production de gaz de schiste aux États-Unis et au Canada pourrait contribuer à empêcher la Russie, le Qatar et l'Iran de dicter des prix plus élevés pour le gaz qu'ils exportent vers l'Europe.
Une controverse sur l'impact environnemental et sanitaire induits par la fracturation hydraulique pour l'extraction du gaz de schiste est apparue en 2010, notamment par le biais de l'EPA qui - à la demande du Congrès américain - a décidé une étude « sur les eaux potables et la santé publique », et la publication d'une première synthèse1 par la revue American Scientist.
Pour extraire le gaz de schiste des roches très peu perméables où il a été piégé, deux technologies sont simultanément mises en œuvre : le forage horizontal qui permet d’exploiter de grandes surfaces à partir d’une seule plateforme de forage (réduisant l’emprise au sol et l’impact paysager) et la fracturation hydraulique qui vise à augmenter la perméabilité de la roche pour en faciliter l’extraction du gaz.
La fracturation hydraulique a été expérimentée au milieu du XX e siècle et est couramment utilisée pour améliorer le taux de récupération des huiles dans les réservoirs pétroliers depuis la fin des années 1940, avec un fort développement dans les années 1980 (voir encadré). Elle est également utilisée pour la géothermie ou la production d’eau potable. On estime à plus de 1 million le nombre de forages utilisant la fracturation, effectués dans le monde pour l’extraction de pétrole et de gaz1.
Aux USA, son utilisation en masse pour l’extraction des gaz non conventionnels par des opérateurs peu contraints par une réglementation locale, ayant parfois des compétences incertaines, des urgences de rentabilité, travaillant dans des conditions mal maitrisées, pour des formations géologiques peu ou mal caractérisées, ont conduit à des accidents environnementaux.
Technique d'extraction
Le procédé commun s'appuie sur le forage dirigé (souvent horizontal), associé à la fracturation hydraulique, d'un grand nombre de puits. Le forage directionnel consiste à forer non pas verticalement, mais à une profondeur et un angle qui permettent au puits de rester confiné dans la zone potentiellement productrice, comme le montre le schéma ci-dessus. La fracturation hydraulique consiste à provoquer un grand nombre de micro-fractures dans la roche contenant le gaz, permettant à celui-ci de se déplacer jusqu'au puits afin d'être récupéré en surface. La fracturation est obtenue par l'injection d'eau à haute pression dans la formation géologique, autour du point d'injection.
On ajoute des additifs dans l'eau afin d'améliorer l'efficacité de la fracturation :
du sable de granulométrie adaptée, qui va s'insinuer dans les micro-fractures et empêcher qu'elles se referment ;
des biocides destinés à réduire la prolifération bactérienne dans le fluide et dans le puits ;
des lubrifiants qui favoriseront la pénétration du sable dans les micro-fractures ouvertes par la pression de l'eau ;
des détergents qui augmentent la désorption du gaz et donc la productivité des puits.
La multitude de puits forés en fait une technique inadaptée aux milieux urbanisés.
Les méthodes d'extraction des hydrocarbures de roche-mère actuellement employées sont anciennes: le forage horizontal est généralisé depuis les années 1980, et les débuts de la fracturation hydraulique remontent à 1948. Plus de 10 000 fracturations sont effectuées chaque année dans le monde, y compris pour la géothermie ou la production d'eau potable. Selon des professionnels, le coût total d'un seul forage s'élèverait entre 8 à 10 millions de dollars dont 40 à 50 % pour la plateforme de forage, 8 à 10 % pour l’acquisition des tubes et coffrages et 30 à 40 % pour la fracturation hydraulique.
Une nouvelle technique, la fracturation par arcs électriques, consiste à envoyer des ondes de chocs électriques afin de fracturer la roche, mais pour le moment cette technique en est encore au stade expérimental. Deux brevets ont été déposés en mars 2011.
Une fois l'exploitation terminée car la ressource épuisée, le forage est refermé avec des bouchons de ciment mesurant entre 50 et 100 m d'épaisseur à plusieurs niveaux différents.
La période d’exploration d’un puits est de l’ordre d’un an. Elle se base sur le forage de plusieurs puits. Le nombre exact dépendra d’une part de la géologie et d’autre part des résultats obtenus aux premiers puits. Si le niveau géologique est considéré comme homogène et que les premiers puits forés fournissent de très bons résultats, la phase d’exploration sera courte.
De même si les premiers résultats sont mauvais. Elle sera par contre plus longue dans le cas de résultats mitigés.
La période d’exploitation est de l’ordre de 50 ans. La production d’un puits est à son maximum au début de l’exploitation puis elle décline rapidement, soit jusqu’à 65 % dans la première année. Par la suite, le déclin est beaucoup plus lent. La date de sa
fermeture dépendra donc du prix du gaz naturel. Plus ce dernier sera élevé plus un puits sera rentable longtemps.
L’exploitation du gaz de schistes d’une région requiert des centaines voire des milliers de puits.
Les risques associés à la production des gaz de schiste, qui doivent être correctement contrôlés, sont doubles : pollution des sols et des nappes et risque sismique. Ce sont les risques classiques auxquels sont confrontés quotidiennement, depuis plus d’un siècle, les techniciens des métiers de l’extraction du pétrole et du gaz. Cependant, ces risques, en se rapprochant des zones habitées, prennent avec les gaz non conventionnels une dimension particulièrement sensible.
La contamination des nappes d’eau potable peut être provoquée par la perte de contrôle des fluides de fracturation (en profondeur le long du puits, ou en surface où ils sont stockés), par le gaz lui-même, d’autres constituants (organiques ou minéraux) provenant du sous-sol et éventuellement par les produits chimiques utilisés. Pour éviter cette pollution, les tubes en acier destinés à conduire les fluides et les gaz sont cimentés sur les premières centaines de mètres du puits, là où les nappes phréatiques peuvent être traversées par le forage vertical. Dans la partie de fracturation horizontale, des technologies géophysiques permettent de suivre en temps réel la propagation des fractures et de détecter la présence éventuelle de failles.
La fracturation hydraulique nécessite ponctuellement une grande quantité d’eau, ce qui peut aussi générer des conflits d’usage.
Deux documents, l'un en français et l'autre en anglais au format pdf, vous permettrons de vous faire une idée sur les points positifs et négatifs sur l'exploitation de ce gaz :
Gaz de schistes : intérêts et problèmes de http://www.gep-aftp.com
L'association GEP-AFTP a, notamment, pour objectif de favoriser le déploiement international des sociétés parapétrolières et paragazières françaises et de promouvoir dans le monde l'excellence technologique et industrielle de notre pays dans le domaine des hydrocarbures.
document Pdf de http://www.ddmagazine.com (en anglais)
Sources :
http://www.reporterre.net
http://www.pseudo-sciences.org
http://www.gep-aftp.com
http://www.france24.com
http://fr.wikipedia.org
http://www.larecherche.fr
http://www.gaslandthemovie.com
