On en parle beaucoup, les polémiques s’installent mais qu’est-ce que c’est exactement le gaz de schiste ? Quels sont les enjeux ? Et que lui reproche-t-on ? L’idée ici n’est pas de prendre parti mais d’exposer les faits. A chacun ensuite de se faire sa propre opinion.
Comme les gaz de réservoirs compacts (« tight gas ») et le gaz de houille, le gaz de schiste fait partie des gaz dits « non conventionnels ». Il est produit de façon diffuse dans des couches géologiques particulièrement imperméables – les roches mères sédimentaires argileuses – où, de fait, il reste piégé(1). Ceci implique de réaliser de nombreux puits et d’utiliser des méthodes d’extraction spécifiques car il faut à la fois optimiser le drainage du gisement (puits horizontaux) et augmenter la perméabilité de la roche (fracturation hydraulique).
Quel gisement ?
Selon certaines estimations, les gaz non conventionnels (GNC) représenteraient 4% des réserves prouvées de méthane dans le monde, les trois-quarts de la production étant aujourd’hui réalisés aux Etats-Unis. L’Agence internationale de l’énergie estime, elle, à 370 000 milliards de m3 (370 tcm, i.e : « trillion cubic meters ») le volume des ressources mondiales en GNC, soit près de la moitié des ressources gazières globales évaluées à 770 tcm.
Le gaz de schiste constituerait la plus grosse part de ces GNC. Selon l’institut britannique AEA Technology, il faudrait une cinquantaine de puits de gaz de schiste pour produire la même quantité de gaz qu’un puits de Mer du Nord. Tous ces chiffres sont cependant à prendre avec précaution. En effet, il ne suffit pas d’extrapoler en fonction des couches géologiques, il importe de vérifier les estimations par des explorations sur le terrain.
Un mode d’extraction spécifique
Comme l’explique l’IFP Energies nouvelles, « produire du gaz de schiste implique de ‘stimuler’ le réservoir en procédant à une fracturation hydraulique le long de forages horizontaux qui permettent de recouper la couche riche en méthane sur de longues distances ».
Autrement dit, parce qu’il est présent de façon diffuse dans une roche mère très étendue, le gaz de schiste ne peut être capté via un puits vertical classique mais par des forages à l’horizontale qui suivent la roche mère productrice. La partie horizontale du forage commence entre 1500 et 3 000 mètres de profondeur au bas d’un puits vertical jusqu’à la zone cible de production : une fois la couche recelant le gaz atteinte, le forage devient horizontal et se prolonge sur plusieurs milliers de mètres à l’intérieur de cette couche (1000 et 2 000 m de long, parfois bien plus).
Pour ensuite libérer le gaz de la roche mère et le drainer vers le puits, il est nécessaire de rendre la roche mère plus perméable. C’est là qu’intervient la technique dite de « fracturation hydraulique » qui consiste à injecter dans le puits un mélange d’eau, de sable(2), d’additifs chimiques et de réducteurs de friction et ce, à très haute pression et par un tubage adapté.
L’eau sous pression ouvre des fissures par lesquelles le gaz pourra ensuite s’écouler ; le sable, lui, en s’infiltrant dans ces fissures, empêche qu’elles ne se referment et, selon leur nature, les additifs(3) empêchent la contamination du réservoir par des éléments provenant de la surface ou maintiennent le sable en suspension dans l’eau : ils comprennent ainsi, le plus souvent, des substances bactéricides, des composés tensio-actifs et des gélifiants. Des tubages en acier sont installés (« casings ») et l’espace existant entre le tubage et la roche est cimenté de manière à assurer une parfaite étanchéité au puits, notamment pour la traversée de la zone phréatique.
La tendance aujourd’hui est d’effectuer la fracturation hydraulique en séquences : on pratique une dizaine de fracturations par puits (« multifracking »). Les fractures s’ouvrent latéralement sur près de 200 m (100 m de part et d’autre du drain) et verticalement sur près de 70 m de part et d’autre du drain. D’après le groupe Total, un puits avec dix fracturations requiert 20 000 m3 d’eau et jusqu’à 2 000 tonnes de sable.
Quels impacts ?
L’exploitation du gaz de schiste a des impacts à la fois sur l’environnement et le climat. La phase d’extraction basée, on l’a vu, sur la technique de fracturation hydraulique met en œuvre de grandes quantités d’eau, des proppants (sable et céramique) mais aussi des additifs chimiques et une cimentation des tubages. Elle implique la mise en place d’infrastructures (dalles de ciment pour permettre le passage de véhicules, routes d’accès, gazoduc,…).
Et, comme toute activité industrielle, elle consomme de l’énergie. La mise en production du puits peut générer un risque de pollution de l’air par émissions de COV (composés organiques volatils) et d’hydrocarbures. Des cas de contamination des eaux souterraines et des eaux de surface ont été signalés. Il est même parfois question de mitage du territoire, même si les opérateurs tendent de plus en plus à concentrer plusieurs puits sur une même plate-forme.
En tout état de cause, toute opération de forage devrait faire l’objet d’études préliminaires, d’études d’impact environnemental et social mais aussi d’une consultation des parties prenantes et d’un engagement à restituer le site après la phase de production. Cependant, à ce jour, les réglementations en la matière – quand elles existent – varient d’un pays à l’autre.
Tous les opérateurs ne mettent pas les cinq à six ans nécessaires avant d’évaluer le potentiel d’un permis, cette période étant nécessaire pour couvrir les études préliminaires (épaisseur et propriétés géo-mécaniques de la roche mère, teneur en matière organique, sédimentologie, sismique…), les études de faisabilité technique (évaluation du volume de gaz en place) et les études de faisabilité économique (appréciation de la rentabilité du gisement).
HBD
A savoir : La perméabilité, un des critères majeurs permettant de déterminer le caractère conventionnel ou non d’un gisement, s’exprime en Darcy. Si pour un piège à hydrocarbure classique la perméabilité est de 1 Darcy, elle est de quelques dizaines de micro-Darcy pour un réservoir de « tight gas » et de quelques nano-Darcy pour le gaz de schiste.
Pour aller plus loin : L’Agence internationale de l’énergie (AIE) a publié en mai 2012 les « Golden Rules for a Golden Age of Gas », un rapport spécial du World Energy Outlook sur les GNC. Après avoir exposé les sept principes de base à adopter pour exploiter un gisement, l’ouvrage propose trois grandes parties : les impacts environnementaux, les effets attendus des Golden Rules, et un panorama par pays et grande région du monde. Ce rapport (150 p.) est téléchargeable sur http://www.worldenergyoutlook.org/goldenrules/
(1) Les « gaz de réservoirs compacts », eux, sont emprisonnés dans des couches supérieures plus denses, d’où leur nom. Les gaz de houille sont piégés dans des poches (ou veines) directement dans la couche de charbon (cf. « grisou »), d’où la nécessité de libérer la pression avant de les libérer.(2) Souvent un mélange de sable et céramique. On appelle cela les « matériaux proppants ».
(3) Les additifs représenteraient 0,5% du liquide injecté. Leur composition dépend des conditions du puits (pression, température, quantité de proppants,…).
