Café Energie #2 Exploitation des gaz de schiste

Depuis 2006, l’extraction et la consommation de gaz de schiste est en plein essor aux Etats-Unis. A ce jour, le gaz de schiste représente 60% de la production américaine de gaz. En France, trois projets ont été annulés (dont un fameux en Ardèche), environ 60 projets sont actuellement examinés par le gouvernement.

Le gaz de schiste est dit non conventionnel car il est piégé dans roche-mère très peu poreuse et très peu perméable, à l’inverse des hydrocarbures conventionnels présents dans des cuves naturelles du sous-sol. La roche-mère en question est composée d’Argile et de Silice (Quartz), l’argile souple piège le gaz et la silice cassante permet la fracturation de la roche (cf méthode d’extraction).

Par ailleurs, cette ressource bien que dite non conventionnelle est semblable aux conventionnelles (gaz naturel) sur de nombreux points :

  • Composition chimique semblable à celle des conventionnels
  • Utilisation identique que celle des conventionnels
  • Réserves mondiales actuelles similaires (en volume) à celles de gaz conventionnel 208 400 milliards de mètres cubes
  • Exploration identique que pour les gaz conventionnels : géologues/géophysiciens + cartographie/sismographie -> composition du sous-sol

Cependant, l’exploitation des gisements de gaz de schiste ont des particularités qu’il faut souligner. En effet, le gaz étant piégé dans la roche, il faut fracturer cette dernière pour pouvoir récupérer le gaz en surface. Dans un premier temps, le sol est creusé verticalement et le puit obtenu est renforcé au fur et à mesure par cimentation, on parle alors de « tubing ». L’expérience a montré aux industriels du gaz de schiste qu’à partir d’environ 2km il est optimal d’orienter la tête de forage à l’horizontal, dans le but d’un meilleur taux de récupération du gaz (quantité de gaz récupéré comparée à celle estimée présente dans le sous-sol). Notons que la technique de fracturation existe depuis 60 ans.

Ensuite, lorsque le sol est creusé, on peut passer à la fracturation proprement dite. Comme son nom l’indique, on fracture le sol en y injectant un fluide sous haute-pression fluide (1000 bars = 10.000 tonnes au m2). Aujourd’hui, le fluide utilisé est principalement de l’eau auquel sont ajoutés de nombreux additifs.

D’une part, nous trouvons les additifs chimiques qui représentent environ 2 % de l’eau :

  • Des biocides & désinfectants -> élimination de l’activité bactérienne de la couche rocheuse ou de l’eau envoyée ;
  • Des fluidifiants & réducteurs de frictions -> faciliter la circulation de l’eau et diminuer la consommation de fluide et d’énergie induite
  • Des gélifiants & épaississants -> augmenter viscosité de l’eau -> sable reste en suspension ; produits cassant l’effet gélifiant après un certain temps -> retrait du fluide possible, en laissant le sable dans les fissures.

D’autre part, comme cité ci-dessus, dans l’eau de fracturation nous trouvons des grains de sable ou des microbilles : additifs physiques appelés agents de soutènement. Ces agents de soutènement permettent de maintenir les fractures du sous-sol ouvertes, pour se faire ils se coincent dans ces dernières et ainsi le gaz coincé peut s’échapper vers la surface.

Les conséquences & observations liées à la fracturation hydraulique sont multiples :

  • L’eau : Globalement plus d’1/3 de l’eau injectée pour la fracturation reste dans le sous-sol. De plus, l’eau récupérée ne peut pas être réutilisée car elle contient des sels (transformations des produits chimiques utilisés), il faut la recycler ce qui implique des coûts supplémentaires. De plus, la quantité d’eau utilisée pour la fracturation est très importante environ 10 000 – 15 000 m3 d’eau (10/15 millions de litres), ce qui représente 4 piscines olympiques. Et l’origine de cette eau peut mener à des conflits  entre exploitants terriens.
  • Le taux de récupération d’un gisement est faible, environ 20%. Cela est dû au fait que les molécules de gaz ne sont pas toutes coincées au même endroit dans le sous-sol, un forage n’est donc pas suffisant, habituellement les explorateurs de gaz de schiste multiplient les forages à partir d’un même point ou procèdent à des forages multiples. Il apparaît ici à nouveau des coûts d’exploitation supplémentaire.
  • L’impact visuel : Comme nous venons de le préciser ci-dessus, la rentabilité d’une exploitation de gaz de schiste nécessite de multiples forages. Ces multiples forages altèrent notoirement le paysage de la région et sa biodiversité (nécessaire au cycle de fonctionnement de la Terre).
  • L’indépendance énergétique : Pour les états concernés, les gisements de gaz de schiste représentent clairement un changement de position sur les marchés énergétiques et notamment une possibilité d’indépendance énergétique, qui peut être recherchée dans un cadre économique et géopolitique. Par exemple, les réserves connues en France permettraient à la France (avec sa consommation énergétique actuelle) de tenir environ 100 ans en autonomie énergétique.
  • Les risques réels : Lors de l’opération de tubing, le forage traverse souvent des nappes phréatiques peu profondes. Il peut arriver que le cimentage du puit cède et que l’eau de la nappe se retrouve polluée par du gaz et l’eau de fracturation. Le plus dangereux est la présence de gaz dans l’eau d’origine phréatique.

Pour conclure, je dirais que le gaz de schiste est une réelle source d’énergie à ne pas négliger. Cependant, les états étant déjà sur ce marché se sont lancés dans l’exploration de cette ressource en ne voyant que les aspects économiques et géopolitiques. Dans le contexte actuel de préservation de la planète et de son environnement, les conséquences environnementales liées à l’exploitation du gaz de schiste sont très lourdes et non négligeables. Certes la loi du marché permet l’essor d’une technique de production tant que cette dernière est profitable, ce qui est compréhensible et acceptable totalement. Cependant gardons les pieds sur Terre, les réserves de gaz de schiste pourront être exploitées lorsque les technologies associées seront assez performantes aussi bien au niveau du taux de récupération qu’au niveau des impacts environnementaux.

Présentation et résumé par Hédi Slim
Mastère Spécialisé Management et Marketing des marchés de l’énergie, Alternant Analyste Optimisation Energétique chez Dalkia

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