Le gaz de schiste et son exploitation

Comment se forme le gaz de schiste ?

Le gaz de schiste est un gaz naturel ; et comme le pétrole il se forme par photosynthèse. Les végétaux utilisent l’énergie solaire pour transformer le dioxyde de carbone et l’eau en oxygène et en hydrate de carbone.

Les "restes" de ces plantes (de même que les restes des animaux qui les ont ingérées) sont enfouis par des sédiments. A mesure que s’accroît la charge sédimentaire, les hydrates de carbone se transforment en hydrocarbures sous l’effet de la chaleur et de la pression. C’est à ce moment que se forment ces énergies.

Le gaz naturel se forme dans des roches mères organiques. Mais sous l’effet constant de la pression exercée par les sédiments, la majeure partie du gaz naturel migre vers des roches plus poreuses tel le grès ou le calcaire mais aussi vers des terrains dit ‘schisteux’. C’est de ces terrains qu’est extrait ce gaz, d’où son nom.

 

Terrains schisteux

Où y a t- il du gaz de schiste en France ?

On ne le sait pas encore bien précisément, il y a eu des estimations et quelques forages d’explorations permettant d’en savoir plus mais il est probable qu’il y ait d’importantes réserves encore non découvertes.

On sait que potentiellement la France a d’énormes réserves de gaz de schiste (près de 25% du gaz de schiste européen). Mais sa répartition reste encore floue. On sait que le nord de la France contient beaucoup de ces réserves (ile de France, Picardie, Nord-Pas-de-Calais, Champagne-Ardenne , Haute et basse Normandie et une partie du Centre) ainsi qu’une petite partie du sud en Provence-Alpes-Côte-D’azur et Languedoc-Roussillon. Ce sont ces régions qui seraient aujourd’hui la cible potentielle des fournisseurs d’énergie. Les autres régions aussi ont du gaz de schiste dans leurs sols mais en quantité inférieure.

Cette répartition reste encore imprécise et d’une fiabilité moyenne ; d’autant plus que le gouvernement a interdit beaucoup des permis d’explorations qui auraient pu permettre de meilleures estimations dans les régions.

Technique d’exploitation du gaz de schiste

Comme il existe deux types de gaz (conventionnel et non conventionnel), il existe deux types de forages.

 Un forage est composé d’un derrick, d’une tige, et d’un trépan. Le derrick est la tour métallique d’une trentaine de mètres de hauteur qui sert à introduire verticalement les tiges de forage. Au bout de la tige (qui mesure neuf mètres), se trouve l’outil de forage, le trépan, appelé aussi tricône : c’est la tête du forage, muni de « dents » en acier. Le trépan broie la roche en petits morceaux en tournant à grande vitesse. Au fur et à mesure du forage, on ajoute une nouvelle tige en la vissant à la précédente.

Pour les gaz conventionnels, le réservoir est facile d’accès, il « suffit » d’un forage vertical. Mais, la méthode de forage vertical est inapte à extraire le gaz de schiste. Il est nécessaire d’effectuer un forage horizontal, pour atteindre une large surface rocheuse, afin d’augmenter la production de chaque puits qui serait beaucoup trop faible avec un forage vertical. En effet, le gaz de schiste est disséminé à l’intérieur de multiples micro-poches, elles mêmes disséminées dans des roches profondes sédimentaires. Pour l’extraire, il faut parvenir à faire communiquer ces micro-poches entre elles, afin de former une seule grande poche de gaz.

Mais les roches contenant le gaz de schiste ont la particularité d’être imperméables. On utilise donc la fracturation hydraulique, qui a pour fonction d’augmenter la perméabilité de la roche, afin de créer un réseau de fissures important, qui va permettre de relier les multiples micro-poches qui renferment le gaz en une seule grande poche. Cette technique de fracturation hydraulique a été mise au point par le géant de l’armement texan, Halliburton.

La fracturation hydraulique se fait en trois étapes :

Premièrement, afin d’atteindre la couche cible située entre 1500 et 3000 mètres de profondeur, il faut creuser un puits vertical. A partir de ce puits vertical, est mis en place un drain horizontal, d’un à deux kilomètres de longueur, parallèle à la couche de schiste. Ce conduit souterrain est consolidé avec des coffres en béton, pour éviter les fuites.

Après avoir foré un puits qui sera donc en forme de L, des petits explosifs sont détonnés au niveau du drain horizontal, afin de créer des brèches.

Enfin, on va injecter un liquide sous très haute pression (600 bar), qui va fracturer ces brèches, les prolonger, et en créer des nouvelles. Le liquide contient de l’eau, du sable fin, et des produits chimiques (plus de 500 composés et adjuvants chimiques) : on charge l’eau d’un agent de soutènement, soit du sable, soit des microbilles (de même taille qu’un grain de sable) de céramique, de verre ou de polystyrène, qui ont pour fonction d’empêcher les fractures créées de se refermer quand la pression est relâchée.

On y ajoute environ 2%, de produits chimiques divers pour améliorer l’effet fracturant. Mais les entreprises américaines refusent de livrer la totalité des éléments compris dans ce liquide. De ce que nous savons, ce liquide est composé de 900 à 1.000 produits chimiques, notamment du benzène, ethylbenzène, toluène, xylène, naphtalène, hydrocarbones polycycliques aromatiques, méthanol, formaldéhyde, éthylène glycol, glycol éthers, HCl (acide chlorydrique) et NaOH (soude caustique).

Ainsi, un chemin d’évacuation est créé : le gaz contenu dans les roches fissurées rejoint la surface en empruntant le réseau de fissures et ensuite le puits.

Mais, tandis que pour l’exploitation du gaz conventionnel, 95% du gaz est en général récupéré, dans le cas du gaz de schiste, les taux de récupération sont d’environ 20%.

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