Transcript Le Gaz de schiste

Le Gaz de schiste; un accident qui a ébranlé
toute la plate forme de forage
Le Gaz de Schiste
•
•
•
•
•
Le gaz de schiste, également appelé « gaz de roche-mère » ou « gaz de shale » (en anglais : « shale
gas »), est un gaz d'origine naturelle, engendré par la décomposition d'argile riche en matières
organiques, et extrait à partir de terrains marneux ou argileux. Contrairement au gaz naturel, il est
piégé dans les roches poreuses où il se forme, et il est donc nécessaire de fracturer ces roches pour
pouvoir le récupérer.
Il joue un rôle croissant dans le mix énergétique participant à l'approvisionnement en énergie aux
États-Unis depuis le début du XXIe siècle. Le succès que rencontre ce nouveau type d'exploitation
aux États-Unis est sous-tendu par les fortes subventions accordées, et par la législation locale, qui
permet au propriétaire de mieux bénéficier des ressources géologiques qu'en France.
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 mondiaux2. 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.
Toutefois, les risques sismiques et les problèmes environnementaux constatés, et notamment la
pollution de l'air et de l'eau, entrainent une forte défiance de l'opinion publique et de certains
gouvernements vis-à-vis de cette ressource.
Du fait de ces intérêts antagonistes, le sujet fait l'objet de controverses via
des blogs ou manifestations, ainsi que d'un lobbying de la part dessociétés industrielles impliquées.
Géologie
•
•
•
Le gaz de schiste est présent dans les "schistes" argileux sédimentaires, également
appelés « shale » au Canada, le terme lithologique approprié concernant la roche en tant que
telle étant argilite ou parfois siltite, selon la granulométrie. En effet, en géologie, le mot
schiste désigne plus proprement des roches métamorphiques. Le gaz de schiste est produit
depuis des années (gaz conventionnel) dans des schistes fracturés naturellement, mais la
matrice rocheuse des schistes présente une faible perméabilité. L'exploitation commerciale à
grande échelle nécessite donc une fissuration artificielle de la roche pour en augmenter la
perméabilité ; l'essor du gaz de schiste ces dernières années a été stimulé par l'utilisation à
grande échelle de la technique de fracturation hydraulique. Le taux de récupération possible
est de l'ordre de 20 à 40 %.
Les schistes qui ont un potentiel économique de production gazière partagent un certain
nombre de caractéristiques ; ils sont riches en matière organique (0,5 % à 25 %), et sont
habituellement des roches sources pétrolières à l'origine de gaz thermogéniques (l'action de
la chaleur et les pressions élevées convertissent le pétrole en gaz naturel). Ces schistes
doivent être assez fragiles et assez rigides pour se fracturer et maintenir les fractures
ouvertes. Dans certaines régions, les couches schisteuses à fort rayonnement gamma naturel
sont réputées plus productives : un niveau élevé de rayonnement gamma est souvent corrélé
à une forte teneur en carbone organique. Ce sont souvent des schistes gris foncés,
éventuellement carbonés et calcaires.
Une partie du gaz provient des fractures naturelles, le reste étant piégé dans les pores ou
absorbé dans la matière organique. Le gaz libre des fractures est immédiatement accessible ;
le reste n'est libéré que plus lentement et sous la pression créée via le puits et avec l'aide
d'additifs chimiques.
Illustration comparant l'exploitation des gaz de schiste
à d'autres types de gisements de gaz naturel.
Technique d’extraction
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Le procédé commun s'appuie sur le forage directionnel (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 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.
Plateforme de forage horizontal de Chief
Oil & Gas dans les Appalaches.
Aspects économiques:
Aspects micro-économiques - Rentabilité des extractions
• Bien que des gaz de schiste soient exploités commercialement depuis plus
d'un siècle dans le bassin des Appalaches et dans le bassin de l'Illinois aux
États-Unis, ces puits n'étaient rentables sur le plan économique que grâce
à une forte déréglementation et une politique active de subventions, sous
forme de crédits d'impôts. La hausse des prix du gaz naturel des années
2000 et les progrès technologiques enregistrés dans le domaine de la
fracturation hydraulique et des forages horizontaux ont cependant
amélioré la rentabilité du gaz de schiste. Ses coûts de production sont
généralement plus élevés que pour les gisements traditionnels, en raison
des coûts élevés du forage horizontal et de la fracturation hydraulique. Et
il existe des incertitudes sur la rentabilité de leur exploitation sur d'autres
zones géographiques, d'autant que dans le même temps, la forte
production aux États-Unis, liée à une demande de gaz moindre a fait
chuter le cours du gaz.
• L'Amérique du Nord est le chef de file dans le développement et la
production de gaz de schiste. Le succès économique du Barnett Shale
au Texas a stimulé la recherche d'autres sources de gaz de schiste
aux États-Unis et au Canada.
Aspects économiques:
Aspects macro-économiques - Enjeux géo-stratégiques
•
•
•
•
Alors que les zones d'exploitation de gaz naturel sont concentrées sur quelques pays, dont la
Russie, les gisements de gaz de schiste sont eux présents en Amérique du Nord, en Asie et en
Europe. La Russie, qui détient 20 % des réserves de gaz naturel, est le premier exportateur mondial.
L'exploitation des gaz de schistes permettrait ainsi aux trois autres blocs de diminuer leur
dépendance à l'égard de la Russie. Une autre partie du gaz produit dans le monde provient de coproduits de la production pétrolière, et cette source d'approvisionnement diminuera au même
rythme que celle du pétrole10. Pour ces raisons, et si la rentabilité est avérée, il est stratégique pour
les États d'utiliser cette ressource qui leur permettrait de réduire leur dépendance énergétique.
Tout comme il est stratégique pour les compagnies pétrolières d'être présentes sur ce créneau qui
demande un fort savoir-faire. Aux États-Unis, où la production était initialement le fait de petites
entreprises, un mouvement de concentration s'est opéré, avec le rachat de celles-ci par des
entreprises pétrolières9.
Pour une partie de ses opposants, l'exploitation des gaz de schiste retarderait le développement de
politiques d’efficacité et d’économie d’énergie et celui des énergies alternatives comme les
énergies renouvelables. Ce dernier argument n'est cependant pas partagé par tous. Pour ses
défenseurs, loin d'empêcher le développement des énergies renouvelables, la production
d'hydrocarbures de schiste permettrait de remplacer des importations extrêmement coûteuses et
risquées11.
À l'inverse, les conséquences économiques sur d'autres secteurs que l'industrie énergétiques sont
insuffisamment prises en compte. Des retombées négatives, via les pollutions engendrées, ont été
identifiées dans le secteur des eaux de source et eaux potables12, et ont donné lieu à une forte
opposition, au moins en France, dans les secteurs du tourisme et de l'agriculture.
La conjonction d'intérêts stratégiques pour les uns, devant amener les États à subventionner le
secteur, et les milliards déjà dépensés pour les autres, liés aux incertitudes sur la rentabilité de
l'exploitation fait craindre l'avènement d'une bulle spéculative.
Risques et dangers sur l’environnement1:
• Conséquences de l’exploitation de gaz de schiste sur
l’environnement :
• C’est vers l’année 2010 que les décideurs, experts et
spécialistes commencent à enregistrer les vrais
incidents sur l’environnement des différentes
exploitations de gaz de schiste qui ont été menées
aux Etats Unis d’Amérique (USA), nous pouvons en
citer ;
• Les fuites importantes de gaz dans l’atmosphère
• La contamination des nappes phréatiques
• Les impacts sur la santé publique
Risques et dangers sur l’environnement2:
• Risques liés à l’exploration et à l’exploitation des gaz de schiste :
•
Des dizaines de risques peuvent être énumérés, mais les plus
importants lors du début de l’exploitation ou de l’exploration sont ;
• Les risques multiples : destruction des paysages et pollution des
secteurs de forage, à cela, il faut ajouter les importantes quantités
d’eau nécessaires à la fracturation hydraulique.
• Les opérations techniques sont plus nombreuses et plus complexes
dans le cas de fracturation hydraulique qu’avec les forages
traditionnels.
• Les risques sont liés à l’utilisation des additifs de fracturation et à des
problèmes éventuels de fuites de tubage et de percolation des
produits liés à l’extraction avec des nappes phréatiques et liées aux
obligations des opérateurs vis-à-vis de la législation.
Risques et dangers sur l’environnement3:
•
Risques, contraintes et conséquences de l’extraction des gaz de schiste :
•
•
Les risques post-exploitation sont encore plus dévastateurs, nous citons ce qui suit ;
Détérioration/destruction du cadre paysager, dégradation de la qualité des paysages : forage d’un
grand nombre de puits (tous les 200 à 500 m aux USA).
Risque pour l’eau potable (pollution des nappes phréatiques, pollution des sources minérales
profondes).
Contamination des nappes phréatiques superficielles par des gaz et des fluides de fracturation
(défaut de cimentation de la partie supérieure du forage).
Volumétrie de l’eau nécessaire à la fracturation (entre 9000 et 20000 m3 par forage selon les
sources Total-Ministère de l’écologie français).
Traitement des effluents
Traitement et rejets/re-largage des résidus d’effluents, composés chimiques du cocktail d’hydrofracturation+composés chimiques des sols en place (métaux lourds, radionucléides, radon,
uranium, radium etc.…).
Les équipements industriels qui gèrent l’extraction des gaz de schiste (phase de prospection ou de
production) peuvent être soumis à des accidents ou à des risques naturels : explosions, incendies,
précipitations, tempêtes, orages cévenoles, inondations, séismes et.
Les couches de schiste qui ont la plus grande productivité sont également celles qui ont un fort
rayonnement gamma naturel, donc risque pour la santé.
Incendies et explosions accidentels ou criminels des puits
Fuites de gaz dans l’environnement ; le rejet accidentel de CH4 dans l’atmosphère accroit les GES.
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Bilan énergétique global et émissions de gaz à effet de serre
•
•
•
Le calcul du bilan total au regard de la contribution à l'effet de serre implique d'ajouter au CO2 issu de la combustion du gaz, celui qui
est issu du pétrole dépensé pour la construction et le fonctionnement des puits, mais aussi le méthane qui fuit vers l'atmosphère lors de
l'extraction et lors du transport du gaz. Des fuites sont visibles (en infrarouge, montrées par le film Gasland), et la NOAA avait déjà
identifié en 2007 des panaches occasionnels d'air pollué par du méthane, du butane et du propane15, puis en 2008 à partir de nouveaux
équipements dans la région, permettant un échantillonnage et analyse en temps réel qui ont montré comme origine le bassin DenverJulesburg, où plus de 20.000 puits de pétrole et de gaz ont été forés en 40 ans. Une quantification plus fine des fuites a été faite dans ce
bassin en 2011 par deux équipes distinctes, de l'Université Cornell et de l'EPA (Environmental Protection Agency) ; Ces deux équipes ont
conclu en 2011 qu'on manquait encore de données fiables (peu de mesures réelles de terrain, malgré la présence de dizaines de
milliers de puits) mais selon les données disponibles, les émissions de méthane provenant des gaz de schiste étaient beaucoup plus
élevées que ce qu'affirmait l'industrie gazière.
Sur la base des données de l'EPA et de l'industrie gazière elle-même, Robert Howarth (Université Cornell) affirmait en 2011
dansClimatic Change Letters que l'empreinte carbone du gaz de schiste dépassait celle des puits de gaz conventionnels ;
En effet, chaque puits de gaz de schiste perd de 3,6 % à 7,9 % de son méthane dans l'atmosphère (c'est 30 % à 200 % de plus qu'à partir
d'un puits conventionnel)16. R. Howart a proposé d'appliquer à ces pertes non plus l'indice de pouvoir de réchauffement global (PRG)
retenu par le 4e rapport d’évaluation du GEIC (soit 72 fois le pouvoir réchauffant du CO2 pour une période de 20 ans), mais l'indice
proposé en 2009, par Drew Shindell de la NASA, plus élevé de 23 % en moyenne, car intégrant les interactions climatiques des gaz à
effet de serre (GES) avec les aérosols particulaires de l'air, alors l'empreinte en équivalent CO2 d’un puits de gaz de schiste en 20 ans
serait de 20 à 50 % plus élevée que si on avait utilisé du charbon pour produire la même quantité d'énergie16,17.
En 2012, le caractère massif des fuites de méthane était confirmé par des analyses faites en 2011-2012, publiées dans un rapport de la
NOAA (National Oceanic and Atmospheric Administration) dans le journal Nature (février 2012) ; Le CH4 perdu dans l'air l'est en
quantité au moins deux fois supérieur à ce qu'annonçaient les industriels gaziers14 ; dans le bassin Denver-Julesburg (près de Denver) en
exploitation ce sont dans ce bassin environ 4 % de la production qui sont perdus dans l'atmosphère (sans prendre en compte d'autres
pertes à partir des systèmes de canalisations et de distribution). Ces chiffres confirment l'évaluation de Howarth de 2011, qui avait été
contestée par l'industrie gazière et certains universitaires. Le processus de fracturation implique que de premiers rejets irréguliers
(bulles de gaz et "rots de production" que les sociétés gazières rejettent dans l'air au début (durant un mois voire plus)14. Ce n'est que
quand la production est régulière que le puits est relié à un pipeline14. En fin de vie, d'autres fuites plus diffuses peuvent survenir. Les
nouvelles données de terrain montrent qu'une petite partie du CH4 perdu provenait de réservoirs de GPL (stocks avant
expédition), « mais une grande partie de celui-ci (le CH4) est juste du gaz brut fuyant de l'infrastructure », avec de 2,3 à 7,7 % de perte,
soit une estimation moyenne de 4 %, légèrement plus élevée que celle faite par l'université Cornell en 2011 (de 2,2 % à 3,8 %) pour les
puits et la production de gaz de schiste. Cette estimation est également plus élevée que celle, précédente de l'EPA (qui a révisé sa
méthodologie, « ce qui a en 2011 à peu près doublé l'inventaire officiel des émissions de l'industrie du gaz naturel au cours de la dernière
décennie aux États-Unis »14. 1,9 % du gaz perdu durant la durée de vie d'un forage s'échappe du puits lui-même à la suite de la
fracturation. Capter et stocker ce gaz et ceux issus du processus de fracturation est techniquement faisable, mais trop couteux selon
l'industrie gazière14.
L'EPA a annoncé pour avril 2012 un règlement promouvant de tels changements en réglementant les émissions des champs gaziers14.
Robert Howard précise que le gaz de schiste aurait pu avoir un certain avantage sur le charbon s'il était uniquement brûlé dans des
centrales performantes pour produire l'électricité, mais hélas, seuls 30 % du gaz américain servent à faire de l'électricité, 70 % étant
affectés au chauffage individuel, qui ne bénéficie pas d'un tel avantage14.
L'administration Obama aux États-Unis estime toutefois que l'intensification de l'exploitation des gaz de schiste permettra de réduire les
émissions de gaz à effet de serre18. Cependant, la production et le transport ne peuvent éviter des rejets accidentels ou délibérés de
méthane, principal constituant du gaz naturel, dont le potentiel de réchauffement global est très élevé.
Ces données (201214) montrent que les fuites de CH4 du bassin gazier de Denver dans l'air ont
été très sous-estimées par l'industrie. Ces chiffres confirment le bilan négatif du gaz de schiste en
termes d'empreinte carbone, annoncé en 2011 par R Howard.
Impact sur l'eau et l'air du site
•
•
Les préoccupations officielles pour les impacts environnementaux et sanitaires induits par la
fracturation hydraulique apparaissent vers 2010, notamment avec l'EPA qui - à la demande du
Congrès américain - a décidé d'étudier (de 2010 à 2012) ses conséquences sur les eaux potables et
la santé publique, après la publication d'une première synthèse en 2004, et de fortes alertes
enregistrées sur la zone de Barnett Shale par la revue American Scientist. Ces alertes sur des
émissions importantes de gaz carcinogènes dans l'environnement ont été confortées par le film
documentaire Gasland de Josh Fox. Celles sur la contamination de nappes
phréatiques superficielles par du gaz et des fluides de fracturation, a fait l'objet d'explication de
l'Institut Français du Pétrole, qui les attribue à un défaut de cimentation de la partie supérieure du
forage21. Le congrès américain a réservé en 2010 un budget pour ces questions et l'EPA a confié à
son Bureau de recherche et développement (Office of Research and Development ou ORD) une
étude scientifique à lancer en 2011, après des ateliers de travail et consultations d'experts (de
juillet à septembre 2010) et appel public à expertise23 concernant les effets possibles de la
fracturation hydraulique sur les ressources en eau potable. L'EPA prévoit une évaluation de l'étude
par des pairs. Des manifestations de citoyens et d'associations ont eu lieu dans divers pays en
opposition à ce mode d'extraction ainsi qu'à l'usage continu d'énergies fossiles.
Selon des études récentes , « On utilise dans les techniques de forage des centaines de produits
chimiques qui sont pour la plupart toxiques, voire cancérigènes. Ces polluants peuvent s’infiltrer
dans les nappes phréatiques, contaminer l’eau que nous consommons et donc avoir des effets sur
notre santé. A cela s’ajoute la question du retraitement des eaux usées qui remontent à la surface et
que nous ne savons pas traiter… » expliquait le Dr Pierre Souvet, Président de l’ASEF dans un
communiqué de presse25. L’ASEF s’est mobilisée pour lutter contre l’exploitation de ce gaz en France
et a dénoncé ses dangers sur la santé. Dans une dépêche AFP datée du 28 août 2012, l'ASEF
dénonçait les dangers de l'exploitation des gaz de schiste sur la santé26. Trois jours plus tard,
l'Amicale des foreurs et des métiers du pétrole (AFMP) s'insurgeait contre ces déclarations
Consommation d'eau
• Chaque forage nécessite une quantité importante d'eau. Seule une partie
de l'eau est récupérée, polluée par les additifs des fluides de fracturation.
En 2012, la sécheresse aux États-Unis a opposé les agriculteurs et
certaines villes aux pétroliers pour l'accès à la ressource. Ainsi, au Texas
(en situation de sécheresse depuis l'été 2011), des municipalités ont
prohibé l'utilisation de l'eau pour les forages et d'autres villes en ont
interdit le transport. Le 16 juillet, la Pennsylvanie a interdit à la soixantaine
de sociétés de forage qui exploitent notamment le gisement Marcellus de
pomper l'eau de certaines rivières, alors que les pétroliers texans et du
Montana ou du Dakota peinaient également à s'approvisionner en eau.
Dans certains états les agriculteurs qui avaient les droits sur l'eau vendent
leur eau aux pétroliers à un prix qui a plus que doublé suite à la canicule,
ce qui a ainsi freiné l'implantation de nouveaux puits. Les agriculteurs du
Colorado voient des sociétés de forage plus riches qu'eux qui achètent
l'eau lors des ventes aux enchères des ressources hydrauliques (moyen
courant d'attribution de cette ressource aux États-Unis). Au même
moment le secteur nucléaire et d'autres centrales électriques risquent de
manquer d'eau pour leur refroidissement.
Les risques sismiques
• Selon le British Geological Survey, le centre britannique des
tremblements de terre, il existe un lien bien connu entre
fracturation hydraulique et tremblements de terre. En juin
2011, la société Cuadrilla Resources a du interrompre son
activité d'exploration dans le nord-ouest de la GrandeBretagne, en raison de plusieurs séismes de magnitude 1,5
à 2,3.
• Plus qu'à la fracturation des roches, ces séismes seraient
principalement dus à l'injection d'eau. Le phénomène avait
été constaté dans le Colorado en 1960, alors que l'armée
américaine se débarrassait par injection dans le sous-sol
d'armes chimiques. Le séisme enregistré
d'une magnitude de 5,5 sur l'échelle de Richter avait
conduit à l'arrêt de ces injections
Intérêts antagonistes et lobbying
• Du fait des intérêts contradictoires, et d'une
sensibilité de la population plus réceptive aux
aléas environnementaux directs qu'aux enjeux
géopolitiques, le sujet des gaz de schiste fait
l'objet de fortes controverses. Des
manifestations se sont déroulées pour
demander l'interdiction de l'utilisation de
cette technique.