Exploration et exploitation

Si l'industrie des shales gazifères tend à se développer rapidement, c'est essentiellement pour deux raisons : d'une part, pour des considérations économiques ; d'autre part, s'est ajoutée la mise au point de nouvelles technologies, notamment des méthodes de forage horizontal et de fracturation hydraulique (Cf. graphique ci-dessous de l'IFP Energies nouvelles), qui permettent l’extraction efficace et en grandes quantités du gaz naturel.

Forage horizontal et fracturation hydraulique

1.    Le forage horizontal et la fracturation hydraulique

Le gaz étant présent de manière diffuse dans une roche très étendue, un forage vertical ne permettrait d'extraire qu'une infime partie. Le moyen le plus efficace, à nos jours, pour maximiser la quantité extraite de gaz est le forage horizontal en suivant la roche-mère productrice. Le forage démarre d'une manière verticale classique, la partie horizontale débute entre 1500 et 3000 m de profondeur. Elle peut mesurer plusieurs milliers de mètres de long, habituellement entre 1000 et 2000 m.

Le principe de la fracturation hydraulique consiste à injecter dans le puits de l'eau sous forte pression, afin de provoquer des fractures artificielles dans la roche. L'eau utilisée est mélangée à du sable et à des additifs chimiques. Les grains de sable qui s’insèrent dans les fractures les empêchent de se refermer ultérieurement quand la pression se relâche; la fissure est ainsi « étayée ». Les additifs chimiques spécifiques sont ajoutés en petites quantités pour améliorer l’efficacité du procédé. Il s'agit de substances réduisant la friction du fluide dans les fractures du puits et de biocides qui préviennent la prolifération bactérienne.

  • Extracting Natural Gas From Rock – The New York Times | Animation montrant les différentes étapes de la fabrication d'un puits et de la récupération du gaz, en mentionnant les problèmes potentiels qui y sont liés

2.    Composition du liquide de fracturation

Les données sur les besoins en eau sont très variables d'un bassin à un autre. Toutefois, les études réalisées prévoient un ordre de grandeur allant de 10.000 à 15.000 m3 d'eau nécessaire aux opérations de forage et de fracturation hydraulique d'un puits.

Même si le liquide de fracturation est principalement composé d'eau (90%), il contient également de la silice cristalline (8 à 9,5%) et d'autres additifs chimiques à des teneurs inférieures à 1% (gélifiants, produits anti-friction, antibactériens, etc.). Quand la fracturation a lieu, elle se mélange avec des eaux très salines (saumures) contenues naturellement dans la roche faisant ainsi remonter ces dernières à la surface.

Le 21 septembre 2012, le Centre québécois du droit et de l'environnement (CQDE) et l'association québécoise de lutte contre la pollution atmosphérique (AQLPA) ont rendu publique la liste des produits chimiques utilisés par la compagnie talisman Inc. lors des opérations de fracturation hydraulique au Québec entre 2008 et 2010. Ces documents sont désormais disponibles sur les sites internet des deux organismes.

  • Chemical used in hydraulic fracturingsur les produits chimiques utilisés par l'industrie - Comité sur l'énergie et le commerce de la Chambre des représentants des États-Unis
    Le rapport dévoile qu'entre 2005 et 2009, les 14 entreprises consultées ont utilisé plus de 2500 produits contenant 750 produits chimiques différents. Si beaucoup de ces produits sont sans danger (sels, acide citrique), d'autres sont particulièrement toxiques (plomb, benzène). On note par ailleurs que :
    - le composé le plus utilisé a été le méthanol (toxique et polluant), puis l'alcool d'isopropyle, le 2-butoxyéthanol et l'éthylène glycol
    - 29 des produits chimiques répertoriés (utilisés dans 650 produits différents) étaient cancérigènes, dangereux pour la santé ou polluants
    La liste complète des 750 produits chimiques est répertoriée en annexe du rapport
  • Bilan toxicologique et chimique - André Picot, toxicochimiste, directeur de recherches honoraires CNRS et expert français honoraire auprès de l’Union européenne pour les produits chimiques en milieu de travail | Association Toxicologie-Chimie
    Basé sur des documents du US Environmental Protection Agency, ce document répertorie de façon exhaustive les produits injectés dans les puits. Il insiste sur le fait que l'injection ne se fait pas de manière inerte et que des réactions chimiques ont lieu lors de la fracturation, produisant des molécules qui n'étaient pas présentes initialement. Plusieurs substances présentes dans les eaux de fracturation sont nocives, parfois cancérigènes. 

3.    Retour d'eau (flowback water)

L'eau qui remonte à la surface suite aux opérations de fracturation hydraulique (retour d'eau ou flowback water) contient des substances qui ne sont pas présentes initialement, car le fluide se charge en éléments naturellement présents dans la formation géologique. Ainsi, des teneurs plus élevées en sel, en arsenic, benzène, mercure et matières radioactives sont observées.