Gaz de schistes : Quelles alternatives à la fracturation hydraulique ?

La quasi-totalité des forages de gaz de schiste utilise la fracturation hydraulique. Les enjeux environnementaux soulevés par cette méthode sont à la base des recherches pour trouver de nouvelles techniques.

La société de conseil et d’aide à la décision, Alcimed, revient sur les alternatives existantes ou en phase de recherche et développement à la fracturation hydraulique.

Aujourd’hui, pour récupérer le gaz de schiste, la technique utilisée est la fracturation hydraulique : Elle consiste à injecter un fluide – consistant d’environ 90% d’eau, 8 à 9,5% de « proppants » (sable ou billes de céramique) et 0,5 à 2% d’additifs chimiques – sous très haute pression. Interdite en France depuis 2011, cette technique est remise en question pour son impact environnemental notamment pour les risques de pollution du sous-sol et des ressources en eau. Pour limiter ce risque, l’ensemble des puits doivent être alors recouverts d’une barrière étanche et une membrane de protection doit être installée au sol. Mais est-ce suffisant pour limiter les risques de pollution ? Quelles sont les autres alternatives à cette technique ?

« Aujourd’hui, environ 99% de la production de gaz de schiste utilise la fracturation hydraulique, mais plusieurs techniques alternatives sont actuellement à l’étude. Ces méthodes ne sont elles-mêmes pas exemptes de risques et ne vont pas remplacer la fracturation hydraulique à court terme » souligne Jean-Philippe Tridant Bel, Directeur de l’activité Energie et Environnement chez Alcimed.

Les techniques visent essentiellement à remplacer l’eau par un autre fluide ou gel.

– La fracturation au gel de propane est en cours d’utilisation sur environ 400 puits au Canada et aux États-Unis (plus de 1000 fracturations déjà effectuées). Le gel est injecté dans le puits amenant du sable et des additifs pour fractionner la roche, et retourne en forme de gaz qui peut être capturé facilement. Le gel de propane donne un meilleur taux de production par rapport à l’eau car un liquide peut être absorbé dans les roches en empêchant le gaz à échapper. Malgré le prix initial du gel élevé, la différence du coût total peut être réduite en réutilisant ou vendant le gel capturé. Le gel apporte un risque d’explosion et donc des installations spécifiques et précautions sont indispensables.

– L’eau peut aussi être remplacée par du propane pur (non-inflammable), ce qui permettrait d’éliminer l’utilisation de produits chimiques. Le propane pur est injecté sous forme liquide, puis redevient gazeux et peut être alors capturé. Les premiers puits utilisant cette méthode ont été fracturés avec succès en décembre 2012 aux États-Unis.

– La technique utilisant du dioxyde de carbone injecté dans le sol sous forme supercritique – en phase liquide – et récupéré sous forme gazeux, est déjà utilisée dans l’État du Wyoming (États-Unis) grâce à leur réseau de pipelines CO2 qui rendent cette technique économiquement viable. La construction de nouveaux réseaux et la séparation du CO2 du gaz de schiste ajoutent des coûts supplémentaires qui retiennent la diffusion de cette technique. Dans chaque dépôt de gaz de schiste, une grande fraction du gaz naturel colle à la roche. Le CO2 a une adhésion à la roche plus élevée ce qui permettrait de remplacer le fioul en stockant le carbone en même temps et pourrait donc faire partie de projets de CCS (Carbon Capture and Storage). Le succès de la fracturation avec CO2 dépend de la disponibilité de l’eau près du site et la monétisation des bénéfices de la capture de CO2.

– La fracturation exothermique non-hydraulique (ou fracturation sèche) injecte de l’hélium liquide, des oxydes de métaux et des pierres ponce dans le puits. Les oxydes de métaux réagissent l’un avec l’autre en formant des réactions exothermiques. L’hélium se transforme en forme gazeuse sous la chaleur des réactions exothermiques, multipliant le volume par 757 et fissurant la roche. Cependant, les pierres ponce renforcent les fissures afin que le gaz de schiste puisse s’échapper. Les larges quantités de l’hélium utilisé dans cette technique limitent l’application car c’est un gaz rare. Il est abondant sur terre, mais difficile à extraire.

– Le dernier fluide considéré pour le remplacement de l’eau est l’azote. Il existe quatre techniques dont la dernière est rarement utilisée dans des opérations commerciales à cause de la nécessité des équipements spéciaux : la fracturation à gaz pur (vapeur), à mousse, énergisée et cryogène (liquide).

o La fracturation à gaz pur est peu nocive pour l’environnement et est surtout utilisée dans des formations de roche qui sont sensibles à l’eau à maximum 1500 m de profondeur. Cette technique empêche le gonflement d’argile qui serait autrement causé par l’eau. De plus, il existe un risque que les fissures se referment car l’azote est un gaz inerte et compressible avec une faible viscosité, ce qui en fait un pauvre transporteur de proppants.

o La fracturation à mousse utilise une combinaison d’azote (53 à 95% du volume), d’eau et d’additifs. On contrôle la viscosité du fluide de fracturation en faisant évoluer sa composition (plus on met d’azote, moins il est nécessaire de mettre des additifs – mais il ne faut pas oublier que les additifs permettent d’éviter que les fissures se referment). Aussi, plus il y a d’azote dans le mélange, moins cette technique de fracturation est chère et risquée pour l’environnement.

o Les fluides énergisés contiennent 53% moins de volume d’azote, balancé par l’eau et des additifs. Cette technique est utilisée à des plus grandes profondeurs car la concentration de volume liquide est plus élevée.

Il existe aussi d’autres méthodes qui visent à éliminer ou diminuer de fluides et /ou des additifs et à augmenter la production de gaz. Ces méthodes sont encore à un stade très expérimental :

– La stimulation par arc électrique (ou la fracturation hydroélectrique) libère le gaz en provoquant des microfissures dans la roche par ondes acoustiques. Cette technique provoque des microfissures dans la roche qui sont encore trop petites pour permettre une exploitation. L’avantage principal de cette méthode et de n’utiliser ni eau, ni proppants, ou produits chimiques. En revanche, le besoin en électricité peut être problématique.

– La fracturation pneumatique injecte de l’air comprimé dans la roche-mère pour la désintégrer par ondes de chocs. L’utilisation de l’eau est donc complètement éliminée et remplacée par l’air. Le problème principal reste les produits chimiques.

– La fracturation par chocs thermiques : en jouant sur les écarts de températures, des fissures peuvent être créées en injectant de l’eau froide à grande profondeur.

Aujourd’hui, les fissures créées sont encore trop petites pour permettre une exploitation et la consommation d’eau est élevée.

« Les alternatives à la fracturation hydraulique tentent de diminuer significativement la consommation d’eau et/ou d’augmenter la production de gaz. Certaines très séduisantes en sont encore à un stade expérimental et demandent à être plus largement testées. A court terme, pour les opérations en cours et à venir, l’enjeu est avant tout de minimiser l’impact environnemental de la fracturation hydraulique tant pour les volumes traités que la qualité des eaux traitées » conclut Jean-Philippe Tridant Bel.

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5 Commentaires sur "Gaz de schistes : Quelles alternatives à la fracturation hydraulique ?"

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gp
Invité
En 2013, alors que la barre des 400 ppm de CO2 vient d’être franchie, que les ressources planètaires (eau, sable, terres arables, poissons, …) déclinent à une vitesse préoccupante, que les catastrophes climatiques s’enchainent à une vitesse inédite, que des millions de citoyens meurent prématurément de la pollution en milieu urbain etc… comment et pourquoi les compagnies du XXème siècle et les soit-disant “experts” ancrés dans le passé osent-ils encore dans la voie sans issue du pillage sans limite des énergies de stocks non renouvelables de + en + polluantes à extraire? Est-ce la faute de gouverments laxistes, cédant perpétuellement… Lire plus »
Propanous
Invité
Il serait temps d’inventorier (et si on en trouve suffisament d’exploiter) la Provence(notament la Drome et le haut Var),afin que la France devienne un super émirat GAZIER. Il faudra aussi faire s’écraser le lobby idéologique de la Bande à Duflot-Placé aprés avoir viré Flamby et ses cuisines electorales idiotes avec les eelv, en 2017 bien sur (ou en 2022 au pire),mais attention,l’UMP peut parfois être aussi bête par écolo-démagogie . La richesse(et prospérité) est à notre porte mais le nuisible lobby écolo-socialo(pouvant même infester l’u-m-p) devra d’abord être viré pour accéder à cette richesse et propspérité. Encore un peu de… Lire plus »
@propanous
Invité

tu m’as fais de la peine dans ton message. Quelle méconnaissance du monde qui t’entoure

fredo
Invité

les US viennent de diminuer de 23% le potentiel (publié en 2011) qu’ils estiment en Gaz de Schiste en France. Tout ça sans nouveau forage physique qui pourrait l’expliquer. Ce qu’on appele un rétro pédalage dans les règles. Avec une baisse d’un quart tous les 2 ans, dans 8 ans il y aura plus rien, sans avoir exploité un seul puit ! Pour info, les compagnies US Exxon and Co quittent la Pologne, l’autre pseudo Eldorado” européen. Comme disait Chirac, tout ça va faire “pschitt” !!

Lamob
Invité

Si l’on accepte la définition du DD comme étant le résultat d’un équilibre entre acceptable écologiuement, acceptable économiquement et acceptable socialement, toutes les propositions de fracturation (sauf l’hydraulique) devraient être testées grandeur nature mais avec parcimonie sans transformer la France en un grand laboratoire de test, un minimum de vision du futur demande que l’on regarde toutes ces techniques avec un peu plus d’attention qu’actuellement. bien sur il faut les regarder et les mesurer à l’aune de “ma” définition qui demande un équilibre difficile à atteindre

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