ReFINE Briefing Note
Forage pour le gaz de schiste : Est-ce que le Royaume-Uni est préparé ? Ce Dossier est basé sur l’article « Les puits de pétrole et de gaz et leur intégrité : implications pour l’exploitation de schiste et de ressource non-conventionnel » de Richard Davies, Sam Almond, Rob Ward, Robert Jackson, Charlotte Adams, Fred Worrall, Liam Herringshaw, Jon Gluyas et Mark Whitehead (2014). Cet article est publié dans Marine and Petroleum Geology et disponible pour téléchargement gratuit sur www.refine.org.uk. Afin d’extraire des hydrocarbures (pétrole et gaz) de roches, des puits doivent être forés en profondeur dans le sous-sol. Globalement, plus de quatre millions de puits de pétrole et de gaz ont été forés sur terre ferme. Au moins 2,6 millions de puits ont été forés aux Etats-Unis depuis 1949. Au Royaume-Uni, il y a 2152 puits forés entre 1902 et 2013. Ces dernières années en Amérique du Nord, un grand nombre de puits ont été forés de façon à extraire du gaz de schiste. Pour que l’exploitation de gaz de schiste puisse prendre place dans d’autres régions du globe telles qu’au Royaume-Uni, un grand nombre de puits doivent être forés sur terre ferme. A cet égard, l’intégrité d’un puits à long terme est importante. Si le puits a une fuite, il pourrait polluer l’environnement, y compris des sources d’eau potable et des habitats d’animaux sauvage. Afin d’enquêter ces risques, des chercheurs de l’Institut d’Energie de Durham ont mené une étude globale de l’intégrité de puits d’hydrocarbure. Qu’est-ce qu’un puits de gaz de schiste ? Il est possible pour du gaz de se trouver piégé dans des roches de schiste en profondeur sous terre. Pour trouver et extraire ce gaz, des puits étroits (forages) sont forés dans le schiste (Fig. 1A). Le trou de forage est généralement bordé avec des tubes de cuvelage en acier. Les annuli sont les espaces entre les cuvelages qui permettent aux fluides de s’écouler
Figure 1: Schéma montrant la structure dans un puits d’exploitation (A) et un puits de production (B) de gaz de schiste.
dans le puits. Le tubage est cimenté afin de sceller ces espaces et d’empêcher les fluides de s’échapper. Pour produire du gaz de schiste, la roche doit être fracturée hydrauliquement. Ceci implique l’injection à très hautes pressions de fluides dans le schiste, à travers le tubage perforé du puits (Fig. 1B). Cela crée Page 01
de petites fractures dans le schiste, permettant au gaz de s’écouler de ces fractures jusque dans le puits et de remonter vers la surface. Qu’est-ce que l’intégrité d’un puits ? Pour éviter des fuites d’hydrocarbure dans un puits, des barrières (tels qu’un tubage cimenté) y sont ajoutées. La défaillance de la barrière du puits est lorsqu’une ou plusieurs de ces barrières ne fonctionnent pas, mais sans fuites d’hydrocarbure hors du puits. Cependant, si les barrières échouent, on parle de défaillance de l’intégrité du puits. La défaillance de l’intégrité d’un puits est particulièrement préoccupante, car elle permet au pétrole, gaz et autres fluides de s’échapper dans l’environnement et peut conduire à de la pollution. Quel est le risque de défaillance de l’intégrité d’un puits ? Le risque de défaillance d’un puits varie selon le type de puits, de son âge et de la géologie qu’il pénètre. Notre recherche a examiné les taux de fuite des puits d’hydrocarbures d’un certain nombre de pays, à terre et au large, et indique que la défaillance de la barrière de puits survient entre 1,9% et 75% des puits. Au Royaume-Uni, la production de gaz de schiste n’a pas encore eu lieu. Néanmoins, de grandes quantités de données sur l’intégrité de puits de gaz de schiste aux Etats-Unis sont disponibles. Sur plus de 8000 puits de gaz de schiste en Pennsylvanie suivis entre 2005 et 2013, notre recherche montre que 6,3% présentaient des signes de défaillance de barrière ou bien de défaillance de l’intégrité du puits. Pour situer le contexte, nous avons aussi examiné le taux de défaillance de puits de pétrole conventionnel sur terre au Royaume-Uni. Sur 143 puits actifs à la fin de l’année 2000, un seul (0,7%) a montré des signes de défaillance de l’intégrité du puits. Comment l’intégrité d’un puits est-elle surveillée ? L’intégrité d’un puits peut être surveillée en mesurant les changements de pression dans le forage. Des ultrasons et autres équipements de détection peuvent être utilises pour vérifier que le ciment de l’enveloppe est intacte. Les fuites peuvent aussi être surveillées en sondant le sol entourant le puits, ainsi qu’en prenant des échantillons des eaux souterraines. School of Civil Engineering and Geosciences Drummond Building Newcastle University NE1 7RU Tel: +44 (0)191 208 6611
Figure 2: Puits de production de gaz de schiste en Pennsylvanie, Etats-Unis (Image de Wikimedia Commons).
Que se passe-t-il après la fin de production d’un puits ? Quand un puits d’hydrocarbures est abandonné, du ciment est pompée dans le tube de production pour former un bouchon qui scelle le puits. Au RoyaumeUni, la partie supérieure du puits est normalement soudé et le terrain assaini. Après son abandon, un puits n’est pas généralement surveillé pour des fuites. Sur les 2152 puits sur terre au Royaume-Uni, notre recherche montre que jusqu’à 53% d’entre eux ont été forés par une compagnie qui n’existe plus, ou bien qui a été pris en charge ou a fusionné avec une autre. Entre 50 et 100 sont ce que nous appelons des puits « orphelins », où la société qui les a foré a cessé ses activités ou bien est insolvable. Sans la surveillance de puits abandonnés, leur intégrité à long terme n’est pas connue. De plus, si une fuite devait se produire sur le site d’un puits orphelins, il est incertain qui en serait responsable. Que pouvons-nous en conclure ? L’intégrité d’un puits de gaz de schiste pendant sa production et après son abandon est une question importante. Nous recommandons que les données de surveillance de puits actifs doivent être placées dans le domaine public. Nous recommandons aussi que des études périodiques soient effectuées sur le site de puits abandonnés et leurs conclusions rendues publique.
Contact: Mr. Sam Almond:
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