ReFINE Briefing Note
Une introduction des schistes et de la fracturation hydraulique Cet article scientifique cherche à donner une vue d'ensemble des gaz de schiste en expliquant les termes souvent utilisés. Il a été produit dans le cadre de projet Researching Fracking In Europe (ReFINE, Enquête de la fracturation hydraulique en Europe), mené par le Durham Energy Institute. Davantage de renseignements sur ReFINE peuvent être trouvés sur le site du projet: www.refine.org.uk.
De la Grande Bretagne à la Bulgarie, de l'Ukraine aux Etats-Unis, le gaz de schiste et la fracturation hydraulique sont constamment retransmis aux informations. Mais que sont les schistes, pourquoi contiennent-ils du gaz, et qu'est-ce que la fracturation hydraulique ? Mené par le Durham Energy Institute, le projet ReFINE utilise des recherches scientifiques afin d'enquêter sur la fracturation hydraulique en Europe. Ce guide fournit une introduction à ce sujet et explique certains termes clés. Qu’est-ce que le schiste? Le schiste argileux est une roche carbonatée, une roche sédimentaire formée par des couches de boue qui s'accumulent au cours de millions d'années et qui sont lentement compressées en roche. Le schiste argileux est très fréquent, ce qui n'est pas surprenant étant donné que la boue est le sédiment le plus répandu sur Terre. Il recouvre la plupart du fond de la mer actuel ainsi qu'une grande partie des terres. Les boues et les roches carbonatées sont composées de quatre éléments principaux: d'argile (de minuscules particules minérales plates), de limon de quartz (de petits morceaux de ce minéral commun et dur), de matière organique riche en carbone (les décompositions de plantes et d'animaux) et de carbonate de calcium (des calcaires, souvent des
coquilles). Ceux-ci se présentent dans des proportions différentes dépendant des roches carbonatées, mais les géologues donnent souvent le nom de schiste à l'argile et aux roches carbonatées riches en matière organique qui se divisent en couches minces. La figure 1 montre un exemple de schiste de la "Côte Jurassique" du Dorset au Royaume-Uni.
Figure 1 : Un schiste du Jurassique du Dorset, au RoyaumeUni. Les couches noires sont riches en matière organique carbonée ; les couches blanches sont remplies de carbonate de calcium (coquilles de plancton fossilisé). Le champ de vision (de gauche à droite) est d’environ 20 cm.
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Qu’est-ce que le gaz de schiste? Des particules de gaz naturel, généralement de méthane, sont souvent piégées dans les pores des roches carbonatées. Si la quantité de gaz piégé est suffisamment élevée et que la succession de strate de schistes contenant du gaz est suffisamment épaisse, il peut être économiquement viable d’extraire le gaz pour être utilisé comme un combustible fossile. Ceci est le gaz de schiste. Pourquoi les schistes contiennent-ils du gaz? Les schistes ne contiennent pas forcément du gaz. Ils ont besoin d’avoir été formés à partir de boues qui avaient une grande quantité de matière organique. Lorsque de telles boues sont enfouies, comprimées et chauffées, la matière organique est « cuite » et décomposée, et le gaz est libéré. Cela nécessite généralement des températures de 100 degrés Celsius minimum, ce qui se produit normalement à 3 km ou plus en dessous de la surface de la Terre. Une fois que le gaz est généré, une partie migre vers la surface, mais une grande quantité reste piégée dans les pores du schiste. Ce gaz piégé forme un réservoir de gaz de schiste, ce qui est la cible d’exploration.
hydraulique permettent aux pores dans le schiste de se connecter ainsi qu’au gaz de s’écouler hors de la roche et jusque dans le forage.
Figure 2 : Schéma simplifié de la fracturation hydraulique pour le gaz de schiste. Un puits est foré dans le réservoir de gaz de schiste et les fluides y sont ensuite injectés à haute pression. A la strate cible, les fluides sont injectés dans le schiste. Ceci produit des fractures artificielles qui permettent au gaz de s’écouler du schiste jusque dans le puits.
Qu’est-ce que la fracturation hydraulique? Des fractures hydrauliques peuvent se former naturellement lorsque des fluides sous pression s’échappent de roches enfouies en profondeur, les fracturant lors de leur ascension. Cependant, la fracturation hydraulique est le processus par lequel des fluides à haute pression sont injectés dans les roches afin de les fracturer. Ces fissures artificielles sont maintenues ouvertes par des agents de soutènement tels que du sable. Pourquoi la fracturation hydraulique est-elle utiliseé pour extraire le gaz de schiste? Les schistes sont poreux, contenant de nombreux pores minuscules dans lesquels le gaz naturel peut être piégé. Cependant, ces pores ne sont pas reliés entre eux, ce qui signifie que les schistes ont une très faible perméabilité. En tant que tel, le gaz ne s’écoule pas à travers la roche. Afin de le libérer, une perméabilité doit être créée par fracturation hydraulique des schistes. Les fissures (minces et remplies de liquide) produites par la fracturation
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Figure 3 : Schéma simplifié de la fracturation hydraulique pour gaz de schiste. L’injection de fluides à haute pression dans le schiste crée des fractures minces qui relient les pores contenant du gaz entre eux. Cela permet au gaz de s’écouler dans le forage puis vers la surface.
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