Aspects techniques / Santé et Environnement

Bilan toxicologique et chimique (cliquez ici pour ouvrir)

du Pr André PICOT (toxicochimiste)

SOMMAIRE

INTRODUCTION

I     L’EXTRACTION DES GAZ NON CONVENTIONNELS

II    LES FLUIDES DE FRACTURATION

III   COMPOSES CHIMIQUES MINERAUX CARACTERISES DANS LES FLUIDES DE FRACTURATION

IV   COMPOSES CHIMIQUES ORGANIQUES CARACTERISES DANS LES FLUIDES DE FRACTURATION

V    LES FLUIDES DE FRACTURATION, UN MILIEU REACTIONNEL, DANS LEQUEL CERTAINS PRODUITS CHIMIQUES DE DEPART VONT SE TRANSFORMER DANS LE SOUS-SOL, EN FORMANT DE NOUVEAUX COMPOSES.

VI    VOIES D’EXPOSITION AUX PRODUITS CHIMIQUES PRESENTS DANS LES FLUIDES DE FRACTURATION ET LES RISQUES ASSOCIES

VII   LES PRINCIPAUX PRODUITS TOXIQUES POUR L’HOMME, PRESENTS DANS LES FLUIDES DE FRACTURATION

VIII   UNE CONCLUSION QUI DEMEURE TOUJOURS PROVISOIRE

Qu'est-ce que le Gaz de Schiste ?




Qu'est ce que le gaz « conventionnel » ?

Avant de parler du gaz de schiste, parlons un peu du gaz classique, dit conventionnel. Le gaz naturel « conventionnel » est principalement constitué de méthane (CH₄). C'est le plus simple des hydrocarbures. Il provient de la dégradation de la matière organique (d'origine biologique) piégée dans des sédiments devenus roches sédimentaires après diagenèse. Cette roche contenant de la matière organique est dite « roche mère ». La dégradation à l'origine du méthane peut être d'origine bactérienne pour les températures basses (bactérie « travaillant » jusqu'à T < 50°C). Cette dégradation peut être aussi purement « chimique », par cracking thermique de grosses molécules pour des températures plus élevées (températures > 100°C.)
Dans le cas du méthane (et de tous les autres hydrocarbures liquides et/ou gazeux) il peut y avoir migration du gaz, qui quitte sa roche mère si celle-ci est perméable (perméabilité intrinsèque ou à la suite d'une fracturation). Méthane et autres hydrocarbures mobiles cheminent en suivant les zones perméables, toujours vers le haut, car ces hydrocarbures sont moins denses que l'eau qui en général imprègne tout le sous-sol. Ils peuvent arriver en surface où il donneront des sources ou suintements de gaz ou de pétrole. Ils peuvent être bloqués dans des structures géologiques appelées pièges. C'est le cas classique d'une couche perméable (grès, calcaire fracturé…) recouverte d'une couche imperméable (argile), le tout étant ployé en anticlinal. C'est également le cas d'une couche perméable inclinée recouverte en biseau (discordance, biseau sédimentaire…) par une couche imperméable et bien d'autres contextes géologiques.

Bloc diagramme montrant la situation des gisements de pétrole et de gaz « conventionnels »

Droits réservés - © 2010 D'après :IFP, modifié

 On y voit la roche mère qui fournit pétrole ou gaz en fonction de sa température (donc de sa profondeur). Les flèches blanches montrent la migration du pétrole et du gaz de la roche mère (suffisamment perméable) vers et au sein d'une roche magasin, ainsi que le long d'une faille. Si cette migration est stoppée par un « piège » (couche imperméable de géométrie particulière, anticlinal, biseau discordant…), on aura un gisement de pétrole et/ou de gaz. Gaz et pétrole ne forment alors pas des poches, ou des lacs, mais imprègnent la porosité ou les fractures de la roche magasin. La roche magasin étant perméable, un simple forage vertical, avec (ou sans) pompage suffit pour extraire une proportion notable des hydrocarbures contenus dans le piège. Si il n'y a pas de « piège », pétrole et gaz pourront atteindre la surface.
 

Pour qu'il y ait gisement conventionnel d'hydrocarbures, il faut donc, entre autres, que (1) la roche mère soit (ait été) suffisamment perméable pour laisser partir tout ou partie de ses hydrocarbures, et (2) que la roche magasin soit elle aussi suffisamment perméable pour qu'un pompage suffise à extraire une proportion notable des hydrocarbures qu'elle contient.






Qu'est ce que le gaz de schiste et les autres sources de gaz non conventionnel ?
 

Ce qu'on appelle « gaz de schiste », c'est du gaz (méthane) encore contenu dans sa roche mère, parce que celle-ci n'est pas (ou très peu) perméable. Ce méthane y est souvent contenu dans des (micro)pores ne communiquant pas entre eux, ou éventuellement adsorbé sur des particules argileuses, d'où l'imperméabilité de la roche. Cette non perméabilité a empêché le méthane (et les autres hydrocarbures) de migrer. La roche mère est donc restée riche en gaz. Elle peut contenir jusqu'à 20 m³ de gaz (aux conditions de surface, 20°C et 1 atm) par mètre-cube de roche en place. C'est donc à la fois une roche mère et une roche magasin. Mais cette imperméabilité empêche son extraction par des moyens classiques comme de simples forages. Des techniques récentes permettent d'extraire une fraction notable de ce gaz, malgré l'imperméabilité de la roche mère/magasin. Les roches mères/magasins de ce gaz de schiste sont classiquement les black shales (en anglais) ou les "argiles et marnes noires" (en français).

Une ressource est dite non-conventionnelle lorsque son extraction nécessite un traitement de stimulation (stimulation hydraulique, chimique, etc).

Source : Le gaz de schiste : géologie, exploitation, avantages et inconvénients par Pierre Thomas (Laboratoire de Géologie de Lyon / ENS Lyon) : http://planet-terre.ens-lyon.fr/article/gaz-schiste.xml#schiste

L'exploitation du Gaz de Schiste :

 

La Fracturation hydraulique :
Technique en image : Cliquez ici

 

 

Maitrise des impacts et des risques liés à l'exploitation des gaz et huiles de schiste (cliquez pour ouvrir) - Document INERIS