Comprendre la roche pour mieux en extraire le gaz

Le 24 février 2011 par Gwénaëlle Deboutte
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Gash cherche à mieux comprendre les propriétés de la roche et les processus de formation du gaz.
Gash cherche à mieux comprendre les propriétés de la roche et les processus de formation du gaz.

Fantastique réserve pour les uns, catastrophe environnementale pour les autres, les gaz non conventionnels (GNC) sont au cœur de l’actualité. Qu’ils soient dits de schistes, de charbon ou de réservoirs compacts, ils ont pour point commun d’être piégés dans la roche mère où ils ont été formés. Coordonné depuis le Centre allemand de géosciences à Potsdam, près de Berlin, un projet de recherche a été constitué afin de comprendre la formation de ces gaz et les propriétés de la roche, pour, à terme, mieux les localiser et les extraire. Rencontre avec Brian Horsfield, chef de projet au sein du consortium Gash (Gas Schale, gaz de schiste).

Pouvez-vous nous décrire le consortium GASH?

L’équipe du consortium est principalement européenne et s’appuie en partie sur le savoir-faire engrangé aux Etats-Unis, pays plus avancé sur l’exploitation de ces gaz. Aux côtés des trois principales institutions scientifiques –IFP Energies Nouvelles (France), le Centre de recherche allemand pour les géosciences (GFZ, Allemagne) et le TNO (Pays-Bas) –, le consortium regroupe aussi des entreprises comme Statoil, ExxonMobil, Gaz de France Suez, Wintershall, Vermillion, Marathon Oil, Total, Repsol, Schlumberger, Bayerngas et de grandes universités : Newcastle (Royaume-Uni), Aix-la-Chapelle, Berlin, Clausthal et Leipzig (Allemagne) et Amsterdam (Pays-Bas). Notre projet a démarré en 2009 pour une période initiale de trois ans.

Quel est le but de vos recherches?

Nous cherchons à mieux comprendre les propriétés de la roche et les processus de formation du gaz. Pourquoi par exemple le gaz peut être présent parfois en forte ou en faible concentration au sein d’une formation donnée? Pourquoi le rendement de production varie de manière importante d’une formation à une autre? Pour répondre à ces questions, nous devons reconstituer la manière dont les schistes ont évolué en réponse à leur historique géologique. Ce travail s’appuie sur une série d’échantillons de schistes européens, qui ont été soumis à des augmentations importantes de pression et de température lorsqu’ils étaient en profondeur. Des échantillons de référence proviennent aussi des Etats-Unis (Barnett Shale). Au total, le consortium regroupe 12 projets de recherche pluridisciplinaires couplant géochimie organique, modélisation de bassin, rhéologie, tectonique, géomicrobiologie...

Vous travaillez sur les gaz de schiste. Pourquoi pas sur les autres?

Pour une question d’expertise. Depuis trente ans, nous travaillons sur le comportement des roches riches en matière organique, qui n’est pas si éloigné de celui des schistes. Lorsque nous avons vu l’importance que prenaient les gaz de schiste, nous avons donc offert notre contribution. De même, l’expertise requise pour les gaz de charbon (coalbed methan) n’est pas si éloignée. Nous pourrions donc tout à fait être amenés à travailler sur ce sujet dans le futur. En revanche, les gaz de réservoirs compacts (tight gas) sont retenus dans des roches différentes, plus imperméables.

Que montrent les premiers résultats de vos travaux?

Que la composition minérale et organique des schistes évolue avec le stress thermique. De même, la porosité, la perméabilité et les propriétés mécaniques de ces roches varient au cours de leur enfouissement. En fonction de la température atteinte, ces schistes peuvent contenir du méthane seul, un mélange de gaz, ou encore un mélange de gaz, dont du méthane, et d’huiles. Bien sûr, au bout de la première année, ces résultats sont très généraux. Pour les années qui viennent, nous voulons donc les approfondir en entrant davantage dans le détail.

En quoi ces résultats peuvent aider à l’exploitation des gaz non conventionnels?

Tout d’abord, nos résultats peuvent aider à mieux comprendre comment les gaz sont distribués au cœur de la roche, à localiser plus facilement le gisement le plus riche ou le plus facile à extraire. Cela permettra de mieux cibler les bonnes zones et donc de limiter la fracturation. De plus, nous développons une approche cinétique, dans le but de pouvoir prédire le contenu du schiste (gaz, mélange de gaz, huile) et la taille du gisement. Rappelons toutefois que Gash est un projet théorique qui s’attache à la compréhension des processus de formation du gaz dans les roches schisteuses. Un autre projet s’attachant pour sa part à l’ingénierie et aux technologies d’extraction vient de démarrer en Autriche.

Comment voyez-vous l’exploitation des gaz de schiste en Europe?

Tous ceux qui travaillent dans le gaz de schistes savent que cela va prendre du temps pour évaluer la situation, car le meilleur moyen d’apprendre sera par l’expérience. L’exploitation d’un seul gisement ne donnera en effet pas d’informations générales. Pour l’heure, plusieurs pays présentent un grand potentiel en Europe, l’Allemagne, la Suède et la France en tête, suivis par le Royaume-Uni et certains pays de l’Est. Dans le cadre du projet Gash, une cartographie précise est en cours de réalisation. Mais la manière dont ces activités seront perçues par le public influera aussi sur le démarrage de ces exploitations.

En effet, les gaz non conventionnels sont très critiqués sur le plan environnemental. Leur exploitation se fait par fracturation hydraulique de la roche, ce qui nécessite beaucoup d’eau et risque de contaminer les nappes phréatiques. Quel est votre avis sur cette question?

Le problème est réel: il existe un risque de contaminer les nappes phréatiques si l’exploitation n’est pas réalisée dans de bonnes conditions. De même, au cours de l’extraction, des métaux lourds initialement contenus dans la roche peuvent remonter en surface et donc être à l’origine de contaminations. Des précautions sont donc indispensables afin de minimiser ces risques. Les premiers responsables de l’extraction, et donc les premiers garants de la protection de l’environnement, seront les compagnies elles-mêmes. Aux Etats-Unis, les compagnies sont soumises à des réglementations de plus en plus strictes, et on ne peut qu’espérer que ce sera également le cas en Europe. L’exploitation des gaz de schistes doit impérativement être faite dans le respect de certaines règles de base. Avant toute campagne d’extraction par exemple, une parfaite connaissance du sous-sol et de la localisation des gisements de gaz par rapport aux nappes phréatiques doit être exigée.

Ici, au GFZ, nous cherchons à rester le plus neutre possible. A nouveau, Gash est un projet théorique qui s’attache à la compréhension des processus de formation du gaz dans les roches schisteuses, et non pas aux techniques d’extraction elles-mêmes. Néanmoins, nous avons en projet la création d'une plateforme Internet comportant des informations crédibles et objectives sur les aspects environnementaux, industriels, réglementaires… tournant autour de l’exploitation des gaz de schiste.

 

Propos recueillis par Gwénaëlle Deboutte



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