Faculté des sciences de Tunis – Département de Géologie

Exposé sur le Gaz de Schiste

TP/TD Géo ressources - Section LFSNA3

Ben Cherifa Bilel08/12/2014

PlanPlan  ::

A-A- Le Gaz de Schiste Le Gaz de Schiste (p3)

Introduction

1. Le gaz de schiste, un gaz non conventionnel (p3)

2. Qu'est ce que le gaz «   conventionnel   »   ? (p4)

3. Les réserves de gaz de schiste dans le monde (p5)

4. Les techniques d'exploitation du gaz de schiste (p6)*Le forage horizontal suit la roche-mère productrice

5. Conséquences liées à la fracturation hydraulique (p8)

6. Conséquences liées aux gaz de schiste (p9)*Impact économique*Impact environnemental*Impact géopolitique

B-B- Gaz de Schiste en Tunisie Gaz de Schiste en Tunisie (p10)

1. Où en est l’exploitation du gaz de schiste   dans la Tunisie? (p10)

2. Impacts économiques et sociaux du gaz de schiste pour la Tunisie (p11)

3. Environnement   Tunisien: les risques et les défis (p11)

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A-A- Le Gaz de schisteLe Gaz de schiste

Introduction

-Contexte de crise dans le secteur de l’énergie

-Demande et consommation de plus en plus élevée

-Recherche d’énergies substituables et moins couteuses

-Le gaz de schiste se présente alors comme une éventuelle solution !

-Cependant, les politiques concernant cette ressource naturelle varient d’un état à l’autre et suscitent des débats

1. Le gaz de schiste, un gaz non conventionnel

Le gaz de schiste (shale gaz en anglais) est un gaz non conventionnel (gaz de charbon = grisou, tight gaz). C'est un gaz non conventionnel car il ne concerne pas les poches de gaz présents naturellement dans le sous-sol.

Le gaz de schiste, gaz "non conventionnel", se trouve piégé dans la roche et qui ne peut pas être exploité de la même manière que les gaz contenus dans des roches plus perméables.

La génèse du gaz de schiste se situe dans des roches mères organiques, comme les schistes noirs à grain fin. La formation d'un gaz naturel débute avec la photosynthèse,grâce à laquelle les végétaux convertissent l'énergie du soleil pour transformer le CO2 et l'eau en oxygène et en hydrates de carbone. 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. 

Pour récupérer des micropoches de gaz emprisonnées il faut l'extraite d'un véritable mille feuilles de roches de schiste ou d'argiles imperméables et profonds.

Avec le temps, et du fait la surcharge sédimentaire, ces hydrates de carbones alimentés par l'enfouissement des végétaux et de leurs résidus ingérés par les animaux, se transforment en hydrocarbures sous l'effet de la chaleur engendrée par la pression.

Cette quasi-percolation pousse la majorité du gaz naturel à migrer des roches mères vers des roches plus poreuses comme le calcaire ou le grès.

Les « gaz de schistes » sont les gaz qui restent dans des roches sédimentaires argileuses très compactes et très imperméables, tels les schistes, et qui renferment au moins 5 à 10 % de matière organique.

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2. Qu'est ce que le gaz «   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 dit-on classiquement, mais sans doute aussi pour des températures plus fortes dans le cas de bactéries thermophiles et hyperthermophiles). Cette dégradation peut être aussi purement « chimique », par cracking thermique de grosses molécules pour des températures plus élevées (on cite classiquement des 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.

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

3. Les réserves de gaz de schiste dans le monde

Dans le monde, les réserves de gaz non conventionnels seraient de 380 000 milliards m3 (soit 140 ans de la consommation actuelle de gaz naturel) comprenant les réserves estimées de gaz de schiste – tight gaz – et de gaz de charbon. Cela est presque autant que les réserves de gaz de charbon 405 000 milliards de m3. (source AIE)

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4. Les techniques d'exploitation du gaz de schiste

Le gaz de schiste est piégé dans des roches très compactes et imperméables. Sa production nécessite des techniques utilisées de longue date par les compagnies pétrolières et géothermiques : le forage horizontal et la fracturation hydraulique. Le principe théorique d'exploitation des gaz de schiste est très simple : puisque la roche contenant le gaz est imperméable, il n'« y a qu'à » la rendre perméable.

*Le forage horizontal suit la roche-mère productrice

Le gaz de schiste est localisé de façon diffuse dans une couche de roche-mère très étendue et imperméable . Un puits vertical classique, utilisé pour un réservoir conventionnel, ne permettrait d'en capter qu'une infime partie. Le seul moyen est donc de forer horizontalement en suivant la roche-mère productrice. La partie horizontale du forage débute entre 1 500 et 3 000 m de profondeur au bas d'un puits vertical sur une longueur comprise entre 1 000 et 2 000 mètres.

La fracturation hydraulique (fracking) est une fissuration massive d’une roche au moyen d’une injection d’un liquide sous haute pression (+600 bars ). Cette technique permet de récupérer du pétrole ou du gaz dans des substrats trop denses, où un puits classique ne produirait rien ou presque. Le liquide est en général de l’eau additionnée de matériaux durs (sable ou microbilles de céramique) pour empêcher que les petites fissures ne se referment une fois la pression redescendue. Le liquide peut aussi contenir d’autres additifs pour en régler la viscosité. La fracturation

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hydraulique est surtout utilisée dans les « schistes bitumeux », où, souvent à grande profondeur, les hydrocarbures ne sont pas piégés dans des roches poreuses, où ils forment en quelque sorte une poche, mais au sein même de la roche, les schistes étant de nature argileuse et organisés en feuillets. Dans ce cas, le forage s’effectue souvent horizontalement.

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5. Conséquences liées à la fracturation hydraulique

La fracturation hydraulique pourrait avoir des consequences catastrophiques sur l’environnement (nappes phréatiques et détérioration du cadre naturelle) ;

-Il y a une gaine de ciment tout autour du tuyau de production pour proteger la nappe phréatique mais si les gaines sont mal construites, des fissures apparaissent et donc le gaz fuit et se répand et atteint alors la nappe phréatique.

-Après la fracturation hydraulique, il est possible que le gaz+l’eau polluée remontent en s’empruntant non pas par le tuyau de production mais selon un réseau de fractures naturelles dans la roche en profondeur on parle ici de migration très lente sur plusieurs kilométres et pendant plusieurs années ;c’est ce qu’on appelle une migration verticale après FRAC : après une fracturation il y a une possibilité de migration verticale dans les failles et les fractions naturelles de la roche cette migration peut atteindre la nappe d’eau souterraine (100-300 km) et éventuellement l’eau des surfaces d’où les risques de contamination de l’eau potable sont élevés.

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-Autre impact non évalué : la pollution atmosphérique ; il ya notamment d’importantes fuites du Méthane qui est un puissant gaz à effet de serre dans les compresseurs et l’échangeur des gaz aux tubes.

-La Radioactivité : elle provient des roches en profondeurs ; Le Radium se combine au Baryum pour former des dépôts dans les tuyaux d’extraction.

6. Conséquences liées aux gaz de schiste

*Impact économique : Le gaz naturel est un element pour tout un pan de la production industrielle. Sa disponibilité et son prix ont donc d’importantes répercussions sur l’économie.

-L’exploitation du G.de Sch. Necessite de grands investissements au niveau des infrastructures de 133 à 210 millions de $US au cours des 20 prochaines années.

-Création directement et indirectement d’emplois potentiels.

-Une exploitation à grande échelle augmenterait considérablement les quantités de gaz disponible. Le gaz pourrait donc ensuite remplacer des énergies comme le pétrole pour le transport ou le charbon pour la production d’électricité c’est ce qui assure une moindre dépendance énergétique.

*Impact environnemental

-L’exploitation du G.de Sch. Nécessite l’utilisation d’un certain nombre de produits chimiques lors de la fracturation. La méthode par fracturation hydraulique nécessite d’énormes quantités d’eau : 1 puits absorbe en moyenne de 11500 à 19000 m3 d’eau !

-Grands risques de contamination de la nappe phréatique et des rivières par du gaz ou du liquide de fracturation (pas de transparence sur les additifs chimiques utilisés !).

-Le nombre important des puits nécessaires est d’énorme impact sur les paysages naturels.

-La consommation de gaz de Sch. Rejette du CO2 mais par contre elle émet du méthane(CH4) autre gaz à effet de serre .

*Impact géopolitique

En effet, les questions énergétiques donnent souvent lieu à des crispations entre les relations des différents pays.

-En Europe, la dépendance au gaz Russe est à l’origine de nombreuses tensions.

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-Aux USA mais aussi en Chine, la dépendance au pétrole influe fortement les décisions politiques.

B- Gaz de Schiste en TunisieB- Gaz de Schiste en Tunisie

«Des études internationales révèlent la disponibilité d'un stock considérable de gaz de schiste estimé à 5 mille milliards de mètres cubes en Tunisie». C'est le directeur central de la production à l'Entreprise tunisienne des activités pétrolières (ETAP), Yassine Mestiri, qui l'a déclaré, en marge de sa participation au dialogue régional sur l'avenir de l'énergie en Tunisie, cité par la TAP.Cette richesse se trouve "au sud tunisien, au Sahel et au Kairouan» et peut être exploité durant 80 ans. Mais il affirme que l'intention est de procéder seulement à des opérations de prospection qui ne demandent pas de grands moyens matériels pour passer par la suite à la production, si cette prospection donne des résultats".

1. Où en est la Tunisie de l’exploitation du gaz de schiste   ?

Nous en sommes encore loin, très loin, sur tous les plans. Il faudrait tout d’abord des études techniques et économiques puis la mise en place d’un cadre juridique et opérationnel bien sûr.Il faudrait avant tout un feu vert de la part de la chambre des députés à deux niveaux. Tout d’abord l’amendement du Code des hydrocarbures par l’introduction et l’adoption de l’exploration et de l’exploitation des hydrocarbures non conventionnels, mais la partie n’est pas gagnée d’avance, car il y a des informations erronées, des idées préconçues sur de prétendues agressions à l’environnement, infondées sur le plan pratique.Le pouvoir exécutif et les autorités de tutelle du secteur énergétique doivent «ramer» pour faire admettre cette nouveauté dans le Code qui a bien besoin d’être rénové pour s’adapter aux nouveaux impératifs de l’exploitation des hydrocarbures.Ensuite, l’article 13 impose la décision de l’ANC en matière d’attribution des permis d’exploration préparés et conçus par la direction générale de l’énergie, avec le concours de l’ETAP qui est le bras exécutif de l’État sur le plan opérationnel en matière d’exploitation des hydrocarbures.2. Impacts économiques et sociaux du gaz de schiste pour la TunisieLes retombées économiques de l’exploitation du gaz de schiste sont particulièrement prometteuses avec une contribution au PIB de l’ordre de 310 milliards de dinars par an dans l’hypothèse minimale selon les experts et pouvant aller jusqu’à 1.200 milliard dans le cas le plus favorable.

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L’hypothèse de création d’emplois bien rémunérés pour ingénieurs et cadres techniques et de gestion varierait entre 7.700 et 30.000 emplois par an. Ceci est valable pour les emplois directs, avec les emplois induits et indirects ce serait le double ou le triple.3. Environnement   Tunisien: les risques et les défis Toute la problématique relative à la légalisation ou non de l’exploitation du gaz de schiste réside dans la nature des fluides auxquels on pourrait recourir pour fracturer la roche-mère afin d’en extraire le gaz ou le pétrole à récupérer en surface. Généralement l’eau est employée, qu’elle soit douce ou salée, mais cela peut être un produit chimique. C’est de là que provient la difficulté en Tunisie, où l’eau est rare et précieuse et de toute façon utilisée en priorité pour l’eau potable destinée à l’approvisionnement de la population et en second lieu à l’irrigation des terres cultivables. Cela peut être de l’eau salée amenée par un pipe-line à partir de la mer. Ce qui représente bien sûr un coût à évaluer en fonction des enjeux de production de gaz.Il faut dire qu’il est possible de recycler cette eau à hauteur de 70%, ce qui réduit les volumes nécessaires à l’extraction du gaz. Les défenseurs de l’environnement invoquent les risques de pollution des sols cultivables par la diffusion d’eau mélangée au gaz ou au pétrole.Selon le dernier rapport de la Banque africaine de développement (BAD) sur "les opportunités du gaz de schiste en Afrique", l'exploitation et la production du gaz de schiste peuvent poser d'énormes défis environnementaux.Il s'agit, entre autres, d'après le rapport, "des importants volumes d'eau à exploiter pour l'extraction du gaz, l'éventuelle contamination de l'eau, l'intensification de l'activité sismique, le dégazage et le torchage des gaz associés".

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