Pétrole et gaz

Qu'est-ce que le gaz de schiste?



Republié d'un "Energy in Brief" de décembre 2010 par la Energy Information Administration

Carte des zones de gaz de schiste dans les 48 États inférieurs

Carte des principaux gisements de gaz de schiste dans les 48 États inférieurs, y compris les bassins sédimentaires qui les contiennent. Cliquez pour agrandir.

Qu'est-ce que le gaz de schiste et pourquoi est-il important?

Le gaz de schiste fait référence au gaz naturel qui est piégé dans les formations de schiste. Les schistes sont des roches sédimentaires à grains fins qui peuvent être de riches sources de pétrole et de gaz naturel.

Forage horizontal et fracturation hydraulique

Au cours de la dernière décennie, la combinaison du forage horizontal et de la fracturation hydraulique a permis d'accéder à de grands volumes de gaz de schiste qui étaient auparavant non rentables à produire. La production de gaz naturel à partir de formations de schiste a rajeuni l'industrie du gaz naturel aux États-Unis.

Présentation du gaz de schiste aux États-Unis

Cette vidéo donne un aperçu du gaz de schiste, en commençant par le premier puits de gaz près de Fredonia, New York en 1821 jusqu'en janvier 2010 et les principaux gisements de gaz de schiste. Le conférencier est John Curtis, professeur de géochimie et directeur de la Potential Gas Agency de la Colorado School of Mines.

Les États-Unis disposent de ressources abondantes en gaz de schiste

Du gaz naturel consommé aux États-Unis en 2009, 87% était produit au pays; ainsi, l'approvisionnement en gaz naturel ne dépend pas autant des producteurs étrangers que l'approvisionnement en pétrole brut, et le système de livraison est moins sujet à interruption. La disponibilité de grandes quantités de gaz de schiste permettra en outre aux États-Unis de consommer un approvisionnement essentiellement national en gaz.

Selon l'EIA Annual Energy Outlook 2011, les États-Unis possèdent 2 552 billions de pieds cubes (Tcf) de ressources potentielles en gaz naturel. Le gaz naturel provenant des ressources de schiste, considéré non rentable il y a quelques années seulement, représente 827 Tpi3 de cette estimation de ressources, soit plus du double de l'estimation publiée l'année dernière.

Présentation du gaz de schiste aux États-Unis

Cette vidéo donne un aperçu du gaz de schiste, en commençant par le premier puits de gaz près de Fredonia, New York en 1821 jusqu'en janvier 2010 et les principaux gisements de gaz de schiste. Le conférencier est John Curtis, professeur de géochimie et directeur de la Potential Gas Agency de la Colorado School of Mines.

Assez pour 110 ans d'utilisation

Au taux de consommation américain de 2009 (environ 22,8 Tpi3 par an), 2 552 Tpi3 de gaz naturel suffisent pour fournir environ 110 ans d'utilisation. Les estimations des ressources et de la production de gaz de schiste ont augmenté de manière significative entre les rapports de 2010 et 2011 et devraient encore augmenter à l'avenir.

Le saviez-vous?
Les roches sédimentaires sont des roches formées par l'accumulation de sédiments à la surface de la Terre et dans les plans d'eau. Les roches sédimentaires communes comprennent le grès, le calcaire et le schiste.
Géologie schématique des ressources en gaz naturel

Diagramme montrant la géométrie des ressources de gaz naturel conventionnelles et non conventionnelles. Image par EIA. Cliquez pour agrandir.

Qu'est-ce qu'un «jeu» de schiste?

Le gaz de schiste se trouve dans les «gisements» de schiste, qui sont des formations de schiste contenant des accumulations importantes de gaz naturel et qui partagent des propriétés géologiques et géographiques similaires. Une décennie de production est venue de la pièce de Barnett Shale au Texas. L'expérience et les informations tirées du développement du schiste de Barnett ont amélioré l'efficacité du développement du gaz de schiste à travers le pays.

D'autres jeux importants sont le schiste de Marcellus et le schiste d'Utica dans l'est des États-Unis; et les schistes de Haynesville et de Fayetteville en Louisiane et en Arkansas. Les géomètres et les géologues identifient les emplacements de puits appropriés dans les zones présentant un potentiel de production économique de gaz en utilisant à la fois des techniques d'observation au niveau de la surface et des cartes du sous-sol générées par ordinateur.

Forage horizontal

Deux principales techniques de forage sont utilisées pour produire du gaz de schiste. Le forage horizontal est utilisé pour fournir un meilleur accès au gaz emprisonné profondément dans la formation de production. Tout d'abord, un puits vertical est foré jusqu'à la formation rocheuse ciblée. À la profondeur désirée, le trépan est tourné pour forer un puits qui s'étend à travers le réservoir horizontalement, exposant le puits à davantage de schistes producteurs.

Fracturation hydraulique

Schéma montrant le concept d'un puits horizontal avec zone de fracturation hydraulique.

Fracturation hydraulique

La fracturation hydraulique (communément appelée «fracturation» ou «hydrofracking») est une technique dans laquelle l'eau, les produits chimiques et le sable sont pompés dans le puits pour débloquer les hydrocarbures piégés dans les formations de schiste en ouvrant des fissures (fractures) dans la roche et en permettant au gaz naturel couler du schiste dans le puits. Lorsqu'elle est utilisée conjointement avec un forage horizontal, la fracturation hydraulique permet aux producteurs de gaz d'extraire le gaz de schiste à un coût raisonnable. Sans ces techniques, le gaz naturel ne s'écoule pas vers le puits rapidement et des quantités commerciales ne peuvent pas être produites à partir du schiste.

Réservoir de gaz conventionnel

Les réservoirs de gaz conventionnels sont créés lorsque le gaz naturel migre vers la surface de la Terre depuis une formation source riche en matières organiques vers une roche réservoir hautement perméable, où il est piégé par une couche sus-jacente de roche imperméable.

Gaz de schiste vs gaz conventionnel

Les réservoirs de gaz conventionnels sont créés lorsque le gaz naturel migre vers la surface de la Terre depuis une formation source riche en matières organiques vers une roche réservoir hautement perméable, où il est piégé par une couche sus-jacente de roche imperméable. En revanche, les ressources en gaz de schiste se forment dans la roche source de schiste riche en matières organiques. La faible perméabilité du schiste empêche fortement le gaz de migrer vers des roches réservoirs plus perméables. Sans forage horizontal et fracturation hydraulique, la production de gaz de schiste ne serait pas économiquement réalisable car le gaz naturel ne s'écoulerait pas de la formation à des taux suffisamment élevés pour justifier le coût du forage.

Le saviez-vous?
En 2009, le gaz de schiste représentait 14% de l'offre totale de gaz naturel aux États-Unis. La production de gaz de schiste devrait continuer d'augmenter et représenter 45% de l'offre totale de gaz naturel aux États-Unis en 2035, comme prévu dans les Perspectives énergétiques annuelles de l'EIA 2011.

Prévision du gaz de schiste

Graphique montrant la prévision de gaz de schiste de l'EIA, Annual Energy Outlook 2011. Image d'EIA.

Le gaz naturel: un combustible à combustion propre

Le gaz naturel brûle plus proprement que le charbon ou le pétrole. La combustion du gaz naturel émet des niveaux significativement plus faibles de polluants clés, dont le dioxyde de carbone (CO2), d'oxydes d'azote et de dioxyde de soufre, que la combustion du charbon ou du pétrole. Lorsqu'elle est utilisée dans des centrales électriques à cycle combiné efficaces, la combustion de gaz naturel peut émettre moins de la moitié de CO2 sous forme de combustion de charbon, par unité d'énergie libérée.

Préoccupations environnementales

Cependant, certains problèmes environnementaux potentiels sont également associés à la production de gaz de schiste. Le forage de gaz de schiste présente d'importants problèmes d'approvisionnement en eau. Le forage et la fracturation de puits nécessitent de grandes quantités d'eau. Dans certaines régions du pays, une utilisation importante de l'eau pour la production de gaz de schiste peut affecter la disponibilité de l'eau pour d'autres utilisations et peut affecter les habitats aquatiques.

Le forage et la fracturation produisent également de grandes quantités d'eaux usées, qui peuvent contenir des produits chimiques dissous et d'autres contaminants qui nécessitent un traitement avant d'être éliminés ou réutilisés. En raison des quantités d'eau utilisées et des complexités inhérentes au traitement de certains des produits chimiques utilisés, le traitement et l'élimination des eaux usées constituent un problème important et difficile.

En cas de mauvaise gestion, le fluide de fracturation hydraulique peut être libéré par des déversements, des fuites ou diverses autres voies d'exposition. L'utilisation de produits chimiques potentiellement dangereux dans le fluide de fracturation signifie que tout rejet de ce fluide peut entraîner la contamination des zones environnantes, y compris les sources d'eau potable, et avoir un impact négatif sur les habitats naturels.