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Géologie | NO FRACKING FRANCE

Géologie

Qu’est-ce qu’une roche mère ?

La roche mère est la couche géologique où se forment pétrole et gaz. Elle est issue de sédiments, riches en matière organique, déposés sur les fonds océaniques ou dans des lacs et qui se sont enfoncés dans le sol au fur et à mesure que d’autres sédiments les recouvraient. Au fil de cet enfouissement, les sédiments se solidifient, et la matière organique se décompose en hydrocarbures. Ces derniers sont progressivement expulsés de la roche mère, et migrent, pour l’essentiel, jusqu’en surface. Certains hydrocarbures sont arrêtés dans leur remontée par un obstacle de roches infranchissables. Ils s'accumulent sous ce "toit" et forment au fil du temps un réservoir pétrolier, cible conventionnelle de l’exploitation pétrolière et gazière.

Dans le cas des gaz de schiste, tout ou partie du gaz issu de la décomposition de la matière organique est resté sur place. Les roches mères candidates à l’exploitation de leur gaz sont donc celles dont la maturité est suffisante pour le générer mais qui ne l’ont pas encore entièrement expulsé.

 

 

schéma des hydrocarbures
 
Illustration comparant l'exploitation des gaz de schiste à d'autres types de gisements de gaz naturel.
 

Le gaz de schiste:

 Le Gaz de schiste est présent dans les schistes argileux sédimentaires, également appelés « shale » au Canada.

 Le gaz de schiste est produit depuis des années (gaz conventionnel) dans des schistes fracturés naturellement, mais la matrice rocheuse des schistes présente une faible perméabilité.

 L'exploitation commerciale à grande échelle nécessite donc une fissuration artificielle de la roche pour en augmenter la perméabilité ; l'essor du gaz de schiste ces dernières années a été stimulé par l'utilisation à grande échelle de la technique de fracturation hydraulique. Le taux de récupération possible est de l'ordre de 20 à 40 %.

Les schistes qui ont un potentiel économique de production gazière partagent un certain nombre de caractéristiques ; ils sont riches en matière organique (0,5 % à 25 %), et sont habituellement des roches sources pétrolières dans la fenêtre de gaz thermogénique (où l'action de la chaleur et des pressions élevées convertit le pétrole en gaz naturel). Ces schistes doivent être assez fragiles et assez rigides pour se fracturer et maintenir les fractures ouvertes. Dans certaines régions, les couches schisteuses à fort rayonnement gamma naturel sont réputées plus productives : un niveau élevé de rayonnement gamma est souvent corrélé à une forte teneur en carbone organique. Ce sont souvent des schistes gris foncés, éventuellement carbonés et calcaires.

Une partie du gaz provient des fractures naturelles, le reste étant piégé dans les pores ou absorbé dans la matière organique. Le gaz libre des fractures est immédiatement accessible ; le reste n'est libéré que plus lentement et sous la pression créée via le puits et avec l'aide d'additifs chimiques.

Géologie des ressources :

 

Le gaz de schiste dans le monde, en Europe de l'Ouest et en France

 

Dans le monde, les ressources en gaz de schiste seraient du même ordre de grandeur que celles de gaz conventionnel, et ces ressources seraient mieux réparties. Des chiffres « trainent » partout, difficiles à vérifier. Les ressources seraient de l'ordre de 500.1012 m3 (500 mille milliards de mètres cubes). La carte ci-dessous montre la répartition de ces réserves, en 1012 m3.

 

  Les réserves de gaz de schiste dans le monde

Les réserves de gaz de schiste dans le monde

Schéma réalisé en utilisant les chiffres (en 1012 m3) trouvables dans le "domaine public".

Schéma : Pierre Thomas

Aux USA, la production est déjà bien engagée. Le gaz de schiste représente 14% de la production totale de gaz des États-Unis, avec l'intention de porter cette proportion à 45% en 2035 (Bloomberg, 30 mars 2011).

En Europe de l'Ouest, deux niveaux stratigraphiques sont prometteurs : le Jurassique inférieur et le Carbonifère moyen et supérieur (Schulz et al., 2010). En effet, que ce soit à l'affleurement ou en forage, ces niveaux de marnes et argiles silteuses sont riches en matière organique. Ils présentent donc de fortes potentialités théoriques, qui restent à confirmer ou infirmer au cas par cas d'où lune nécessaire phase d'exploration avant d'envisager une éventuelle exploitation. En France, c'est le Lias marneux qui est la couche la plus prometteuse, en particulier à l'Est et au Sud-Est ; au Royaune-Uni (Lancashire) et en Allemagne, c'est le Carbonifère …

 

 
  

 

 

 

 

L'Exemple de la Géologie et des ressources au Québec :

1.    Géologie des ressources en gaz naturel

Le shale, ou schiste argileux, est une roche sédimentaire à grains fins. Tous les schistes argileux ne sont pas identiques, étant formés de divers minéraux dont les argiles, le quartz, les carbonates, etc. Au Québec, le gaz naturel se retrouve surtout dans le shale d’Utica. Celui-ci contient une forte teneur en carbonates, ce qui le rend cassant et en fait un candidat idéal pour une fracturation hydraulique. Le shale d’Utica du Québec a une épaisseur de 50 à 300 m selon l’aire géographique considérée, et la partie supérieure de cette couche se trouve en moyenne à 1500 m de profondeur (mais elle peut varier de moins de 800 m à plus de 2500 m). Les caractères minéralogiques et chimiques du Shale d’Utica en font une source de gaz pauvre en CO2, hydrogène et soufre, et ne contient que peu à pas de matériel radioactif ou d’autres métaux.

2.    Estimation des ressources

Pour estimer la quantité de gaz naturel présent dans la roche, on utilise l'indice TOC ou « total organic carbon », qui représente la teneur (pourcentage en poids) en carbone organique de la roche. La détermination de ce paramètre est un pré-requis pour évaluer la rentabilité d'un gisement. Dans les shales d'Utica du Québec, le TOC semble est compris entre 0,3 et 2%. Par ailleurs, puisque le méthane résulte d'une dégradation thermique, la maturation thermique de la roche est également importante.

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Une vidéo très intéressante  démontrant qu'environ seulement 20% des gaz sont extraits du sol par les techniques actuelles.

http://www.youtube.com/watch?v=AW2qGewjb7k
Cette étude a été réalisée par Marc Durand, doct-ing en géologie appliquée.

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