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1 N 34 - JANVIER 2014 COFHUAT ASSOCIATION RECONNUE D'UTILITÉ PUBLIQUE PAR DÉCRET DU 18 NOVEMBRE 2009 GAZ DE SCHISTE

2 STOCKER SON ÉNERGIE : UN ATOUT POUR L AVENIR! THIERRY DJAHEL DIRECTEUR DÉVELOPPEMENT & PROSPECTIVE SCHNEIDER ELECTRIC C est maintenant une évidence, l augmentation de la demande en électricité dans les prochaines années va inexorablement entrainer une volatilité haussière des coûts d approvisionnement. Dans le même temps, les technologies renouvelables se massifient sur notre territoire. Dans un avenir proche, chacun d entre nous va être appelé à jouer un rôle actif, non seulement de consommateur mais aussi de producteur d énergie. Nous serons de plus en plus incités à produire notre énergie et la mise en œuvre de micro-réseaux d'énergie distribuée dans nos bâtiments et disposant d un système de stockage de l'électricité sera alors un atout pour optimiser la manière de la consommer et de la vendre sur le réseau. Il est d ores et déjà convenu de parler de négawatts (énergie économisée) et de posiwatts (énergie vendue). Ces micro-grids seront complétés d applications SaaS hébergée sur le cloud, pour rassembler les données et coordonner la communication avec le smart-grid. Des algorithmes évolués portés via une passerelle intelligente, surveilleront la production, le stockage et la consommation d'énergie, et ouvriront à des programmes de Demand/Response en vue de rémunérer notre capacité à s effacer du réseau (c est-à-dire à cesser de consommer) ou au contraire à consommer à un instant précis (lorsque la production d énergie renouvelable est forte par exemple). Stocker l'énergie produite localement va surtout permettre d accéder à des tarifs plus intéressants, favoriser l autoconsommation et intégrer une modulation visant à utiliser l'énergie stockée pendant les périodes de pics lorsque le coût est élevé voire prohibitif. Ce mouvement vertueux devrait s accélérer et donner naissance à une nouvelle filière de compétences créatrices de valeur et porteuses de modèles dynamiques astucieux pour réduire nos factures énergétiques en jouant aussi sur les variations du coût de l énergie et gagner en indépendance vis-à-vis du réseau électrique.

3 LE COURRIER DE LA COFHUAT JANVIER Numéro 34 Crédits photos couverture : Katie Mazerov, copyright Drilling Contactor - Site de production, bassin de Barnett, USA, la société Chesapeake, Copyrights BC CONFÉDÉRATION FRANÇAISE POUR L HABITAT, L URBANISME, L AMÉNAGEMENT DU TERRITOIRE ET L ENVIRONNEMENT LE COURRIER DE LA COFHUAT Numéro 34 Section Française de la Fédération Internationale pour l Habitation, l Urbanisme et l Aménagement des Territoires (FIHUAT) Directeur de la Publication : François LEBLOND Rédacteur en chef : Robert LAFONT Comité de Rédaction : François LEBLOND Robert LAFONT Anne-Marie CHAVANON François DUBERTRET Alexandra LITCHMAN Didier SERRAT Impression : NAVIS 4 chemin de Meyrefort Pompignac Tél. : Fax : Maquette : B&B Graphic Abonnement et diffusion : Alexandra LITCHMAN Tél Fax info@cofhuat.org ISSN : Tirage : Revue de la Confédération Française pour l Habitat, l Urbanisme, l Aménagement du Territoire et l Environnement (COFHUAT) 21 boulevard de Grenelle Paris Tél Fax Site internet : info@cofhuat.org Prix : 6.00 E Dépôt légal : Dès la parution GAZ DE SCHISTE SOMMAIRE 2 ÉDITORIAL FRANÇOIS LEBLOND, PRÉSIDENT DE LA COFHUAT INTRODUCTION AU DÉBAT ROBERT LAFONT, PRÉSIDENT D HONNEUR DE LA COFHUAT GLOSSAIRE 5 LES HYDROCARBURES NON CONVENTIONNELS : QU EST-CE QUE LE GAZ DE SCHISTE ROLAND VIALLY, INSTITUT FRANÇAIS DU PÉTROLE 9 COMMENT PRODUIRE DES HYDROCARBURES DE ROCHE-MÈRE? JEAN ROPERS, PRÉSIDENT GEP-AFTP 12 RÉGIME JURIDIQUE DE L EXPLORATION ET DE L EXPLOITATION DES GAZ DE SCHISTES PHILIPPE BILLET, PROFESSEUR AGRÉGÉ DE DROIT PUBLIC, DIRECTEUR DE L'INSTITUT DE DROIT DE L'ENVIRONNEMENT 15 PRINCIPALES SOURCES D IMPACTS ET DE NUISANCES EN SURFACE LIÉS AUX ACTIVITÉS DE FORAGE ET DE FRACTURATION CAMILLE MACLET, ASSOCIÉ, ERM FRANCE, DIRK NUYENS, ASSOCIÉ, ERM FRANCE 19 L UTILISATION DE L EAU DANS L EXPLOITATION DES GAZ DE SCHISTE DIDIER BIGEONNEAU, DIRECTEUR DU MARCHÉ DE L EXPLORATION-PRODUCTION PÉTROLIÈRE VEOLIA ENVIRONNEMENT 21 ÉMISSIONS DE GAZ À EFFET DE SERRE LIÉES AUX GAZ DE SCHISTE JÉRÔME BOUTANG, DIRECTEUR GÉNÉRAL, JEAN-BAPTISTE VILMAIN, INGÉNIEUR D ÉTUDES, CITEPA 25 POURRAIT-ON REPRODUIRE LE MIRACLE AMÉRICAIN EN FRANCE? PATRICE GEOFFRON, PROFESSEUR À L UNIVERSITÉ DE PARIS-DAUPHINE, DIRECTEUR DU CGEMP 26 GAZ DE SCHISTES ET TRANSITION ÉNERGÉTIQUE : UN FAUX DÉBAT DIDIER HOLLEAUX, DIRECTEUR GÉNÉRAL, GDF SUEZ E&P INTERNATIONAL SA 27 GAZ DE SCHISTES : BILAN COÛTS-AVANTAGES : 1 À 0 MARYSE ARDITI, FRANCE NATURE ENVIRONNEMENT, PILOTE DU RÉSEAU ÉNERGIE ET DU RÉSEAU RISQUE ET IMPACTS INDUSTRIELS 29 GAZ DE SCHISTES, DES RISQUES ENVIRONNEMENTAUX À ÉVALUER UN PAR UN ACADÉMIE DES SCIENCES 31 DE SALERNE À VANCOUVER ANNE-MARIE CHAVANON, PRÉSIDENTE DE LA COMMISSION, CONSEIL DE L EUROPE 1

4 EDITO FRANÇOIS LEBLOND PRÉSIDENT DE LA COFHUAT Le 10 avril 2013, la Cofhuat a organisé un débat sur les gaz de schistes au siège de PWC (PriceWaterhouseCoopers), en invitant simultanément un représentant de la société Total d une part et de l association France Nature Environnement d autre part. Cette conférence a eu un grand succès, les échanges entre les deux orateurs et avec la salle ont été d une bonne tenue, ce qui montre qu on ne parle bien d un sujet que lorsqu on le possède. Riche de cette expérience, notre confédération a pensé que la question pouvait être traitée de façon plus détaillée en y consacrant un numéro de notre revue qui élargisse le tour de table à d autres personnalités du monde de la science, de l économie et du droit. Nous en avons fait la liste et leur avons demandé s ils acceptaient d intervenir, ils ont répondu favorablement et nous les en remercions vivement. En publiant ces interventions, la Cofhuat entend rester fidèle à ses principes : lutter contre les informations erronées, jeter les bases d un dialogue fondé sur des arguments de qualité qui évite les raccourcis trompeurs. Il est important de savoir si les avantages économiques de cette nouvelle source d énergie ne sont pas payés d une atteinte grave à l environnement. La référence aux Etats-Unis est utile par l importance qu y revêt le gaz de schiste, en revanche, les comparaisons de cette nature doivent rester prudentes, le contexte est différent. Les études des potentialités de gisements, si elles étaient autorisées, contribueraient à asseoir le débat sur des éléments qui lui manquent aujourd hui. La priorité donnée par les responsables à la lutte contre la précarité énergétique impose que les économies d énergies ne soient pas systématiquement obtenues par une hausse de leur prix. La baisse des tarifs de biens et services à l usage de plus grand nombre est toujours un facteur de progrès social, c est pourquoi la lutte contre les effets du changement climatique devrait s appuyer prioritairement sur l amélioration de l efficacité énergétique tant dans le logement que dans les transports. Si l exploitation des gaz de schistes conduisait à l allègement de la facture énergétique pour les particuliers et les entreprises, cet élément devrait lui aussi prendre place dans le débat actuel. Poland s PKN Orlen 2 GAZ DE SCHISTE

5 INTRODUCTION ROBERT LAFONT PRÉSIDENT D HONNEUR DE LA COFHUAT Il est peu de sujets qui suscitent autant de polémique que l exploitation des gaz de schistes. Depuis plus de deux ans, partisans et adversaires s affrontent publiquement avec plus ou moins de bonne foi. Au delà de tout esprit partisan, est-il possible d éclairer le profane sur ce débat? Telle est l ambition de ce numéro spécial des Cahiers de la Cofhuat. À la lumière des prises de positions des uns et des autres, je me suis posé quelques questions de bon sens que voici : Sur la consistance réelle des gisements de gaz de schistes en France Les chances d avoir en France des gisements exploitables dans des conditions de rentabilité analogues à ce qu on trouve aux Etats-Unis (ou ailleurs en Europe) sont elles réalistes? Quel type de prospection faudrait-il entreprendre pour confirmer ou infirmer les évaluations des volumes en réserve? dans quel délai? à quel prix et avec quel impact environnemental? Pour délimiter une zone géographique éventuellement exploitable, combien faut-il forer de puits? Quelle surface au sol cela implique-t-il? Cela nécessite-t-il d effectuer la fracturation du sous-sol pour être sur que la zone est exploitable? Sur les impacts environnementaux Au moment de la fracturation, quelle est en moyenne la superficie du terrain occupé et donc, au moins provisoirement dégradé? et pour combien de temps? Quelles quantités d eau sont nécessaires au moment de la fracturation? Le traitement de l eau polluée par les adjuvants chimiques incorporés au moment de la fracturation exige-t-il des dispositions spéciales ou des techniques non usuelles? et comment et où évacue-t-on ces eaux polluées? Impact climatique (gaz à effet de serre) L exploitation d un puits de gaz de schiste - au moment de la fracturation ou par la suite - entraîne-telle un risque de fuite de gaz dans l atmosphère plus importante que dans le cas d un puits de gaz conventionnel? Sur l aspect économique L exploitation du gaz de schiste a provoqué aux Etats Unis une baisse des coûts. Le gaz y est devenu pour le consommateur, ménage ou industriel 3 à 4 fois moins cher. Peut-on espérer un effet similaire avec l exploitation des réserves existantes en France ou en Europe? Quels effets sur l emploi en France? Sur l aspect législatif Quelle est exactement la législation actuelle ( code minier, code de l environnement, directives européennes ) en matière d exploration et en matière d exploitation? Que stipule exactement la loi Jacob du 11 Mars 2011 interdisant la fracturation hydraulique? En quoi le code minier actuel devrait être amendé? Sur la question plus générale de la transition énergétique Les partisans de la ville durable objectent que toute amélioration des perspectives de production de gisement fossiles ne fait que retarder l avènement des énergies non fossiles (Cf. le livre de Jeremy Rifkin sur la 3 e révolution industrielle) et se déclarent souvent hostiles, de ce fait, à exploiter les présumés gisement de gaz de schistes. Dans la pratique, n est-il pas possible de concilier l objectif à long terme de la ville durable avec un objectif réaliste à moyen terme de meilleure production énergétique, grâce aux gaz de schistes. Ces questions relèvent, comme on le voit, de plusieurs thématiques. Pour chacune d entre elles, nous avons demandé à des spécialistes concernés d apporter - ou d essayer d apporter - des réponses. Il se trouve que l Académie des sciences vient de publier un avis sur les gaz de schiste. On trouvera in fine le résumé de ce texte qui exprime en quelque sorte le point de vue de la communauté scientifique. C est sur ces bases qu a été arrêté le sommaire de ce numéro. Sans doute n y a-t-il pas de réponse parfaitement claire et objective à toutes les questions qu on peut se poser. Le lecteur en jugera. Au moins aurons nous essayé d éclairer sa lanterne. Site de production, bassin de Barnett, USA, Cheesapeak, BC 3

6 GLOSSAIRE Baril : 1 baril est égal à environ 159 litres (158, 9873 exactement). Condensats : Les condensats sont un type de pétrole léger, il s agit des hydrocarbures qui, gazeux dans le gisement, se condensent une fois refroidis par la détente en tête de puits. Emissions de méthane ou émissions fugitives : Lors des différentes opérations qui aboutissent à la production de gaz, du gaz (méthane) de faibles quantités de gaz peuvent s échapper des installations. Les compagnies contrôlent ces émissions pour des raisons de sécurité, d environnement et de rentabilité (perte de production). Fracturation Hydraulique (Fracking) : La fracturation hydraulique consiste à injecter à forte pression dans le puits un fluide permettant de fissurer la roche. Ces fissures sont maintenues ouvertes par l emploi d agents de soutènement (sables, céramiques) appelés proppants. Au fluide de fracturation sont ajoutés des additifs nécessaires à l opération : Gélifiant, désinfectant, casseur de gel, réducteur de friction, acide, inhibiteur de corrosion, décalcifiant. La quantité de gaz extraite de chaque puits reste faible, ce qui nécessite de disposer d un grand nombre de puits pour atteindre un niveau significatif de production. Ces puits sont regroupés en grappes ( clusters ). Il est possible de forer jusqu à 16 puits à partir d une seule tête de forage. Définition extraite du rapport d étape de l office parlementaire d évaluation des choix scientifiques et technologiques sur Les techniques alternatives à la fracturation hydraulique pour l exploration et l exploitation des hydrocarbures non conventionnels. Gaz de schiste ou gaz de schistes (shale gas) : Le gaz de schiste est du gaz naturel (Méthane) piégé dans une roche dite roche mère (voir définition ci-dessous) dans lequel il a été formé. Huiles de schiste (shale oil) : Il s agit de pétrole piégé dans la roche dans lequel il a été formé. Perméabilité : Propriété des roches relatives à la circulation des fluides en leur sein. Pour qu un réservoir produise des hydrocarbures, il faut que celui-ci soit perméable. Cette caractéristique est également très importante pour la capacité de pompage et de production du pétrole et du gaz que l on veut extraire du réservoir. L unité de mesure de la perméabilité est le Darcy (D) et, plus couramment, son sous-multiple le millidarcy (md). Porosité : Les roches sédimentaires se déposent au fond de l eau sous forme de grains (graviers, sables par exemple) ou de particules (argiles, silts). La porosité d une roche mesure le volume de vides qui existent entre ces grains ou particules. Plus une roche est poreuse, plus grande est la quantité de pétrole ou de gaz qui peut s y accumuler (comme dans une éponge). La porosité est mesurée en % du volume total de la roche. Puits d appréciation (gaz de schiste) : Si les données du puits d exploration confirment l existence d hydrocarbure, un test de production est fait pour confirmer les capacités à produire du réservoir. Ce test de production nécessite généralement le forage d un ou plusieurs puits horizontaux multifracturés dans la mesure ou naturellement (c'est-à-dire sans fracturation) la roche ne sera pas capable de produire. Puits d exploration (gaz de schiste) : Forage visant à estimer la qualité de la roche mère présentant un intérêt potentiel. Le puits d exploration permet de vérifier les hypothèses faites par les géologues à partir des données existantes telles que des données sismiques (image du sous sol) ou des données géologiques (histoire géologique de la région et type de roches pouvant être présentes). Le forage d exploration s accompagne de prise de mesures afin d appréhender les paramètres physiques de la roche mère traversée, la présence de matière organique, sa maturité, la perméabilité, la porosité Les puits d exploration seront carottés pour y prendre des échantillons de roche. Puits horizontal multifracturé : Puits horizontal dans lequel l opération de fracturation (on parle d étage de fracturation) est répétée plusieurs fois (environ tous les cent à cent cinquante mètres). Ainsi un puits horizontal de 1500 m comprendra t-il entre dix et quinze fractures perpendiculaires à l axe du puits. Puits de production (gaz de schiste) : Lorsque la mise en production d un gisement est décidée, un certain nombre de puits dits de production sont faits. Ils consistent à atteindre le niveau producteur en y forant un drain horizontal, en le multi-fracturant puis par différence de pression à drainer les hydrocarbures autour de ce drain. Roche mère (Source rock) : La roche mère est composée d un mélange de sédiments et de quantités importantes de matière organique déposés au fond de la mer au fil du temps. Pendant des millions d années, ces résidus s enfoncent peu à peu sous le poids des sédiments les plus récents. En s enfonçant, la pression, la température permettent la transformation de la matière organique en hydrocarbures (craquage thermique) d où le nom de roche mère. Selon le type de matière organique et la température (c'est-à-dire l enfouissement) les hydrocarbures formés seront liquides ou gazeux. 4 GAZ DE SCHISTE

7 LES HYDROCARBURES NON CONVENTIONNELS : QU EST-CE QUE LE GAZ DE SCHISTE ROLAND VIALLY GÉOLOGUE INSTITUT FRANÇAIS DU PÉTROLE ÉNERGIES NOUVELLES Les hydrocarbures non conventionnels Depuis maintenant quelques dizaines d années, la part des hydrocarbures, pétrole et gaz, diminue dans le mix énergétique mondial. Cependant du fait de l augmentation de la population et de la croissance des pays émergents, la demande en hydrocarbures devrait croitre en volume durant les 25 prochaines années. Le développement des hydrocarbures non conventionnels pourra-il participer à satisfaire cette demande? Une définition floue mais une ressource importante Dans le cas des hydrocarbures conventionnels, on cherche à extraire les hydrocarbures à partir d un réservoir dans lequel ils se sont concentrés. Cela implique que ce réservoir possède de bonnes qualités pétrophysiques (porosité mais aussi perméabilité) et que les caractéristiques des hydrocarbures permettent leur mobilisation. Dès les années 1980, on s est intéressé aux hydrocarbures non conventionnels contenus dans des réservoirs conventionnels (sables bitumineux en Alberta (Canada), huiles lourdes et extra-lourdes de l Orénoque au Venezuela). Ces huiles très denses et très visqueuses demandaient des processus d extraction et de traitement particuliers. Les ressources actuellement récupérables (réserves) d huiles lourdes et de sables bitumineux sont estimées à 600 milliards de barils (à comparer avec les réserves prouvées mondiales d huiles conventionnelles de milliards de barils) IFP Energies nouvelles est un organisme public de recherche, d innovation et de formation intervenant dans les domaines de l énergie, du transport et de l environnement. Sa mission est d apporter aux acteurs publics et à l industrie des technologies performantes, économiques, propres et durables pour relever les trois grands défis sociétaux du 21 e siècle : changement climatique et impacts environnementaux, diversification énergétique et gestion des ressources en eau. Son expertise est internationalement reconnue. IFP Energies nouvelles poursuit 5 priorités stratégiques, indissociables et complémentaires dans l accomplissement de sa mission d intérêt général : énergies renouvelables : produire à partir de sources renouvelables des carburants, des intermédiaires chimiques et de l énergie, production éco-responsable : produire de l énergie en réduisant l impact sur l environnement, transports innovants : développer des transports économes et à faible impact environnemental, procédés éco-efficients : produire à partir de ressources fossiles des carburants et intermédiaires chimiques à faible impact environnemental, ressources durables : proposer des technologies respectueuses de l environnement et repousser les limites actuelles des réserves d hydrocarbures. Son école d ingénieurs, partie intégrante d IFP Energies nouvelles, prépare les générations futures à relever ces défis. Typologie des hydrocarbures non conventionnels HYDROCARBURES CONVENTIONNELS Réservoirs de bonne qualité Réservoirs de mauvaise qualité Forte concentration Facile à développer Bonne productivité HYDROCARBURES NON CONVENTIONNELS TIGHT OILS - TIGHTS GAS SABLES BITUMINEUX HUILES LOURDES ET EXTRA-LOURDES SCHISTES BITUMINEUX PÉTROLES DE SCHISTES GAZ DE HOUILLE (CBM) GAZ DE SCHISTES RÉSERVOIR ROCHE-MÈRE 5

8 Forage horizontal et fracturation hydraulique Les hydrocarbures de roche-mère ; une nouvelle donne... Depuis une dizaine d années, on s intéresse à un nouveau type d hydrocarbures non conventionnels, les hydrocarbures de roche-mère. On cherche maintenant à produire les hydrocarbures liquides ou gazeux qui sont restés piégés dans la roche-mère dans laquelle ils ont été formés à partir du craquage thermique de la matière organique sédimentaire. Les différents types d hydrocarbures de roche-mère dépendent de l état de maturation thermique de la matière organique qu elle contient et donc de l évolution géologique du bassin sédimentaire. Quand l enfouissement n a pas été suffisant, la matière organique sédimentaire est restée sous sa forme immature: le kérogène. On a alors des schistes bitumineux (oil shales). Pour produire des hydrocarbures à partir de cette roche mère immature, il faut dégrader thermiquement le kérogène, ce qui demande de la porter à une température de l ordre de C. Quand la roche-mère a été suffisamment enfouie pour former des hydrocarbures liquides, tout ou partie de ces hydrocarbures restent piégés dans la roche-mère qui est un milieu très peu poreux et imperméable, on parle alors de pétrole de schistes (shale oil, tight oil, light tight oil.). Lorsque l enfouissement a été suffisant la rochemère forme des hydrocarbures gazeux on parle alors de gaz de schistes (shale gas, gas shale). Ces gaz de schistes sont du méthane associé ou non à des condensats. Afin de produire d importantes quantités d hydrocarbures à partir d'un milieu très peu poreux et imperméable, deux techniques déjà employées dans l industrie pétrolières, ont été adaptées aux hydrocarbures de roche-mère. Le forage horizontal : Il permet de recouper sur de grandes distances (1 à 2 km) la roche-mère et ainsi d augmenter la surface d échange entre le puits et la roche-mère La fracturation hydraulique : Cette technique a pour but de créer une perméabilité artificielle en créant ou en réactivant un réseau de fissures naturelles en injectant sous forte pression un mélange d'eau (95 %), de sable (4 %) et d additifs chimiques (1 %). Pour produire des quantités importantes d hydrocarbures de roche-mère, il faut multiplier les drains horizontaux du fait que le rayon de drainage est faible (l extension spatiale des fissures varie de quelques dizaines à la centaine de mètres) et que la production diminue très rapidement. C est cette multiplicité des installations qui explique que l impact environnemental de ce type de production soit plus important que dans le cas de gisements conventionnels. Le développement important de cette production aux USA a fait prendre conscience que le volet environne- 6 GAZ DE SCHISTE

9 mental était primordial au développement de l exploitation de cette ressource. L empreinte au sol : Elle est maintenant réduite par l utilisation de pad qui permettant à partir d une seule plateforme de forage de faire jusqu'à une vingtaine de drains horizontaux. La surface au sol est réduite à 2 hectares par pad durant le forage (1 mois par drain) puis à moins d 1 hectare ensuite pendant toute la production. La gestion de la ressource en eau : La fracturation hydraulique nécessite une grande quantité d eau (entre et m 3 ). Il faut éviter les conflits d usage en utilisant de l eau non potable, limiter les volumes utilisés et retraiter les effluents. L impact sanitaire : La qualité des aquifères d eau potable doit être protégée, ce qui exige une parfaite exécution du forage, les principales pollutions avérées étant dues a une mauvaise étanchéité des puits, mais aussi par des installations de surface plus sures, la seconde cause de pollution étant due a des fuites en surface. Les efforts de R&D pour diminuer l impact environnemental sont importants et suivent plusieurs axes de recherche. Le développement de fluides de fracturation utilisant des produits issus de la chimie verte et pouvant utiliser des eaux saumâtres. Le développement de méthodes permettant une meilleure caractérisation du sous-sol afin de mieux préciser les zones d intérêts et ainsi limiter les installations de surface, de mieux adapter les fracturations au contexte géologique local mais aussi pour prévenir les zones potentiellement sources de fuites (failles, karst). Méthodes alternatives à la fracturation hydraulique. La fracturation au propane ou au CO 2 sont déjà testés mais des pistes de recherche concernant la fracturation thermique ou électrique en sont à leur début. Un développement maitrisé... Les ressources mondiales en hydrocarbures non conventionnels sont très importantes (les ressources en gaz de schistes doubleraient les ressources prouvées en gaz) et pourront assurer dans les dizaines d années à venir une transition énergétique sereine. L estimation des ressources mondiales d hydrocarbure de roche-mère n en est qu'à ces débuts et souffre de nombreuses incertitudes. Cependant la carte ci-dessous 7

10 montre que les ressources récupérables cumulées (pétrole et gaz de schistes) mondiales sont de l ordre des réserves prouvées en hydrocarbures liquides ce qui est considérable. L exemple des USA, redevenu premier exportateur mondial de gaz et visant à produire plus de 3 millions de barils/j (sur les 83 millions de barils/j mondial) de pétrole de schistes dès 2015 montre que ce développement est possible à la condition explicite de prendre en compte tout les aspects environnementaux. La généralisation à l échelle mondiale de l exploitation massive des hydrocarbures non conventionnels ne pourra se réaliser que dans le cadre d'un développement maitrisé. L'évaluation des ressources récupérables en France En France, l exploration pétrolière classique a permis dès la fin des années 1950 de montrer que le bassin de Paris et le bassin d Aquitaine présentaient un potentiel pétrolier et gazier important avec notamment la découverte du gisement de Lacq dont l activité vient de cesser après une production de plus de 250 milliards de m 3 (la consommation annuelle de la France est de l ordre de 40 milliards de m 3 ). Les conditions géologiques sont réunies dans le bassin de Paris pour avoir des quantités importantes de pétrole de schistes dont les ressources en place seraient de l ordre de 16 milliards de barils dont 1 à 2 seraient récupérables ce qui pourrait couvrir 5 à 10 % de notre consommation durant une dizaine d'années. Dans le bassin du Sud-Est, moins connu et beaucoup plus complexe, les conditions géologiques sont favorables à la présence de gaz de schistes mais les incertitudes quant à la quantité récupérable sont importantes allant de 100 milliards de m 3 (40 % du gisement de Lacq) à plus de 1000 milliards de m 3 (4 fois le gisement de Lacq). Ces grandes incertitudes s'expliquent par le fait qu aucune exploration spécifique à ces hydrocarbures de roche-mère n a encore été entreprise sur notre territoire. Pour réaliser cette évaluation, il est indispensable d effectuer des forages d exploration dans les conditions d une éventuelle production. Cela implique donc de réaliser des forages horizontaux et de la fracturation hydraulique. Or la loi du 13 juillet 2011 (confirmée récemment par un avis du Conseil Constitutionnel) interdit la mise en œuvre de cette technique. Dans l état actuel de notre cadre législatif l évaluation précise de nos ressources récupérables en hydrocarbures de rochemère ne peut être faite. Ce n est que quand cette phase d'exploration aura été réalisée qu'il sera possible d élaborer d éventuel plans de développement et d analyser l importance de cette ressource en terme économique mais aussi en terme d impact environnemental. 8 GAZ DE SCHISTE

11 COMMENT PRODUIRE DES HYDROCARBURES DE ROCHE-MÈRE? JEAN ROPERS PRÉSIDENT GEP-AFTP - GROUPEMENT DES ENTREPRISES ET DES PROFESSIONNELS DES HYDROCARBURES ET ÉNERGIES CONNEXES Les gaz de schiste sont principalement composés de méthane et d éthane et les huiles de schistes de pétrole brut. Ce qui les différencie des hydrocarbures dits conventionnels c est leur localisation dans des roches sédimentaires argileuses. C est pour cette raison que ces hydrocarbures non conventionnels sont aussi appelés hydrocarbures de roche-mère. Le gaz de schiste n est pas une ressource méconnue ; la première exploitation de gaz naturel aux États-Unis en 1821 était une exploitation d hydrocarbures de rochemère. Ces hydrocarbures, contenus dans des roches très peu poreuses et imperméables, ne peuvent être exploités avec les modes de production classiques mais par des techniques dites de fracturation hydraulique. Jean ROPERS - Né en 1944 au Maroc, Jean Ropers est diplômé de l INSA de Lyon et de l IAE de Rennes. Il a effectué la plus grande partie de sa carrière au sein du groupe TOTAL dans la branche Exploration-Production où il est rentré en Il a occupé différents postes dont celui de Directeur du département Forage/Puits. Enfin, en 1996, il devient Senior Vice Président Opérations de la branche Exploitation-Production jusqu à son départ à la retraite en En 2005, Jean Ropers est nommé Président du Comité d études pétrolières marines (CEP&M). À la disparition du Comité, il devient en 2007 vice-président du GEP (Groupement des Entreprises Parapétrolières) et président du Programme CITEPH de financements privés de projets de R&D rattaché au GEP ce qu il restera jusqu en juin Le 17 décembre 2008, Jean Ropers est élu Président du GEP par le Conseil d Administration. Il prend ses fonctions le 1 er janvier Le 6 juillet 2011, Jean Ropers est élu Président du GEP-AFTP, après la fusion absorption du GEP et de l AFTP. Qu est-ce que la fracturation hydraulique? Les industriels ont développé la production d hydrocarbures depuis de nombreuses années en utilisant la technique de la fracturation hydraulique, qui n a en fait pour but que d augmenter le réseau de fissurations préexistantes. Cette longue expérience alliée à une R&D continue leur ont permis d acquérir aujourd hui une expertise qui leur permet d apporter des réponses concrètes aux problématiques recensées (gestion de l eau, risque de pollution, empreinte au sol, sismicité) et d exploiter ces ressources tout en respectant l environnement. Cette technique est réalisée sur la partie horizontale et la plus profonde du puits, entre et mètres de la surface. Pour créer les chemins de migration qui permettent à l hydrocarbure prisonnier au sein de la roche d atteindre le puits, on génère des microfissures dans la roche. Pour ce faire, on y injecte sous pression un mélange d eau et de sable ainsi que d additifs (eau %, additifs 0.65 %, sable 4.25 %). Les additifs sont principalement composés d agents gélifiants pour le transport du sable et de tensioactifs pour faciliter la production du puits après stimulation. Exploration - Exploitation Empreinte au sol L empreinte au sol des installations doit respecter le paysage et l environnement. En Europe les zones identifiées pour des développements futurs sont plutôt des zones à faible densité d habitation. Le choix du site est subordonné à l étude d impact mais aussi à la prise en compte de facteurs liés à la biodiversité, aux conditions de sol, à l hydrographie, à la topographie. En phase de Forage l empreinte au sol est minimisée et nécessite une superficie de m 2 soit 1,5 la taille d un terrain de football. Le mât du rig a une hauteur maximum de 30/35 mètres (celui d une éolienne culmine à 50/80 mètres) mais ce mât est temporaire, une fois les opérations de forage et de complétion terminées le derrick est démonté. En phase d exploitation pour limiter l empreinte au sol plusieurs têtes de puits sont rassemblées sur une même implantation appelée cluster. La dimension du cluster est de l ordre de 2 à 3 ha. L eau utilisée La quantité d eau nécessaire à la réalisation du forage d un puits et de sa fracturation hydraulique est de l ordre de à m 3. Aujourd hui pour la fracturation hydraulique l eau utilisée (eaux salines, usées ) est sans valeur pour les autres usagers ; cette exploitation ne rentre donc pas en concurrence avec l irrigation pour l agriculture ou la consommation humaine ou animale. Empreinte au sol, D.R. Total 9

12 Infographie D.R. GEP-AFTP, septembre GAZ DE SCHISTE

13 Protection des nappes phréatiques Tous les puits profonds traversent des nappes phréatiques : c est le cas des puits d hydrocarbures de schiste comme des puits conventionnels de pétrole et de gaz, des puits géothermiques et même des puits d eau. Depuis plus d un siècle, les foreurs ont appris à traverser ces nappes sans les polluer : les puits sont conçus et construits de façon à isoler leur espace intérieur des formations géologiques qu ils traversent. La pose de cuvelages en acier concentriques et la cimentation des espaces annulaires permettent de créer plusieurs barrières étanches. Ce processus d intégrité des puits est hautement réglementé en Europe et les opérateurs se doivent d adhérer aux normes les plus strictes sur leur conception. Des alternatives à la fracturation hydraulique? L industrie cherche aujourd hui des alternatives à la fissuration complémentaire des roches-mères à l eau. L utilisation de propane est déjà une alternative utilisée aux USA. À très long terme on étudie des procédés thermiques mais aussi un procédé électrique qui n a pour l instant été testé qu en laboratoire. Mais, la seule technique aujourd hui pour exploiter et explorer les hydrocarbures de roche-mère reste la fracturation hydraulique. Première étape l exploration Le principe de précaution ne prône pas l inaction et les réserves potentielles, restant à prouver, peuvent être très importantes. Aujourd hui la première étape serait donc d explorer pour confirmer ou infirmer les évaluations des volumes en réserve. Cinq à sept ans d études sont nécessaires pour confirmer la présence d un gisement potentiel d hydrocarbures et déterminer s il peut être ou non exploité commercialement. L exploration et l exploitation des hydrocarbures non conventionnels comportent des risques, mais ils sont maîtrisés quand on applique les standards de l industrie pétrolière, et leur développement peut se faire dans le respect de l environnement. Les enjeux de l exploitation des hydrocarbures de rochemère et leurs conséquences en termes d indépendance énergétique, de réduction de la facture énergétique, d emplois et d industrialisation du pays pourraient être très importants. Nous ne pouvons les ignorer. Pour plus d informations sur les hydrocarbures de roche-mère : Questar, Stewart Point, Baker 11

14 RÉGIME JURIDIQUE DE L EXPLORATION ET DE L EXPLOITATION DES GAZ DE SCHISTE PHILIPPE BILLET PROFESSEUR À L UNIVERSITÉ JEAN MOULIN LYON 3 DIRECTEUR DE L INSTITUT DE DROIT DE L ENVIRONNEMENT DE LYON (EDPL - EA 666) LABEX IMU Auteur d'une thèse de doctorat sur la protection juridique du sous sol en droit français (1994), Philippe Billet est Professeur agrégé de droit public à la Faculté de droit de l'université de Jean Moulin Lyon 3 et directeur de l'institut de Droit de l'environnement de Lyon (Labex IMU). Président d'honneur de la Société française pour le droit de l'environnement, il travaille depuis de nombreuses années sur le droit des risques naturels et technologiques ainsi que sur la protection de la biodiversité et les services écosystémiques. Il dirige le Master 2 Recherche de droit de l'environnement qu'accueille l'institut de droit de l'environnement, qui a également ouvert en 2012 un Master 2 Pro Risques et environnement. Parlement européen Les gaz de schiste ou hydrocarbures de roche mère (GdS) font partie de la grande famille des gaz et hydrocarbures dits non conventionnels, appellation due au fait qu ils ne peuvent pas être extraits selon les techniques traditionnelles : leur emprisonnement dans le schiste sédimentaire entre et mètres de profondeur les empêche en effet de migrer naturellement pour former des poches exploitables. Il est alors nécessaire de les libérer en fracturant la roche, par combinaison de forage horizontal et de fracturation hydraulique, par injection d un fluide à très haute pression (5 à 600 bars), composé d un mélange d eau (agent de pression), de sable (pour maintenir les fractures ouvertes) et de substances chimiques (fluidifie l eau, favorise la pénétration du sable, limite la corrosion des coffrages qui protègent le puits et élimine la pollution organique). Pour autant, si les GdS sont non conventionnels d un point de vue technique, leur régime juridique est, en revanche, des plus conventionnels, ne se distinguant pas fondamentalement des autres substances minières. Il repose principalement sur le code minier, sur la directive 94/22/CE du Parlement européen et du Conseil, du 30 mai 1994, sur les conditions d octroi et d exercice des autorisations de prospecter, d exploiter et d extraire des hydrocarbures, sur la directive 2011/92/UE du Parlement européen et du Conseil du 13 décembre 2011 concernant l évaluation des incidences de certains projets publics et privés sur l environnement et sur les décrets modifiés n du 2 juin 2006 relatif aux titres miniers et aux titres de stockage souterrain et n du 2 juin 2006 relatif aux travaux miniers, aux travaux de stockage souterrain et à la police des mines et des stockages souterrains. Le régime minier impose une autorisation administrative préalablement à toute recherche ou exploitation, mais mu par des impératifs économiques, limite la participation du public au processus décisionnel d exploitation et la prise en compte de l environnement. En dépit de ce régime privilégié, l avenir des GdS est compromis sur le territoire français du fait d une interdiction absolue d exploration et d exploitation par hydrofracturation. La nécessité d une autorisation préalable Alors qu aux termes de l article 552 du code civil, le propriétaire du sol est également propriétaire du dessous et peut tirer des fouilles tous les produits qu elles peuvent fournir, c est sous réserve des modifications résultant des lois et règlements relatifs aux mines, qui lui interdisent d entreprendre l exploration ou l exploitation d un gisement minier sans une déclaration ou une autorisation préalables, selon la nature des substances en cause. Par ailleurs, l institution d une concession, même au profit de ce propriétaire du sol, crée un droit immobilier distinct de la propriété de la surface et, en fin de concession, le gisement fait retour gratuitement à l État, après la réalisation de certains travaux de neutralisation au regard des préoccupations de santé, sécurité et environnement. L État peut donc concéder le gisement minier à un tiers sans qu il lui soit nécessaire d agir par voie d expropriation, le propriétaire ayant seulement droit à une redevance tréfoncière assise sur la quantité de matériaux extraits et à l indemnisation des dommages liés 12 GAZ DE SCHISTE

15 aux travaux réalisés en surface. Le propriétaire du sol ne peut en tout cas réunir sur sa tête propriété du sol et droit d exploitation du dessous qu en vertu d un titre minier. Lorsque sont en cause des hydrocarbures comme les GdS, le régime des permis d exploration dits permis H est particulier, dans la mesure où le titulaire d un tel permis peut disposer librement des produits de ses recherches et, surtout, peut seul obtenir, pendant la durée de validité de son permis, un permis d exploitation portant, à l intérieur du périmètre de ce permis exclusif, sur des substances visées par celui-ci. Pour les autres substances, le permis n est pas exclusif à l intérieur du périmètre concerné et l inventeur d un gisement n a pas de droit à attribution d un permis d exploiter, mais peut être indemnisé par le concessionnaire finalement retenu de tous les frais ayant conduit à des découvertes utiles. Le titre peut connaître divers avatars : il peut être suspendu, notamment en cas de manquement à la justification à l autorité administrative de l insertion de stipulations particulières dans la convention qui doit être signée lorsqu une concession appartient à plusieurs personnes ou à une société et prévoyant que les travaux d exploitation soient soumis à une direction unique et soient coordonnés dans un intérêt commun, afin d assurer l unité de l exploitation. Les motifs d environnement ou de santé sont en tout cas inconnus pour fonder une telle mesure ou, à tout le moins, pas de façon explicite. Le retrait a, quant à lui, un champ d application bien déterminé, comme le cas de rejet d une demande d autorisation de mutation de titre minier du fait du décès du titulaire ou à l absence de dépôt de la demande d autorisation ; ou dans le cas de l une des huit catégories d hypothèse pour les permis exclusif de recherches, concession de mines ou autre autorisation, au sein desquelles les questions environnementales et de santé se dissimulent sous les infractions graves aux prescriptions de police, de sécurité ou d hygiène ou inobservation de certaines mesures imposées en cas de menace sur des intérêts comme l environnement. Ces risques peuvent être prévenus par les conditions dans lesquelles le titre minier est attribué, en vue de conduire l exploitation du gisement à son plus haut niveau de rendement : le titulaire d un permis H doit ainsi s engager à ce que ne soient extraits du sol ou du sous-sol que les liquides et gaz nécessaires à l étude du gisement sans compromettre l application ultérieure des méthodes d exploitation propres à porter au maximum compatible avec les conditions économiques le rendement final en hydrocarbures du gisement et le titre minier n est attribué que si son titulaire possède les capacités techniques et financières pour mener à bien les travaux d exploitation, lesquelles peuvent être appréciées sur le fondement des exploitations antérieures du pétitionnaire. La relative transparence des autorisations Le code minier a explicitement écarté la participation du public pour l attribution des permis H. Cette situation est issue de la loi n du 15 juillet 1994 modifiant certaines dispositions du code minier, qui a supprimé l enquête publique qu imposait alors l article 9 du code minier, afin d alléger la procédure à ce stade, se plaçant dans la perspective offerte par la directive 94/22/CE du Parlement européen et du Conseil, du 30 mai 1994 (préc.). Le projet de loi de ratification de l ordonnance du 20 janvier 2011 relative au code minier envisage une évolution, qui prévoit que préalablement à la délivrance d un permis exclusif de recherche, la ou les demandes retenues font l objet d une mise à disposition du public par voie électronique, dans des conditions lui permettant de formuler ses observations. Le dossier, accompagné d une note de présentation, est rendu accessible au public pendant une durée minimale de 30 jours francs. Le public est informé de la date jusqu à laquelle les observations présentées seront reçues. Le permis exclusif de recherche ne peut être délivré avant l expiration d un délai de huit jours francs à compter de cette date. Si le volume ou les caractéristiques des documents ne permettent pas leur publication par voie électronique, l information mise en ligne comprend un résumé du dossier ainsi qu une indication des lieux et heures où l intégralité du dossier peut être consultée. L autorisation d ouverture des travaux de recherches, qui doit accompagner le permis d explorer, est en revanche accordée après la consultation des communes intéressées et une enquête publique. Il faut cependant que les travaux en question relèvent d une autorisation et non pas d une simple déclaration : or, une partition a été faite entre l ouverture de travaux de recherches de mines autres que les hydrocarbures liquides ou gazeux soumis à autorisation et les autres, soumis à simple déclaration. Ainsi, l ouverture de travaux de recherche de GdS soumise à simple déclaration échap- Assemblée Nationale 13

16 pe à l enquête publique. Les demandes de concession (titre d exploitation) sont en revanche soumises à une enquête publique d une durée de trente jours. L ordonnance n a toujours pas été ratifiée, mais la loi n du 27 décembre 2012 relative à la mise en œuvre du principe de participation du public défini à l article 7 de la Charte de l environnement a complété le code de l environnement en prévoyant que le respect de la procédure de participation du public conditionne la délivrance du permis exclusif de recherches (soit une mise à disposition du public par voie électronique pendant 21 jours minimum). La prise en compte des préoccupations environnementales L étude d impact n est pas inconnue du code minier, qui prévoit que l autorisation d ouverture de travaux de recherches ou d exploitation est accordée par l autorité administrative compétente après, notamment, la réalisation d une étude d impact ainsi que, le cas échéant, de l étude de dangers. Mais cela ne concerne pas le régime de la déclaration, qui ne connaît qu une étude d impact édulcorée, sous la forme d une notice d impact indiquant les incidences éventuelles des travaux projetés sur l'environnement et les conditions dans lesquelles l opération projetée prend en compte les préoccupations d'environnement. Cette différence s efface en revanche en cours de recherche ou d exploitation, toutes deux soumises à la police des mines qui a pour objet de prévenir et de faire cesser les dommages et les nuisances imputables aux activités de recherche et d exploitation des mines et des stockages souterrains et spécialement de faire respecter les contraintes et les obligations en matière notamment d environnement. En outre, en cas d arrêt définitif des travaux, la déclaration à cette fin de l exploitant doit notamment être accompagnée d un bilan relatif aux effets, sur les eaux de toute nature, des travaux et de leur arrêt, ainsi que d une étude ayant pour objet de déterminer si des risques importants subsisteront après qu il ait été mis fin au contrôle administratif de la mine ainsi que l indication des mesures de surveillance ou de prévention. L interdiction du recours à la fracturation hydraulique L acceptabilité sociale de cette technique et des effets identifiés et/ou supposés de sa mise en œuvre est loin d être acquise, en raison d une application par trop littérale d un code minier dont la prise en compte des préoccupations environnementales est loin d être la principale qualité. La découverte fortuite de l attribution de permis de recherche et d exploitation de GdS a soulevé une émotion certaine et la mobilisation populaire qui s en est suivie a conduit dans un premier temps le Gouvernement à opposer un moratoire : par courrier du 11 mars 2011, le Premier ministre a demandé que les ministres intéressés mettent en œuvre, dans les limites de leurs attributions respectives, les procédures administratives nécessaires pour qu aucune opération de forage non conventionnelle ne soit engagée avant que les rapports [administratif et parlementaire sur les enjeux économiques, sociaux et environnements liés aux gaz et huiles de schiste] n aient été rendus publics et sans que les mesures d information et de consultation du public prévus par la Charte de l environnement n aient été respectés. Dans un second temps, le Parlement a voté la loi dite Jacob du 13 juillet 2011 qui interdit, sur tout le territoire national, l exploration et l exploitation des mines d hydrocarbures liquides ou gazeux par fracturation hydraulique et qui abroge les permis exclusifs de recherches comportant des projets ayant recours à cette technique. La loi a ainsi prévu que dans un délai de deux mois à compter de sa promulgation les titulaires de permis exclusifs de recherches de mines d hydrocarbures liquides ou gazeux remettent à l autorité administrative qui a délivré les permis un rapport précisant les techniques employées ou envisagées dans le cadre de leurs activités de recherches ( ). Si les titulaires des permis n'ont pas remis [ce] rapport ( ) ou si le rapport mentionne le recours, effectif ou éventuel, à des forages suivis de fracturation hydraulique de la roche, les permis exclusifs de recherches concernés sont abrogés ( ). Saisi dans le cadre d une question prioritaire de constitutionnalité, le Conseil constitutionnel a validé la loi dans sa décision n QPC du 11 oct. 2013, estimant notamment qu il n y avait pas d atteinte au droit de propriété du titulaire du permis ni à des droits acquis, et moins encore à la liberté d entreprendre, qui peut être limitée au regard de l intérêt général que présente la protection de l environnement, la mise d interdiction n ayant pas été considérée comme disproportionnée au regard de l objectif poursuivi. Conclusion Cette solution de l interdiction, qui isole la France dans le concert européen, n aura sans doute pas la pérennité attendue par les détracteurs des GdS : ce ne sont pas l exploration et l exploitation des GdS qui sont mises en cause, mais la technique de l hydrofracturation. Les recommandations de l Académie des sciences formulées dans son avis du 15 novembre 2013 pour éclairer le débat sur les gaz de schiste, comme la résolution du Parlement européen du 21 novembre 2012 sur les incidences sur l environnement des activités d extraction de gaz de schiste et de schiste bitumineux, et d autres études encore, convergent pour inciter à l amélioration ou à la substitution de la technique, mais également pour inviter à procéder à une évaluation des ressources disponibles et démontrer que les impacts sur l environnement sont maîtrisables. La réforme en cours du code minier, qui tend à renforcer l intégration du principe de participation dans le processus décisionnel en matière minière ainsi que la prise en compte des préoccupations environnementales, devrait donner certains gages en ce sens. Histoire de ne pas voir à trancher entre environnement et économie. 14 GAZ DE SCHISTE

17 PRINCIPALES SOURCES D IMPACTS ET DE NUISANCES EN SURFACE LIÉS AUX ACTIVITÉS DE FORAGE ET DE FRACTURATION CAMILLE MACLET ASSOCIÉ ERM FRANCE DIRK NUYENS ASSOCIÉ ERM FRANCE Environmental Resources Management (ERM) Fondé en 1971, ERM est maintenant présent dans 40 pays. ERM emploie près de personnes, disposant d expérience dans quelques 140 pays. En France, ERM compte 90 personnes basées à Paris, à Lyon et en Aix-en- Provence. ERM réalise des projets en France et à l international, notamment en Europe et en Afrique francophone. ERM appuie ses clients dans la définition et la mise en place de solutions innovantes pour anticiper et gérer les risques liés à leurs activités en termes d environnement, de santé, de sécurité et d impacts sociaux. Secteurs d activité Pétrole, hydrocarbures non conventionnels Energies thermiques, hydrauliques et renouvelables Chimie, pharmacie, cosmétique Utilités, construction, transport Mines et carrières Automobile Industrie manufacturière Finance, juridique Cet article propose, pour les activités de forage et de fracturation hydraulique, une revue des principales sources de nuisances et d impacts sur les territoires. Outre les nombreux aspects liés à la préservation des ressources en eau de surface, à la protection des aquifères, et au bon isolement des parois des puits, traités dans un autre article, la maîtrise de ces nuisances et impacts est un terme important du débat sur l acceptabilité environnementale des hydrocarbures non conventionnels. Les activités de forage et de fracturation s étendent typiquement sur quatre à six mois. Elles commencent par des travaux de génie civil: pistes d accès, réalisation d une plate-forme pouvant accueillir l appareil de forage et les équipements associés (engins, stockages, stationnement de véhicules, bassins de stockage des boues et des eaux). Le puits est ensuite foré, puis la rochemère du gisement est fracturée, pour en libérer les hydrocarbures. Les techniques actuelles permettent de forer et fracturer plusieurs puits dans des directions différentes à partir d un seul site en surface. Une fois la fracturation réalisée, le puits peut être testé puis mis en production. Pour chaque site, les activités se traduisent par la réalisation d un chantier s étendant sur une superficie, bassins de stockage des eaux inclus, de l ordre de deux à quatre hectares, réduite de moitié en phase de production). La durée du chantier peut être de l ordre de quatre à six mois - elle dépend en fait du nombre et de la longueur des puits à réaliser sur le site, des conditions géologiques rencontrées, et des contraintes d accès aux sites de forage. Si, en phase d exploration, très peu de forages sont réalisés, la phase d exploitation nécessitera un plus grand nombre de puits. Le champ géant de Barnett Shale, dans le nord du Texas, exploité depuis 2002, comptait à fin 2010 près de puits sur une superficie d environ km 2. En France, la loi du 13 juillet 2011 interdisant la fracturation hydraulique rend actuellement toute opération de ce type impossible. Toute activité de forage de recherche et d exploitation d hydrocarbures doit en outre être précédée d une demande d autorisation à l administration, appuyée par une étude d impact environnemental (le décret n du 29 décembre 2011 prévoit une enquête publique dans le processus d instruction de la demande d autorisation). Cette étude, ou EIE, met en regard les caractéristiques du projet, en particulier ses sources d impacts (empreinte physique, émissions etc) avec une évaluation de la sensibilité de l environnement, qui dépend de facteurs divers - habitats et biodiversité, qualité de l air, qualité et usage des eaux, bruit ambiant, distance aux riverains, zonages etc. Dans toute EIE de projet de forage et de fracturation, l empreinte physique du projet mérite une évaluation détaillée. Sur les gisements en production aux États- Unis, on compte environ un à trois puits par kilomètre carré, voire six, notamment dans le cas de gisements où le maillage initial des puits s est avéré insuffisant - soit une utilisation des terrains variant entre moins de 1 % et plus de 10 % de la surface du gisement. Il convient aussi de prendre en compte l emprise additionnelle des voies d accès aux puits, du réseau de collecte du gaz, et des nécessaires stations de compression voire de traitement du gaz. En Europe, on peut s attendre à ce que les contraintes territoriales obligent les opérateurs à limiter la densité des puits de production. Ceci devrait être facilité par les avancées des techniques géophysiques, permettant une meilleure prise en compte de la structure géologique du gisement pour concentrer les forages dans les zones productives ou sweet spots, mais aussi par le forage de plusieurs puits déviés à partir d un même site de forage, et l utilisation plus systématique de forages horizontaux. Il reste que, dans un scénario d exploitation d un gisement, l empreinte cumulée de 15

18 tous les sites de forages doit être évaluée au regard de la sensibilité des milieux naturels, de l usage des sols, et des zonages d aménagement local. Les contraintes logistiques sont également importantes. Le forage du puits nécessitera de l ordre de à m 3 d eau, mais les besoins pour la fracturation sont beaucoup plus importants, entre m 3 et m 3 d eau (en fonction de la profondeur et de la géologie du gisement, et de longueur des sections de puits à fracturer), soit la capacité de 500 à camions citernes, avec un pic lors des opérations de fracturation (sur une durée de quelques semaines). L acheminement de l eau vers le site conduit souvent à une augmentation notable du trafic routier dans la zone des opérations. Les eaux retournées par le puits, de qualité impropre à un rejet dans le milieu naturel, doivent être traitées - soit sur site, soit dans une station d épuration, ce qui pose la question de la capacité des structures d assainissement locales. Une planification logistique menée en amont des opérations, et en coordination avec les services de l administration territoriale, apparaît nécessaire. Enfin les activités de forage et de fracturation, réalisées 24 h sur 24, représentent des activités industrielles pouvant générer des impacts et nuisances déjà connus du secteur des hydrocarbures conventionnels et de l industrie en général : risques de pollution des sols et des eaux liés au stockage et au transport de carburant, de produits chimiques, d eau usées, de déchets (dont les déblais de forage) ; dangers d incendie et d explosion liés aux stockages d hydrocarbures et à l exploitation de gaz inflammable; bruit des engins et des moteurs, émissions atmosphériques de l appareil de forage et des véhicules, voire émissions de brûlage à la torche; lumière d éclairage du site, de l appareil de forage, des véhicules et des accès. Si ces problématiques sont pour la plupart maîtrisées au moyen de techniques standard dans le secteur des hydrocarbures et l industrie en général, leur importance et les mesures de contrôle et de suivi à mettre en œuvre doivent être évalués au cas par cas en tenant compte de la proximité et de la sensibilité des populations riveraines et les milieux naturels. Emissions de gaz à effet de serre (GES) Sur le plan politique et économique, on peut s interroger sur le rôle des gaz de schistes dans de cadre d une transition vers une économie européenne moins intense en carbone. Dans un contexte de faible remplacement des ressources pétrolières et gazières européenne, et de notre dépendance accrue vis-à-vis du gaz importé et du charbon, est-ce une opportunité de réduction des importations et de valorisation d une ressource fossile plus propre que le charbon, ou un palliatif de court terme, réduisant l attractivité de politiques de réduction de la part des énergies fossiles dans notre approvisionnement? Cette question doit être étudiée à la lumière d une meilleure estimation de nos réserves de gaz de schistes, et une meilleure compréhension de leur potentiel d exploitation en tenant compte des contraintes géologiques et économiques et du coût d externalité environnementale associées à leur exploitation. Sur le plan des émissions liées à la recherche et l exploitation des gisements de gaz, les données disponibles pour les gisements américains indiquent une forte variabilité des émissions de GES par unité de gaz produite, suggérant un bilan émissif compris entre celui de l exploitation de ressources de gaz conventionnel, et de charbon (en tenant compte des phases d extraction, d exploitation, de transport et de combustion). Les principales sources d émissions de GES associées aux gaz de schistes sont : la consommation de carburant Image 3D illustration de forages déviés et horizontaux dans le gisement, et leur empreinte en surface 16 GAZ DE SCHISTE

19 Références photographies : Photos 1 et 7: ERM, Photo 4 et 7: Accenture (2012). Water and Shale Gas Development, Leveraging the US experience in new shale developments. Photo 3: AEA (2012). Support to the identification of potential risks for the environment and human health arising from hydrocarbons operations involving hydraulic fracturing in Europe Photo 5: consulté le 18/11/2013 Photo 6: consulté le 18/11/

20 Photographie d un site de puits en cours de fracturation hydraulique 1. Tête de puits avec arbre de fracturation 2. Ligne de recuperation des eaux de retour et du gaz 3. Séparateurs de sable 4. Réservoirs de récupérations des eaux de retour 5. Réchauffeurs 6. Torche 7. Camions de pompage 8. Stockages de sable 9. Camions de transport du sable 10. Camions de transport d acide 11. Camions de transport d additifs de fracturation 12. Mélangeurs 13. Centre de contrôle 14. Bassin d eau propre 15. Ligne d alimentation en eau propre 16. Réservoir de récupération des eaux de retour (stockage de réserve) 17. Réchauffeurs 18. Unité de séparation et de métrologie 19. Manifold de production. associée aux activités de forage et de fracturation (appareil de forage, générateurs, motopompes, véhicules), l évent et/ou le brûlage à la torche de gaz récupéré après la fracturation et pendant la phase de test de puits, le dégazage des fluides de fracturation récupérés en surface, ainsi que les émissions diffuses associées au réseau de collecte du gaz pendant la phase de production : tête de puits, canalisations, stations de compression et de traitement du gaz, etc. Enfin, l expérience aux USA a démontré la possibilité de pertes de gaz au travers de tubages de puits mal cimentés, conduisant à une contamination des aquifères par du gaz dissout, voire une percolation à travers les formations de recouvrement vers l atmosphère. De telles fuites semblent liées à des défauts de conception et de maintenance des puits, dont le risque d occurrence devrait pouvoir être limité au moyen d une vigilance accrue lors de la réalisation et de la maintenance des puits. Sources Eléments pour éclairer le débat sur les gaz de schiste, Avis de l Académie des sciences, Institut de France / Académie des sciences, 15 novembre Lechtenböhmer, Altmann, Capito, Matra, Weindrorf, Zittel : Impacts of Shale Gas and Shale Oil Extraction on the Environment and Human Health, European Parliament Directorate-General for Internal Policies, Policy Department A Economic and Scientific Policy, June Ground Water Protection Council and ALL Consulting: Modern Shale Gas Development in the United States: A Primer. U.S. Department of Energy, Office of Fossil Energy, National Energy Technology Laboratory, April UK Department of Energy and Climate Change Guidance: About Shale Gas and Hydraulic Fracturing (Fracking), GOV.UK Guidance, 30 July AEA, Support to the identification of potential risks for the environment and human health arising from hydrocarbons operations involving hydraulic fracturing in Europe, Report for the European Commission DG Environment, August GAZ DE SCHISTE