IFP CO 2 maîtrisé Carburants diversifiés Véhicules économes Raffinage propre Réserves prolongées Le Gaz de Schistes 1 Aspects géologiques et techniques Roland VIALLY
Les gaz de schistes... Une histoire ancienne aux Etats-Unis 1821 : Premier puits de gaz naturel aux Etats-Unis dans la commune de Fredonia (NY). D'une profondeur de 9 mètres il fut creusé à la pelle. Il alimentait en gaz d'éclairage 2 magasins, 2 entrepôts et un moulin à farine. 1858 : Première compagnie gazière aux Etats-Unis, la Fredonia Gas Light Company alimentait les réverbères de la commune. Plaque commémorative du premier puits de gaz naturel aux USA 2
Gaz conventionnel. On cherche à produire du gaz à partir de réservoirs poreux et perméables. PLUS FACILE et MOINS CHER 3
Gaz non conventionnel. GAZ DE SCHISTES On cherche à produire du gaz à partir des roches-mères argileuses non poreuses et imperméables. PLUS COMPLIQUE et PLUS CHER 4
Un seul et même système pétrolier et gazier. Hydrocarbures conventionnels : Hydrocarbures non conventionnels : GISEMENTS CONCENTRES REPARTITION DIFFUSE 5
Les gaz non conventionnels. Pas de définition précise du non conventionnel "Hydrocarbures dont la production nécessite une stimulation de la roche encaissante dès la première phase d'exploitation" 6
Les gaz de schistes: Venue naturelle de gaz en surface 7
L'exemple américain 700 600 US gas production 350 300 Unconventional gas production 500 400 16 % 54 % 250 200 300 150 200 100 100 0 1990 1992 1994 Conventionals 1996 1998 2000 2002 Non Conventionals 2004 2006 2008 50 0 1990 1992 1994 1996 Tight gas CBM Shale gas 1998 2000 2002 2004 2006 2008 100 90 Shale gas 80 70 60 50 40 30 20 10 0 8 1990 1992 1994 1996 1998 2000 2002 2004 2006 2008
Des bassins sédimentaires favorables (1) 9
Des bassins sédimentaires favorables (2) 10 Bassin flexural paléozoïque Excellente roche-mère sur de très grandes surfaces et à des enfouissements (maturités) différentes.
Les méthodes de production 11 Un challenge : Produire des quantités commerciales de gaz à partir d'un milieu non poreux et imperméable. FORAGES HORIZONTAUX et FRACTURATION HYDRAULIQUE.
Le stockage du gaz dans les argiles 1- Le gaz peut être présent sous forme libre dans les fractures naturelles 2- Le gaz peut être présent dans la porosité primaire mais surtout dans la porosité secondaire des argiles 3- Le gaz peut être adsorbés sur la matière organique 12
Le profil de production La production d'un puits de Gaz de schistes diminue très vite... 13
La course vers la technicité (1) Pour réduire les coûts de production, les opérateurs se sont lancés dans une course vers la technicité... On peut dépenser plus à condition que le gain de productivité soit plus important que le surcoût L'exploitation des Gaz de Schistes devient très technique 14
La course vers la technicité (2) Utilisation de la sismique 3D "Full azimuth" pour visualiser le réseau de failles et de fractures 15
La course vers la technicité (3) 16 En intégrant les données sismiques et les données mécaniques, on cherche à définir les "sweet spots" les plus rentables.
La course vers la technicité (4) 17 Le suivi de la fracturation hydraulique permet de visualiser les zones fracturées et de définir l'implantation des nouveaux puits..
La course vers la technicité (5) 18 Diminution du coût de production L'optimalisation de l'implantation des puits permet de réduire les coûts de production
Enjeu environnemental Optimisation de l'emprise au sol source : Statoil Une optimisation de l'architecture des puits horizontaux à partir de cluster de puits ("pad") permet de réduire l'emprise au sol des forages. 19 source : NEGC A partir d'une même plateforme de forage on peut réaliser jusqu'à 15 à 20 forages horizontaux. L'emprise au sol d'un pad est de l'ordre de 1 à 2 hectares.
Enjeu environnemental Optimisation de l'emprise au sol 20
Enjeu environnemental Gestion de la ressource en eau Le volume d'eau nécessaire au forage horizontal et à la fracturation hydraulique d'un puits de gaz de schistes est compris entre 10 000 et 20 000 m3 Bac de rétention d'eau (DOE, 2009) Soit approximativement entre 3 et 6 piscines olympiques ou la quantité d'eau nécessaire pour irriguer 2 hectares de maïs pendant 1 an... 21
Enjeu environnemental : Composition du fluide de fracturation Traitement de l'eau nettoyants ménagers agents de dégivrage 1,9 m 3 Piscines nettoyants ménagers 5 m 3 850 m 3 15 000 m 3 22 (source Range Ressource, Marcellus shale, US) Traitement de l'eau désinfectant stérilisation médicale 7,7 m 3 Traitement de l'eau et des sols 7,7 m 3
Enjeu environnemental Retraitement de l'eau Unité mobile de traitement Eau pompée Eau traitée Dans les Marcellus shale (Pennsylvanie) pour 16 000 m3 injectés on pompe 3200 m3 dont 90% sont traités et réinjectés pour la fracturation hydraulique suivante 23
Enjeu environnemental Renforcement de la réglementation américaine 2004 EPA : CBM study the potential threat to underground sources of drinking water : Hydraulic fracturing of coalbed methane wells posed little to no direct threat to USDWs. Memorandum of Agreement in 2003 with companies that conduct hydraulic fracturing of CBM wells to eliminate use of diesel fuel in fracturing fluids. 2009 : FRAC ACT (Proposal) -- Fracking Responsibility and Awareness of Chemicals Act, amending the Safe Drinking Water Act. 2010 EPA : Hydraulic Fracturing Study (2010-2012) - EPA Formally Requests Information From Companies About Chemicals Used in Natural Gas Extraction 24
Un potentiel mondial important Am. Nord 120 Tcm Non Conv. : 90 Europe 36 Tcm Non Conv. : 14 CEI 200 Tcm Non Conv. : 60 MONDE Ressources Ult. Rec (404 Tcm) Conventionnel: 404 Tcm Réserves prouvées 180 Tcm Am. Sud 62 Tcm Non Conv. : 40 ME / Afrique 210 Tcm Non Conv. : 50 Asie 140 Tcm Non Conv. : 110 Volumes. Récupérables Non Conventionnel 370 Tcm CBM : 102 Tcm Tight : 84 Tcm Shale Gas : 184 Tcm Source : Rogner / WEO 2009 25
Les gaz de schistes en Europe Consortium GASH DANEMARK SUEDE GRANDE-BRETAGNE MER DU NORD PAYS-BAS POLOGNE BENELUX ALLEMAGNE Zone d'intérêt maximum FRANCE Base de données géochimiques GASH Carte de maturité des roches mères au toit du Carbonifère 26
Les gaz de schistes en France Le bassin du Sud-Est 27
Les gaz de schistes en France Bordure orientale du Bassin du Sud-Est (Ardèche) Zone d'intérêt pour l'exploration des "Gas shale" OBJECTIF Villeneuve de Berg / Valvignères Puits d'exploration de la fin des années 1950 28
Evaluation des réserves pour les gaz de schistes. Des évaluations à géométrie variable... 1- L'évaluation des volumes de gaz en place Généralement et avant toute étude de détail nécessitant la prise d'un permis de recherche, on reprend les données existantes... Volume de gaz en place = Surface de la couche x Epaisseur de la couche x Teneur en gaz. Les valeurs obtenues sont généralement énormes... Bassin de 40 000 km 2, épaisseur de la couche 100 m, teneur en méthane 2 m 3 /m 3 de roche --------- Valeur obtenue : 8 000 milliards de m 3 29
Evaluation des réserves pour les gaz de schistes. Des évaluations à géométrie variable... 2 L'évaluation des ressources récupérables On se fixe ensuite un Taux de récupération Volume des ressources récupérables = Volume de gaz en place x Taux de récupération Volume de gaz en place : 8 000 milliards de m3 Taux de récupération : 10% Ressources récupérables : 800 milliards de m3 (sans critère économique) (16 ans de la consommation française) Mais ce ne sont pas des réserves mais des ressources contingentes! 30
Evaluation des réserves pour les gaz de schistes. Des évaluations à géométrie variable... 3- Les ressources contingentes ne se transformeront en RESERVES PROUVEES que si : Vous avez les autorisations d'exploitation (concession)... Et que vous avez sécurisé votre investissement... Et dans ce cas l'investissement est conséquent! Pour produire cette valeur de 800 milliards de m 3, il faudrait forer 15 puits / km 2 sur une surface de 40 000 km 2 soit 600 000 puits... En fait seules les parties économiquement rentables seront exploitées diminuant considérablement la valeur des véritables RESERVES! 31
Gaz de schistes et acceptation sociétale GAZ EN PLACE (Géologie) ACCEPTATION SOCIETALE Ressources. Contingentes Ressources. Contingentes RESERVES Ressources Ultimes Récupérables (Géologie + Technique + Eco?) 32
Conclusions - Les gaz non conventionnels représentent un potentiel important mais qu'il est encore assez difficile d'évaluer au delà des USA notamment pour le gaz de schistes. - Les techniques d'extraction (forage horizontal et fracturation hydraulique) sont des techniques fiables et éprouvées. Le futur développement bénéficiera des avancées technologiques. -L'impact environnemental, plus important que dans le cas du gaz conventionnel se doit d'être pris en compte afin de pouvoir développer durablement cette source d'énergie. 33