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Plan de l’exposé
> Les hydrocarbures de roche-mère• Différence entre ressources conventionnelles
et non-conventionnelles
> Répartition dans le monde• Réserves avérées et estimées
• Les sources d’erreurs d’estimations
> Les enjeux économiques> Les m éthodes d’exploitation
• Les risques pour l’environnement
• Les contraintes dont l‘exception française
> Les géosciences au service de l’environnement
Conférence EnSciTerre
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Les Hydrocarbures
gCO2/KwCharbonHuile lourde
Diesel Essence
GPL Gaznaturel
Conférence EnSciTerre
CharbonHuile lourde
Huile légère
GazNaturel
Hydrogène
Carbone HydrogèneMonde des hydrocarbures
Solide Liquide Gaz
Les gaz de roche-mère sont du méthane. Pas de différence avecle gaz conventionnel
Migration
95% des HC migrants sont perdusHC quittent la RM et migrent vers le réservoirLa pression augmente et la RM se fractureHC stockées dans la roche mère
Système pétrolier : roche mère et réservoir
Socle
Surface
Barrière
Couverture
Roche mère
Profondeur
Réservoir
Barrière
Roche mère
Réservoir
HC rencontrent une barrière + piège
Conventionnel exploite le réservoir
Non conventionnel exploite roche mère
Conférence EnSciTerre
Différences entre réservoir et roche mère
Conférence EnSciTerre
Réservoir
1. Roches homogènes
2. Grains grossiers
3. Fortes perméabilités (mD to D)
4. Extensions limitées(1000 km2)
5. Mécanisme de piégeage
6. Pas de matière organique (migration)
Grainsgrossiers
Macro pores
Roche mère
1. Roches hétérogènes
2. Grains très fins
3. Très faibles perméabilités (nD)
4. Très grandes extensions
5. Auto générante & piégeante
Micro pores dans la matière
Vitro matric
Plan de l’exposé
> Les hydrocarbures de roche-mère• Différence entre ressources conventionnelles
et non-conventionnelles
> Répartition dans le monde• Réserves avérées et estimées
• Les sources d’erreurs d’estimations
> Les enjeux économiques> Les m éthodes d’exploitation
• Les risques pour l’environnement
• Les contraintes dont l‘exception française
> Les géosciences au service de l’environnement
Conférence EnSciTerre
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Carte des ressources mondiales en huile de roche mère
Source : An Overview of Oil Shale Resources (2010), Emily Knaus, James Killen, Khosrow Biglarbigi,and Peter Crawford in Oil Shale: A Solution to the Liquid Fuel Dilemma; Ogunsola, O., et al.; ACS Symposium Series; American Chemical Society: Washington, DC, 2010.
Ressources mondiales : environ 945 milliards de tonnes (47 récupérables) Europe : 217 milliards de tonnes (12,4)France : 16,5 milliards de tonnes (0,658), 1ier principal détenteur après l’Italie et l’Estonie
p.m. consommation 2012 ; 3,3 millions de tonnes
Les hydrocarbures non-conventionnels
Ressources mondiales : environ 1013 mille milliards de m3 (Tm3) dont 221 récupérables. Europe : 13% soit 138 Tm3 (25 Tm3 récupérables)France : 20,5 Tm3 (3,8 Tm3), 1ier principal détenteur.p.m. : consommation France 2012 : 45 milliards de m3
Les hydrocarbures non-conventionnelsCarte des ressources mondiales en gaz de roche mère
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Les hydrocarbures non-conventionnelsCarte des ressources en gaz de roche mère - EU
Source : Unconventional Gas: Potentiel Energy Market Impacts in the European Union. JRC Scientific and Policy reports, 2012
Ressources mondiales : environ 1 013 mille milliards de m3 (Tm3) dont 221 récupérables. Europe : 13% soit 138 Tm3 (25 Tm3 récupérables)France : 20,5 Tm3 (3,8 Tm3), 1ier principal détenteur.p.m. : consommation France 2012 : 45 milliards de m3
> Pologne• 1ière évaluation (US DoE)
– 5.3 Tm3 (4,1 en 2013)
• Révision PGI– 1.9 Tm3 (-75% par
rapport aux quantités espérées)
– 0,35 – 0,77 Tm3 (-91% sur bases données forages – PGI, 2012)
• Nécessité de mener des études détaillées permettant d’estimer les ressources
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Les hydrocarbures non-conventionnels
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et non-conventionnelles
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• Les risques pour l’environnement
• Les contraintes dont l‘exception française
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• Les contraintes dont l‘exception française
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> 18Source : Sciences et Vie Junior, septembre 2011
• Injection into wells of freshwater and compounds under high pressure
• Control of fractures propagation
• Surface effluent management
Normal Operating Scenario
•Use of underground water resources
Impacts spécifiques sur le sous-sol, le sol et l’air
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Risque de pollution des nappes phréatiques et de l’atmosphère
Risque de fuite par réactivation de faille
Risque sur la ressource en eau
Risque de fuite le long du forage
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• Un-adapted waste water treatment
• Rise of gas and flowback water into the aquifer through fractures
• Unexpected induced seismicity
Degraded Operating Scenario•Growing of water stress•Rise of gas or flowback water into the aquifer through well
Cadre réglementaire français• Loi du 13 juillet 2011 :
• interdit l’exploration et la production d’hydrocarb ures utilisant la fracturation hydraulique
• Crée une commission nationale d’orientation, de sui vi et d’évaluation des techniques d’exploration et d’expl oitation des hydrocarbures liquides et gazeux:
• Evaluation des risques environnementaux liés à la fracturation et aux techniques alternatives
• Autorisation sous condition et sous contrôle public, d’expérimentations aux seules fins de recherche
• Composition: Ministères, corps représentatifs, industriels, associations
•Le Gouvernement doit présenter chaque année au Parl ement un rapport sur l’évolution des techniques d’exploratio n et d’exploitation des hydrocarbures
• Circulaire Septembre 2012
•Interdiction de faire des campagnes de sismique réf lexion
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• Les risques pour l’environnement
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Guide sur la maîtrise des impacts et risques liés àl’exploitation des hydrocarbures de roche-mère : en jeux, verrous et pistes de recherchewww.developpement-durable.gouv.fr/IMG/pdf/Note_GHRM_Maitrise_des_risq ues_et_impacts.pdf
BRGM-IFPEN-INERIS
http://www.tyndall.ac.uk/publications/technical-report/2011/shale-gas-provisional-assessment-climate-change-and-environmental
Impacts spécifiques
Impact quantitatif sur les ressources en eau•
Réduire le volume d’eau nécessaire. •Utiliser une eau non potable•Exigence d’une gestion de la ressource qui prenne en compte les spécificités locales et régionales –accord avec les agences de l’eau•Traiter les eaux (flowback) avec effluents radio-actifs
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http://www.propublica.org/special/hydraulic-fracturing-national
Impacts spécifiques
R&D :•Mettre au point des méthodes géochimiques pour déterminer l’origine des gaz dans les aquifères supérieurs (Wagner and Vengosh 2003)•Monitoring de surface pour enregistrements microsismiques pendant la frack
Extension spatiale des fractures dans la roche m èreRisque : •Connexion entre la roche mère productive et d’autres couches géologiques perméables => remontée des fluides de frackingRisque : •Réactivation de fractures préexistantes suite à la modification des contraintes tectoniques locales => séismes de magnitude > 1
From Zoback et al., 2010
magnitude -1 to -2.5 induite par l’injection de sau mures requiert des appareils de mesure très sensibles
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Impacts spécifiques sur la sismicité induite
Orléans, dimanche 13 octobre 2013
Illite
> Risques liés aux interactions eau-fluide-roche : désorption des éléments adsorbés or absorbés par le s minéraux de la roche mère dans le fluide produit
Risque : désorption des complexes minéraux-organiques, des éléments métalliques (Pb, Zn, Cu, ...) et / ou d’éléments ra dioactifs (uranium, radium, radon)La désorption est facilitée par un changement :
• du pH du milieu• de concentration de l’eau de formation• de pression
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Impacts spécifiques sur le sous-sol
L’exploration des gaz et huiles de roche-mère en Europe
> Perception du public• Forte opposition dans certains pays
– France, Bulgarie loi interdisant l’exploration et l’exploitation des hydrocarbures liquides ou gazeux utilisant la technique de la fracturation hydraulique
– Suède : freins réglementaires– Roumanie : opposition
• Danemark, Pologne, Allemagne & UK ont autorisé l’exploration
> Besoin de recherches coordonnées • Rôle de l’Europe, coopération internationale
• Evaluation des ressources et des réserves– Méthodologies communes – Coopération engagée avec USGS (projet Baltic, EuroGeoSurveys)
• Evaluation et gestion des risques : procédures ? (European Guidance)?
• Recherche : sites expérimentaux accessibles au public
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Conclusion
>Une ressource qui permettrait à l’Europe et àla France de rendre positive leur balance commerciale
>Très fortes incertitudes sur les évaluations des ressources, leur disponibilité et leur accessibilité
>Activités pouvant créer des impacts significatifs sur l’environnement et la santéhumaine
>Au-delà de l’exploration, les Géosciences peuvent développer des techniques pour limiter les impacts
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