Gaz de schiste

Un article de Wikipédia, l'encyclopédie libre
Aller à la navigation Aller à la recherche
Représentation schématique de la production de pétrole et de gaz à partir de gisements conventionnels et non conventionnels. A l'extrême droite le réservoir de gaz de schiste dans la "roche ardoise".

Le gaz de schiste est du gaz naturel contenu dans des roches argileuses . Le gaz de schiste est considéré comme du gaz naturel « non conventionnel », par opposition au gaz naturel « conventionnel », qui provient de gisements dans des roches à grains plus grossiers et s'est accumulé dans ce qu'on appelle des pièges à gaz naturel .

étymologie

Le terme gaz de schiste vient de l'utilisation traditionnelle du terme schiste pour les roches facilement fissiles de toute nature. Cela comprenait également des mudstones non pliés , à partir desquels le gaz de schiste est extrait aujourd'hui.

Dans la terminologie géologique, cependant, l' ardoise n'est plus utilisée que pour les mudstones plissés ( ardoise argileuse ) ou certaines roches métamorphiques ( ardoise cristalline ). Ces roches plissées ou métamorphiques ne contiennent plus ou n'ont jamais contenu de gaz. Néanmoins, le terme gaz de schiste – contrairement au pétrole de schiste – s'est également imposé parmi les géologues des matières premières.

Une autre raison est la traduction imprécise du terme anglais shale gas : le schiste est synonyme de mudstone déplié en plaque mince ("slate-like"), tandis que l' ardoise au sens propre se traduit soit par ardoise (ardoise argileuse) soit par schiste (schiste cristallin ). ardoise).

émergence

La formation du gaz de schiste correspond aux premières étapes de la formation du gaz naturel conventionnel. Le gaz naturel se forme (mûrit) d'abord dans une roche argileuse riche en matière organique, appelée roche mère. Pour devenir du gaz naturel conventionnel, il doit s'échapper de la roche mère puis migrer ( migrer ) dans l'espace poreux de roches relativement perméables vers un gisement (piège à gaz naturel ). Cependant, si l'horizon du socle rocheux est scellé en haut et en bas par de la roche imperméable, le gaz ne peut pas s'échapper et reste dans le substrat rocheux. Ce gaz, qui se trouve encore aujourd'hui dans la roche mère, est appelé gaz de schiste .

Isotopes du carbone et émissions anthropiques de méthane

Comparé au gaz naturel provenant de réservoirs conventionnels , le gaz de schiste a des valeurs δ 13 C plus faibles ("plus légères") , c'est-à-dire qu'il est enrichi avec l'isotope plus léger du carbone 12 C. Cela s'explique par le fait que le gaz naturel conventionnel est en partie soumis à (bactéries) ou des procédés d'oxydation thermique dans lesquels le briquet 12 C est de préférence impliqué. [1]

Il est ainsi possible de tirer des conclusions sur la contribution de la production de gaz de schiste aux émissions mondiales de méthane. Comme le δ 13 C du méthane atmosphérique diminue depuis le milieu des années 2000 alors que les émissions de méthane augmentent, il a été émis l'hypothèse que le méthane biogénique récent (zones humides tropicales, riziculture, élevage) est la source prédominante de cette augmentation. Au lieu de cela, la baisse de la valeur δ 13 C pourrait être due dans une large mesure aux émissions de méthane provenant de l'extraction du gaz de schiste (cf. Immissions de gaz à effet de serre provenant de la fracturation hydraulique ), ce qui indique que l'extraction du gaz de schiste contribue de manière significative à l'apport total de gaz de schiste. le méthane de gaz à effet de serre très efficace dans l'atmosphère terrestre indiqué.[1]

Propriétés et occurrence des formations de mudstone contenant du gaz

Carte du monde avec des formations de mudstone contenant du gaz

Les formations de mudstone qui contiennent des quantités de gaz économiquement récupérables partagent certaines caractéristiques communes. Il s'agit pour la plupart de roches sédimentaires marines géologiquement plus anciennes ( Paléozoïque voire Protérozoïque ) riches en matière organique (0,5 à 25 %). [2] Les couches adaptées à l'extraction du gaz de schiste doivent être suffisamment fragiles pour que les fissures naturelles ou créées artificiellement ne se referment pas sous la pression lithostatique en profondeur. Parfois, il y a un rayonnement gamma naturel relativement fort (les mudstones affectés sont appelés schistes chaudsappelé) à haute teneur en carbone. Ces couches argilo-calcaires sont considérées comme particulièrement productives. Cependant, la quantité de gaz stockée dans les mudstones par unité de volume de roche hôte est généralement inférieure à celle des gisements conventionnels.

Le gaz est en partie dans les fissures naturelles ou dispersé dans les pores non reliés de la roche, en partie il est adsorbé sur des particules d' argile . Lorsque la fracturation hydraulique est utilisée, le gaz non adsorbé est libéré immédiatement, tandis que le gaz adsorbé n'est désorbé qu'avec retard en raison de la chute de pression subie par la roche à la suite du forage et de la fracturation.

Semblables aux gisements de gaz naturel conventionnels, les mudstones contenant du gaz peuvent être trouvés partout dans le monde où les cratons ou les ceintures de plis plus jeunes sont recouverts de sédiments de plate-forme largement dépliés. Ces régions comprennent la plate-forme continentale d'Amérique du Nord ( plate- forme intérieure ), la plate-forme d'Europe de l'Est , le Bassin parisien , le Bassin germano-polonais du Nord et le Bassin du Karoo . Jusqu'à présent (en 2015), la production commerciale de gaz de schiste n'a été exploitée que dans quelques-unes de ces régions. Les pays possédant les plus grandes réserves techniquement récupérables en Europe occidentale sont la France et la Pologne, chacune estimée à environ 4 000 milliards de mètres cubes.[3]

États-Unis

Des informations importantes manquent dans cet article ou cette section. Aidez Wikipédia en recherchant et en ajoutant .

Production américaine de gaz de schiste par formation
(en Gpi3/j)

L'un des plus grands gisements connus aux États-Unis se trouve dans la Formation de Marcellus . Il se compose principalement de schiste noir et de schistes et calcaires subordonnés de couleur claire du Dévonien moyen et couvre une superficie de près de 250 000 kilomètres carrés sur le bord est de la plate-forme nord-américaine . [4]

En 2014, l'EIA, la National Energy Statistics Agency des États-Unis, prévoyait que la production totale des sept principales formations contenant du gaz de schiste serait de 10,6 billions de mètres cubes (377 billions de pieds cubes) jusqu'en 2040, la production quotidienne de ces formations étant de 1,18 milliard de cubes. mètres (41,8 milliards de pieds cubes) en 2040. Les détracteurs de l'industrie de l'énergie à base de carbone jugent cependant ces chiffres beaucoup trop optimistes, considérant même qu'il est possible que, pour des raisons géologiques et économiques, le maximum de production dans le "top sept" être atteint d'ici 2017 au plus tard. [5]

Après une baisse de prix en 2014 et 2015, le prix du gaz naturel sur le marché national du gaz s'est stabilisé à un niveau bas autour de 3 USD par MMBTU (26,4 m³) à partir de mi-2016. En conséquence, les producteurs américains de gaz de schiste ont du mal à fonctionner de manière rentable. Par exemple, de juin 2013 à juin 2019, la valeur des actions pétrolières et gazières dans l'indice boursier américain S&P 500 a chuté de 4,6 % à 8,7 %, et de juin 2015 à juin 2019, environ 175 entreprises ont dû déposer une demande de mise en faillite . [6] Néanmoins, l'Energy Information Administration (EIA) des États-Unis estime que la production quotidienne moyenne de gaz de schiste a augmenté de juin 2015 à juin 2019, passant de 43,5 à 68,5 milliards de pieds cubes, soit de 57 %. [sept]

Selon une estimation de 2013 du département américain des statistiques de l'énergie, la Chine est le pays qui possède les plus grandes réserves de gaz de schiste au monde.

Chine

Selon diverses estimations, la Chine possède au moins 20 000 milliards de mètres cubes de réserves de gaz de schiste techniquement récupérables. [8] Des gisements se trouvent dans presque toutes les régions du pays, en particulier dans le bassin du Tarim et le bassin de Junggar au nord-ouest, le bassin de Songliao au nord-est et le bassin du Sichuan au sud. Les formations de mudstone contenant du gaz sont principalement des dépôts marins et principalement d'âge paléozoïque . Parce que les bassins sédimentaires de Chine ont une tectonique relativement compliquée du fait de leur histoire géologique complexepropre, la production de gaz de schiste y est techniquement beaucoup plus exigeante que dans de grandes parties des États-Unis. [8] [9] Le bassin du Sichuan est considéré comme géologiquement particulièrement approprié. [9] C'est aussi là qu'ont été menés les premiers tests réussis de production commerciale de gaz de schiste, avec le premier puits vertical fracturé en 2009 (puits "Wei-201", avec des cadences de production de 150 000 m³/jour en 2010) et le premier puits fracturé puits horizontal en 2011 (trou "Wei-201-H1"). [10] [11] [12]En 2013, la production de gaz de schiste en Chine était de 200 millions de mètres cubes, ce qui, tout en représentant moins de 0,2 % de la production totale de gaz naturel du pays, représentait une augmentation de près de 600 % par rapport à l'année précédente (30 millions de mètres cubes ). [9]

Allemagne

Zones à potentiel de gaz de schiste en Allemagne (en orange)

Selon les estimations de l' Institut fédéral des géosciences et des ressources naturelles , les gisements totaux de gaz de schiste ("gaz en place") s'élèvent à au moins 7 billions de mètres cubes (maximum 23 billions de mètres cubes), dont au moins environ 10% ( maximum 35%) pourraient être techniquement extraites par fracturation, [13] Cela signifie que les ressources en gaz de schiste s'élèvent à au moins 700 milliards de mètres cubes (correspondant à environ 7 fois la consommation annuelle de l'Allemagne en 2010). Cela fait plus que doubler les ressources en gaz naturel conventionnel (150 milliards de mètres cubes) et les réserves économiques (146 milliards de mètres cubes). De nombreux horizons géologiques sont remis en cause pour la production de gaz de schiste, en particulier les schistes à alun et les roches du Kulmet les faciès charbon-calcaire du Carbonifère inférieur nord-allemand (profondeur 1050 à 5000 mètres), les schistes à Posidonia du Jurassique inférieur nord et sud allemand (profondeur 1550 à 2150 mètres) ainsi que les mudstones riches en matière organique du Crétacé inférieur nord-allemand (" Wealden ", profondeur 1300 à 1660 mètres). [14]

extraction

Schéma d'un puits de production

Le gaz de schiste est principalement extrait par fracturation hydraulique (fracturation en abrégé , fracturation hydraulique).

L'argile a une faible perméabilité et l'extraction de gaz de schiste à l'échelle commerciale nécessite des fractures qui offrent cette perméabilité. Le gaz de schiste a longtemps été extrait de formations comportant de nombreuses fractures naturelles. [15]

Le forage dirigé crée des forages horizontaux qui augmentent la surface de sortie du gaz naturel stocké dans le schiste. Un fluide injecté sous haute pression (« fluide de fracturation » : eau, sable et produits chimiques) crée une structure perméable aux gaz autour du train de tiges. [16] Il existe d'énormes préoccupations environnementales contre la fracturation . [17]

liens web

Commons : Shale Gas  - Collection d'images, de vidéos et de fichiers audio
Wiktionnaire : gaz de schiste  – explications du sens, origine des mots, synonymes, traductions
  • Angelika Hillmer : Technologie Frac. Produire du gaz à haute pression. Hamburger Abendblatt, 14 décembre 2010, récupéré le 11 février 2013 .
  • Sven Titz : Gaz de schiste - la réserve redécouverte. De nouvelles techniques permettent l'exploitation rentable des gisements de gaz non conventionnels. Neue Zürcher Zeitung, 6 janvier 2010, récupéré le 11 février 2013 .
  • Markus Theurer : A la recherche du gaz de schiste. Frankfurter Allgemeine Zeitung, 15 mars 2010, récupéré le 11 février 2013 .
  • Werner Zittel : Gaz naturel non conventionnel. (PDF) Courte étude. ASPO Allemagne/ Energy Watch Group , 18 mai 2010, archivé de l' original le 9 juillet 2015 ; consulté le 11 février 2013 (document d'information).
  • Andrzej Rybak : Forage au centre de la terre. Dans : Ordre du jour. Financial Times Germany, 4 septembre 2009, archivé de l' original le 6 septembre 2010 ; récupéré le 11 février 2013 : "La Pologne rêve d'un nouveau trésor : le gaz de schiste"

les détails

  1. ↑ a b Robert W. Howarth : Idées et perspectives : le gaz de schiste est-il un moteur majeur de l'augmentation récente du méthane atmosphérique mondial ? Biogéosciences. Volume 16, 2019, pages 3033-3046, doi:10.5194/bg-16-3033-2019 .
  2. ↑ Ground Water Protection Council, ALL Consulting : Développement moderne du gaz de schiste aux États-Unis : une introduction. US Department of Energy, Office of Fossil Energy / National Energy Technology Laboratory, Washington, DC / Morgantown, WV 2009 (en ligne) , p. 17.
  3. ↑ US Energy Information Administration (EIA) : Ressources de pétrole et de gaz de schiste techniquement récupérables : Une évaluation de 137 formations de schiste dans 41 pays en dehors des États-Unis. US Department of Energy, Washington, DC 2013 ( PDF 65 Mo), p. 6.
  4. ↑ Joel Kirkland, Big Money Drives Up the Betting on the Marcellus Shale. New York Times, 8 juillet 2010, consulté le 23 juin 2011.
  5. ↑ David Hughes : Drilling Deeper - Une vérification de la réalité sur les prévisions du gouvernement américain pour un boom durable du pétrole et du gaz de schiste. Partie 3 : Gaz de schiste. Post Carbon Institute, Santa Rosa, Californie 2014 ( PDF 14,3 Mo), p. 301 et suiv.
  6. ↑ Clifford Krauss : Les compagnies pétrolières américaines trouvent que l'indépendance énergétique n'est pas si rentable. New York Times, 30 juillet 2019, consulté le 19 août 2019.
  7. ↑ Mise à jour hebdomadaire du gaz naturel pour la semaine se terminant le 14 août 2019 : Production mensuelle de gaz de schiste sec. Site Web de l'EIE ( données brutes sous forme de feuille Excel )
  8. ↑ a b Lei Tian, ​​​​Zhongmin Wang, Alan Krupnick, Xiaoli Liu : Stimuler le développement du gaz de schiste en Chine – Une comparaison avec l'expérience américaine. Ressources pour l'avenir Documents de discussion 14-18. Resources for the Future, Washington, DC 2014 (en ligne) , pp. 3 f.
  9. ↑ a b c Pingli Liu, Yinsheng Feng, Liqiang Zhao, Nianyin Li, Zhifeng Luo : Statut technique et défis du développement du gaz de schiste dans le bassin du Sichuan, Chine. Pétrole. Volume 1, No. 1, 2015, pp. 1–7, doi:10.1016/j.petlm.2015.03.001 (Open Access).
  10. ↑ Haipeng Li, Zaixing Jiang : Progrès et perspectives de l'exploration et du développement du gaz de schiste en Chine. Recherche sur les matériaux avancés. volumes 962-965, 2014 , pp .
  11. ↑ Tang Limin : Situation actuelle et opportunités de l'exploration et du développement du gaz de schiste du Sichuan. 14e Forum de l'industrie pétrolière et gazière entre les États-Unis et la Chine, 24-26 Septembre 2014 ( Présentation en PDF 13,8 Mo)
  12. ↑ Jonathan Watts : La Chine fait un pas vers l'exploitation du potentiel du gaz de schiste avec son premier puits. The Guardian, 21 avril 2011, consulté le 14 septembre 2014.
  13. ↑ Piotr Heller : Avec une haute pression . La production de gaz naturel par fracturation comme sujet brûlant. Journal du dimanche Frankfurter Allgemeine, 24 février 2013, numéro 8, p. 61 .
  14. ↑ Harald Andruleit et al. : Estimation du potentiel en gaz naturel des roches argileuses denses (gaz de schiste) en Allemagne . Éditeur : Institut fédéral des géosciences et des ressources naturelles. ( PDF ).
  15. ↑ Susanne Arndt, David Rotman, Wolfgang Stieler : La recherche brutale de gaz dans la roche. Spiegel.de, 17 octobre 2010, récupéré le 11 février 2013 .
  16. ↑ Dimitrios Kolymbas : Construction et mécanique des tunnels . Une introduction systématique avec une référence particulière aux problèmes mécaniques. Springer, Berlin 1998, p. 279 .
  17. ↑ Werner Zittel : Great Hope Shale Gas. Une farce totale. n-tv.de, 20 mai 2010, récupéré le 11 février 2013 .
Extrait de " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Schiefergas&oldid=202654949 "