Bibliographie & annexes
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RÉSUMÉ
Les hydrocarbures de roche-mère font partie de la famille des hydrocarbures non conventionnels. Ce sont les hydrocarbures qui sont restés piégés dans la couche où ils se sont formés, la roche mère. La matière organique contenue dans cette roche va durant son enfouissement au cours des temps géologiques se transformer en hydrocarbures liquides (pétrole de schiste) ou gazeux (gaz de schiste). Pour produire ces hydrocarbures dans une roche peu poreuse et quasiment imperméable, il est indispensable d’utiliser massivement deux techniques déjà employées dans la production conventionnelle : le forage horizontal et la fracturation hydraulique. Malgré l’amélioration constante de ces techniques, la production d’un puits est relativement faible et décline rapidement. Le nombre d’installations de production doit être important induisant un impact environnemental et des risques industriels qu’il est possible de minimiser en utilisant les standards de la profession. Le développement très récent des gaz et pétrole de schiste aux USA, les bouleversements économiques que cette production a engendré pose la question de leur avenir dans l’approvisionnement mondial en hydrocarbures. S’il est encore trop tôt pour en évaluer les ressources à l’échelle du monde, ils pourraient cependant prolonger l’approvisionnement en hydrocarbures permettant d’assurer une transition énergétique économiquement supportable .
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Roland VIALLY : Ingénieur de recherche - IFP Énergies Nouvelles Direction Géosciences, Rueil-Malmaison
INTRODUCTION
Depuis quelques années, le développement de la production d'hydrocarbures de roche-mère (pétrole et gaz de schiste) a considérablement modifié le paysage énergétique des États-Unis.
Les hydrocarbures de roche-mère sont les hydrocarbures liquides ou gazeux qui sont restés piégés dans la couche argileuse, riche en matière organique (la roche-mère), où ils se sont formés par augmentation de pression et de température au cours de leur enfouissement durant les temps géologiques. Une partie des hydrocarbures formés dans la roche-mère est expulsée, et, si les conditions géologiques sont favorables, iront former des gisements conventionnels. La partie restante constitue les hydrocarbures de roche-mère. Ce sont donc des hydrocarbures dont le mode de formation et la composition chimique sont identiques aux hydrocarbures conventionnels mais ils sont contenus dans une roche très peu poreuse et quasiment imperméable rendant impossible leur production par des méthodes classiques. Ils sont donc classés parmi la grande famille des hydrocarbures non conventionnels au même titre que les sables bitumineux du Canada et les huiles lourdes et extra-lourde du Venezuela.
La production de ces hydrocarbures fait massivement appel à deux techniques déjà couramment employées dans le monde pétrolier : le forage horizontal et la fracturation hydraulique. Le forage horizontal permet de traverser sur de grandes distances (1 à 2 km) la couche contenant les hydrocarbures de roche-mère et la fracturation hydraulique a pour but de créer une fracturation artificielle qui va permettre aux hydrocarbures présents d'être drainés en direction du puits. Du fait du caractère particulier de ces argiles, le rayon de drainage et la productivité des puits sont relativement faibles nécessitant la multiplication des installations. C'est ce nombre important de puits de production qui explique une empreinte environnementale plus forte que dans le cas d'un gisement conventionnel. Cette empreinte se marque dans l'occupation des sols, la gestion de la ressource en eau et les risques de pollutions des aquifères et de l'air. Tous les développements en cours visent à réduire cette empreinte sur l'environnement et bien évaluer les risques.
Le développement rapide et dans de grandes proportions de ces hydrocarbures de roche-mère, sous forme liquide (pétrole de schiste) ou gazeuse (gaz de schiste), a montré qu'il était possible de les produire à des coûts compétitifs. Aux États-Unis, la production massive de gaz de schiste a permis une très sensible baisse du coût du méthane, et la production de pétrole de schiste a permis de retrouver leur maximum de production atteinte au début des années 1970. Toutes les roches-mères suffisamment enfouies pour avoir généré des hydrocarbures liquides ou gazeux sont donc des objectifs potentiels pour cette production. Les ressources dans le sous-sol sont donc considérables mais il faut largement pondérer ces chiffres par un taux de récupération faible et un nombre important de sites de production. S'il est encore trop tôt pour définir l'importance des hydrocarbures de roche-mère dans le futur mix énergétique, il est cependant raisonnable de penser que dans de nombreux bassins sédimentaires, une production notable pourra être réalisée permettant d'assurer une transition énergétique économiquement supportable.
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MOTS-CLÉS
Hydrocarbures non conventionnels Pétrole et gaz de schiste Exploitation d'hydrocarbures Production d'hydrocarbures Forages horizontaux Fracturation hydraulique Evaluation des ressources
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Exploitation des hydrocarbures de roche-mère
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3. Hydrocarbures de roche-mère
3.1 Roche-mère : milieu très hétérogène
La définition d'une roche-mère diffère suivant l'échelle à laquelle on la décrit. À petite échelle (millimétrique centimétrique, voire métrique), la roche-mère est le ou les niveaux qui contiennent la matière organique qui, par transformation donne les hydrocarbures. À une échelle plus grande (métrique ou décamétrique, voire parfois hectométrique), on considère la roche-mère comme l'ensemble de tous les niveaux contenant de la matière organique formant une unité sédimentaire distincte : on y inclut donc des bancs qui ne contiennent pas de matière organique (figure 9) .
Afin de calculer le volume des fluides contenus dans une roche et sa capacité à se déplacer dans cette roche, le géologue a besoin de mesurer deux paramètres qui ne sont pas automatiquement liés :
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la porosité – exprimée en pourcentage – qui mesure le volume de la roche rempli par les fluides (liquide ou gazeux). Dans le cas des réservoirs conventionnels, la porosité varie de 2 à 25 %, dans le cas d'une roche-mère elle est de l'ordre de 1 à 2 % ;
-
la perméabilité qui décrit la capacité qu'à un fluide à circuler dans cette roche. Pour les hydrogéologues, cette perméabilité s'exprime en Darcy, pour les géologues pétroliers qui étudient des roches plus compactes, on utilise généralement le millidarcy (10–3 D). Dans le cas des roches mères, les valeurs s'expriment en microdarcy (10–6 D), voire en nanodarcy (10–9 D) (figure 10).
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Hydrocarbures de roche-mère
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - World energy outlook. - International Energy Agency (2010).
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(2) - World energy outlook. - International Energy Agency (2012).
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(3) - * - BP Statistical Review of World Energy, juin 2013 http://www.bp.com/content/dam/bp/pdf/statistical-review/statistical_review_of_world_energy_2013.pdf
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(4) - HUBBERT (M.K.) - Nuclear energy and the fossil fuels. - Drilling and Production Pratice, American Petroleum Institute (1956).
-
(5) - HUREAU (G.), VIALLY (R.) - Le renouvellement Gua (des réserves de pétrole et de gaz. - Fiche Panorama (2013) http://www.ifpenergiesnouvelles.fr/publications/notes-de-synthese-panorama/panorama-2014
-
(6) - VIALLY (R.) - Les hydrocarbures non conventionnels : évolution ou révolution ? - Fiche Panorama (2012) http://www.ifpenergiesnouvelles.fr/publications/notes-de-synthese-panorama/panorama-2014
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ANNEXES
Réglementation européenne Reach (Registration, évaluation, authorization and restriction of chemicals ) http://www.developpement-durable.gouv.fr/REACH,30375.html
HAUT DE PAGE2.1 Constructeurs – Fournisseurs – Distributeurs (liste non exhaustive)
West Virginia Surface Owner's Right Organization (WVSORO) http://www.wvsoro.org
Well Fargo Bank http://www.wellsfargo.com
Statoil http://www.statoil.com
Range Resources http://www.rangeresources.com
Haliburton http://www.halliburton.com
Gasfrac http://www.gasfrac.com/
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