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Communauté de Communes du Grand Pic Saint Loup – 3 mars 2011 1 Exploitation des gaz de schiste Questions géologiques et risques environnementaux Exemple.

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1 Communauté de Communes du Grand Pic Saint Loup – 3 mars Exploitation des gaz de schiste Questions géologiques et risques environnementaux Exemple du Sud-Est de la France Séverin Pistre Professeur dHydrogéologie Bruxelles - 14 Avril 2011

2 Communauté de Communes du Grand Pic Saint Loup – 3 mars Env. 60°C Env. 90°C Env. 60°C 0 km 2 km 0 km 2 km 0 km 2 km 0 km 2 km 3 km Env. 90°C Fenêtre à huile Fenêtre à gaz Fenêtre à huile Dizaines à Centaines de millions dannées Genèse des hydrocarbures Dépôt des sédiments riches en Mat. Organique Recouvrement des sédiments Enfouissement des sédiments Augmentation de P et T° Enfouissement des sédiments Augmentation de P et T°

3 Communauté de Communes du Grand Pic Saint Loup – 3 mars Couverture Réservoir Roche Mère Couverture Fenêtre à huile Fenêtre à gaz Migration des fluides vers des réservoirs (roche-mère --> réservoir) 60°C 90°C Système pétrolier conventionnel Bruxelles - 14 Avril 2011

4 Communauté de Communes du Grand Pic Saint Loup – 3 mars Fenêtre à huile Fenêtre à gaz Les fluides générés restent dans la roche-mère 60°C 90°C Système pétrolier non-conventionnel Bruxelles - 14 Avril 2011

5 Communauté de Communes du Grand Pic Saint Loup – 3 mars Évolution thermique du bassin Enfouissement des schistes carton du Toarcien Enfouissement des Black shales Autunien Fenêtre à huile Fenêtre à gaz Histoire de lenfouissement des formations (ex: Sud France) Dépôt des schistes carton Dépôt des Black shales Bruxelles - 14 Avril 2011

6 Communauté de Communes du Grand Pic Saint Loup – 3 mars Méthode dextraction Couche cible (50 à 100m) Forage horizontal Aquifère (0 à 300m) 0m 300 m 2 à 4km Tubage de surface + ciment Tubage + ciment 1- Forage parallèle à la couche pour optimiser la surface de contact avec les argiles > 1km Bruxelles - 14 Avril 2011

7 Communauté de Communes du Grand Pic Saint Loup – 3 mars Fracturation hydraulique Couche cible (50 à 100m) surface Aquifère (0 à 300m) 0m 300 m 2- fracturation de la couche pour favoriser la perméabilité et lécoulement du gaz Fluides sous pression Augmentation de la pression fluide => rupture de la roche => microséismes autour du forage 50 à 100m 100 à 500m Bruxelles - 14 Avril 2011

8 Communauté de Communes du Grand Pic Saint Loup – 3 mars m 300 m Formation de fractures contenues dans la couche = fractures hydrauliques 50 à 100m 100 à 500m Fracturation hydraulique Production de gaz (+ eau + effluents) Source: Zoback & al 2010 Bruxelles - 14 Avril 2011

9 Communauté de Communes du Grand Pic Saint Loup – 3 mars Quels sont les risques pour lenvironnement ? Détérioration qualitative et quantitative de la ressource en eau souterraine et de surface Modification des paysages Altération des écosystèmes Pollution de lair Pollution sonore Bruxelles - 14 Avril 2011

10 Communauté de Communes du Grand Pic Saint Loup – 3 mars Garfield county Colorado (USA) Pistes daccès Aires de stockage (citernes, compresseurs..) Bassins de rétention (eaux, boues..) Colonnes de forages … Impact sur les paysages et les écosystèmes Ex USA: 0,5 à 3 plateformes /km 2 Bruxelles - 14 Avril 2011

11 Communauté de Communes du Grand Pic Saint Loup – 3 mars Emission de CO2 et doxydes dazote Forages, Fracturation, compresseurs, transport Emission de composés organiques volatiles Ventilation des puits, déshydratation du gaz, fuites de méthane,… => Emission de gaz qui activent la formation d ozone Pollution de lair Pollution sonore Stations de pompage, torch è res, trafic v é hicules, compresseurs.. => 75 db à 2 km du site

12 Communauté de Communes du Grand Pic Saint Loup – 3 mars Les 3 problèmes liés à leau Problème de ressource pour leau nécessaire - Forage: lubrifiant et remontée des déblais de forage (±1000m 3 ) - Hydrofracturation: volumes importants nécessaires => conflit dintérêt (minier / agricole / industrie / consommation) Problème de traitement des eaux récupérées/pollution en surface - stockages des déblais de forages - remontée de fluides dhydrofracturation - remontées de fluides/éléments chimiques résidents - traitements des fluides récupérés - déversement de liquides contaminés en surface Problème de pollution des eaux en profondeur - défaut de tubage (casing) => fuite dans les couches traversées (dont aquifères) - fracturation mal contrôlée => fuite des fluides dans les couches supérieures - fracturation mal contrôlée => réactivation de failles => drains: fluides vers couches sup. Bruxelles - 14 Avril 2011

13 Communauté de Communes du Grand Pic Saint Loup – 3 mars pipeline saumures Adapté de Kargbo et al., Environ. Sci. Technol. Profondeur : 2 à 3 km Défaut de tubage Remontée sur faille naturelle/réactivée Drainance Fuite de bassin Fracturation mal contrôlée gaz

14 Communauté de Communes du Grand Pic Saint Loup – 3 mars Nature des produits injectés Nature des produits injectés ? Source: IFP 2011 Acide chlorhydrique lubrifiant Anti- microbien Inhibiteur de dépôt Eau (~95%) Sable (~3%) Additifs (~2%) Devenir des produits injectés ? 10 à 70% du fluide remonte en surface par le forage dans les jours/semaines qui suivent, et doivent être traités 90 à 30% du fluide reste dans les formations géologiques, où il interagit sur le long terme Source: Institut National de Santé Publique du Québec N. Mousseau 2010 Nombreuses substances chimiques dont plusieurs cancérogènes > 500 produits recensés Hypochlorite de sodium Phosphate de tributyle Isopropanol Diethylbenzène XylèneAcide Nitriloacétique Polyacrylamide Formaldéhyde (formol) Gomme de guaretc… Méthanol

15 Communauté de Communes du Grand Pic Saint Loup – 3 mars Volumes de produits injectés m 3 deau par forage origine : eau de surface (transport) ou souterraine (sur-place ?) - 4 à 8 piscines olympiques - consommation annuelle de 300 à 600 personnes à 1000 camions citernes (2 livraisons/heure pendant 11 à 21 jours) 100 à 200 m3 de produits chimiques - 5 à 10 camions X 5 à 10 forages/plateforme

16 Communauté de Communes du Grand Pic Saint Loup – 3 mars Source Institut National de santé Publique du Québec Nature des éléments contenus dans les couches profondes Ces éléments peuvent remonter par le forage, par drains naturels ou induits - pendant la phase de mise en œuvre du forage (quelques semaines) - pendant lexploitation du gaz (10 ans) - après lexploitation > 10 ans ? > siècle ? Saumures dans les aquifères profonds - sels: sulfures, chlorures Eléments adsorbés par les argiles qui seront libérés lors de lexploitation - éléments radioactifs: Plomb-210, Radium-226, Thorium-234,… - des métaux: Plomb, Thallium,… - Arsenic, Sélénium,… Ex USA : [Ra-226] = limites x 267 Kargbo et al., Environmental Science and Technology Bruxelles - 14 Avril 2011

17 Communauté de Communes du Grand Pic Saint Loup – 3 mars Bassins Risque de fuites Elimination ? - Rejet des effluents contaminés et très salés - Séchage = déchet toxique => décharge / stockage (AMD) - Traitement par STEP ? Non adaptées - Traitement par stations industrielles ? Devenir des fluides récupérés 10 à 70% des fluides injectés Bruxelles - 14 Avril 2011

18 Communauté de Communes du Grand Pic Saint Loup – 3 mars Exemple de la France coupe géologique bassin aquitain coupe géologique bassin parisien Bruxelles - 14 Avril 2011

19 Communauté de Communes du Grand Pic Saint Loup – 3 mars Montélimar, Total 4327km 2 ; 37.8M /km 2 Montélimar, Total 4327km 2 ; 37.8M /km 2 Nant, Schuepbach 4414km 2 1.7M /km 2 Nant, Schuepbach 4414km 2 1.7M /km 2 Villeneuve de Berg, Schuepbach 931km 2 ; 39.9M /km 2 Villeneuve de Berg, Schuepbach 931km 2 ; 39.9M /km 2 Bassin dAlès, Mouvoil 215km 2, ; 2.1M /km 2 Bassin dAlès, Mouvoil 215km 2, ; 2.1M /km 2 Plaine dAlès, BridgeOil 503km 2 ; 1.5 M /km 2 Plaine dAlès, BridgeOil 503km 2 ; 1.5 M /km 2 Navacelles Egdon 216km 2 ; 1.36 M 6296,29 /km 2 Navacelles Egdon 216km 2 ; 1.36 M 6296,29 /km 2 Plaines du Languedoc Lundin 2348km 2 ; 1.5 M; /km 2 Plaines du Languedoc Lundin 2348km 2 ; 1.5 M; /km 2 Nimes, Egdon (après rachat de EnCore) 507km 2 ; 5 M ; /km 2 Nimes, Egdon (après rachat de EnCore) 507km 2 ; 5 M ; /km 2 Provence, Queensland Gas (demande) Provence, Queensland Gas (demande) Les permis du bassin Sud-Est

20 Communauté de Communes du Grand Pic Saint Loup – 3 mars km Le ToarcienLAutunien ? ? Quelles sont les cibles ?

21 Communauté de Communes du Grand Pic Saint Loup – 3 mars Quelles sont les ressources en eau de la région Sud- Est ? Climat méditerranéen : épisodes pluvieux intenses / étés secs évolution climatique : -20% pluie en 2030 (GIEC) Aquifères karstiques = principales ressources crues / étiages sévères recharge rapide développement profond Failles profondes connexion des aquifères drainage des eaux souterraines remontées de fluides naturels (eau chaude, CO 2 …)

22 Communauté de Communes du Grand Pic Saint Loup – 3 mars Montpellier Les aquifères karstiques à fort intérêt stratégique Bakalowicz, 1994 Agence de leau RMC

23 Communauté de Communes du Grand Pic Saint Loup – 3 mars Vulnérabilité des karsts carte SDAGE RMC Vulnérabilité des différents types daquifères daprès Drogue, 1971

24 Communauté de Communes du Grand Pic Saint Loup – 3 mars Exemple de laquifère du Lez/Montpellier personnes Aquifère du Lez daprès Marjolet et Salado, 1975 Toarcien Autunien

25 Communauté de Communes du Grand Pic Saint Loup – 3 mars Connexion des aquifères Aquifères karstiques séparés par de minces niveaux imperméables Mais connexions possibles par zones de failles (fracturation => porosité => drain) Daprès Benedicto, 1996 Lez Nîmes Montpellier

26 Communauté de Communes du Grand Pic Saint Loup – 3 mars daprès Bicalho, 2010 Benedicto, 1996 Fonctionnement de laquifère du Lez Mise en évidence de venues profondes infiltration Source du Lez SE NW Recharge rapide Aquifère principal Venues profondes Source du Lirou

27 Communauté de Communes du Grand Pic Saint Loup – 3 mars Approfondissements scientifiques nécessaires pour préciser lexpertise et faire face aux demandes futures dutilisation du milieu souterrain Conclusion Risques de pollution des aquifères par dessus/dessous Bruxelles - 14 Avril 2011 Cohérence avec DCE, périmètres de protection des captages, SDAGE, zones naturelles protégées (parcs naturels..) ? Amélioration des techniques (utilisées aux USA et Canada) ? Refus dexploiter les gaz de schiste => refus dexplorer ??? Comment encadrer/surveiller lexploitation ? Par qui ?


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