Le gaz de la discorde

par Emilie Cler - 07/12/2010

Si le gaz de shale suscite autant de controverse, c'est que cette richesse est accessible comme jamais auparavant grâce à des techniques d'analyse et de forage inédites.

crédit photo : Junex

Tout semble très calme dans la campagne du Centre-du-Québec. Un calme qui contraste étrangement avec les passions qui se sont déchaînées ces derniers temps dans cette région dont le sous-sol regorgerait d’hydrocarbures. Au milieu des champs, on peut toutefois apercevoir, à certains endroits, ce qui ressemble à une pompe en fonte entourée d’un grillage. C’est une «tête de puits».

Bien malin qui pourrait soupçonner ce qui se cache en dessous: un gros tube d’acier inséré dans les entrailles de la terre, pour aller rejoindre une couche de shale, cette fameuse roche sédimentaire qui renferme le gaz dont on parle tant.

Il y a de quoi en parler. Depuis 2007 seulement, 28 forages ont été effectués dans le shale gazéifère du Québec, dont 7 en 2010. Cent neuf permis ont été émis pour délivrer des droits d’exploration sur 18 000 km². Ils sont détenus par 13 entreprises. Quelques-unes sont québécoises.

Gastem est l’une des premières à s’être mise en quête de ce nouveau Klondike. Elle a commencé ses forages dès 2007, avec les puits de Saint-François-du-Lac et de Saint-Louis. «Les couches gazéifères que l’on rencontre au Québec sont situées en profondeur; il faut donc forer longtemps avant de les atteindre, ce qui pose des défis technologiques importants. Mais c’est aussi un atout, car plus on va en profondeur, plus la pression est élevée. Ainsi, le gaz, une fois libéré de la roche, aura tendance à jaillir rapidement», explique Stephan Séjourné, géologue à Gastem.

La présence de ce gaz de shale dans la vallée du Saint-Laurent est attestée depuis les années 1960. Dans les années 1970, des relevés sismiques réalisés par la Société québécoise d’initiative pétrolière (SOQUIP), près de Saint-Hyacinthe, ont confirmé l’existence de gisements de gaz. Des techniques de pointe permettent aujourd’hui de visualiser les structures géologiques profondes.

«Le principe est le même que pour une échographie. Les ondes acoustiques se répercutent sur la roche par réflexion. La vitesse des ondes nous permet de déduire la densité et la porosité de la roche, explique Jean-Sébastien Marcil, ingénieur-géologue chez Junex, une des compagnies québécoises dans la course. En traitant ces données avec des outils informatiques, couplées avec les informations obtenues en laboratoire à partir des échantillons extraits par forage, on peut produire des images assez précises de la géologie du sous-sol.» Et faire des évaluations du «gaz en place».

Reste à pénétrer le shale pour en extraire le gaz. Une opération qui a longtemps semblé relever de l’impossible. Le gaz était captif, emprisonné dans les pores microscopiques d’une roche impénétrable. Jusqu’à ce qu’un dénommé George Mitchell, un ingénieur pétrolier des États-Unis, entre en scène.

Littéralement obnubilé par les énormes gisements que contiendrait le shale du nord du Texas, il expérimente, en 1981, une technique inédite: la fracturation hydraulique. Il fore le sous-sol texan jusqu’à la couche gazéifère et injecte de l’eau sous pression afin de briser la roche et d’en libérer le gaz. «Ce shale est cassant comme du verre», résume Stephan Séjourné. Mais les essais s’avèrent peu concluants, car le volume de gaz extrait est trop faible pour rentabiliser l’opération.

Quelques années plus tard, Bill Penhall, aujourd’hui vice-président du groupe Devon Energy, a l’idée d’exécuter un forage à l’horizontale pour fracturer la couche géologique sur sa longueur. Cette innovation technologique, qui permet d’augmenter considérablement les quantités de gaz recueillies, bouleversera la carte énergétique du nord-est des États-Unis, et peut-être bientôt du Québec.

L’épaisseur du shale d’Utica varie en général de 100 à 250 m, mais elle atteint 750 m dans la vallée du Richelieu. «Les couches de shale sont très homogènes, avec assez peu de variations, hormis quand il y a des failles dans la roche. Deux couches de roche peuvent alors se chevaucher. L’épaisseur du shale se trouve ainsi doublée», poursuit Jean-Sébastien Marcil. C’est là qu’il faut forer.

Un tube-guide en acier de 1 m de diamètre est alors inséré dans la terre. Une opération assez simple, souvent réalisée par un entrepreneur local spécialisé dans le creusage de puits artésiens. À 300 m de profondeur, on recouvre le tube d’une gaine de ciment protectrice pour préserver l’aquifère. C’est du moins ce qu’assurent les prospecteurs de gaz.

Ce ciment est d’abord coulé à l’intérieur du cylindre d’acier, puis remonte sur le pourtour du tube jusqu’en surface. «Dès que le ciment est visible en surface, nous installons un dispositif anti-éruption au-dessus du puits», dit Christine St-Laurent, géologue chez Gastem. Une simple plaque d’acier qui empêche le gaz de s’échapper en cas de brusque changement de pression.

«Un coffrage mal cimenté laisserait fuir une partie du gaz. Ça a été la cause de bien des problèmes dans les premiers puits creusés en Pennsylvanie», reconnaît Stephan Séjourné. Une torchère est également mise en place dès le début du forage. Elle sert à brûler le gaz qui pourrait s’échapper en cas de surpression.

À l’intérieur du puits, on injecte une boue constituée d’eau et de gel. «Ce gâteau de boue tapisse les parois et les solidifie», précise Christine St-Laurent. Elle permet également d’évacuer les déblais créés par le forage. Après avoir coulé une seconde gaine de protection à 1 500 m de profondeur, le forage est dévié horizontalement. La couche de shale est alors traversée sur une longueur de 1 km. Au bout de l’installation, une dernière gaine de ciment, horizontale cette fois, est mise en place. Elle sera perforée pour laisser passer les jets d’eau lors de la fracturation.

Lire la suite dans le magazine Québec Science du mois de novembre 2010.

Également dans ce dossier :

Schiste ou schale ?
Il y a des millions d'années, le climat du Québec était tropical et la végétation luxuriante. C'est pour cela que notre sous-sol regorge de ce gaz aujourd'hui convoité. Petit cours de géologie.

Un Québec sous pression
Ceux qui s'opposent à l'exploitation du gaz de shale craignent les impacts sur l'environnement. Quels sont-ils vraiment? Quatre éléments à considérer.

Les leçons de l'Alberta
La technique de fracturation hydraulique a d'abord été utilisée en Alberta pour y exploiter les gaz de houille. Les résidants des campagnes s'en souviennent trop bien.

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