Lundi 28 janvier 2013 à 8:06

Energie, nucléaire, économies

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Quelle est l'originalité de l'exploitation des gaz de schistes par fissuration hydraulique ? (schéma ci dessus)
 
            Les schistes (shales en anglais) sont des roches sédimentaires de nature argileuse compactées en feuillets. L'aspect ressemble à celui de l'ardoise.(voir la photo sur le premier article d'hier).
             Le gaz et pétrole de schistes proviennent de la transformation de la matière organique par l'activité bactériologique, la pression et la température, laquelle matière a été déposée dons les bassins sédimentaires et compressée par les couches successives superposées. Cette roche-mère compacte a piégé dans ses micro-pores ces hydrocarbures formés pendant des siècles. Elle est imperméable et ne permet donc pos l'écoulement naturel du gaz ou de l'huile.
 
            Contrairement à ce que croit l'opinion publique, à la suite des dires des médias, les méthodes d'exploitations des gaz de schistes sont toutes connues depuis des années et éprouvées dans le domaine pétrolier.
            Leur originalité est simplement la combinaison du forage vertical à de grandes profondeurs, du turboforage horizontal et de la fissuration hydraulique.

Ci dessous un trépan classique (puits verticaux) et un trépan de turboforage (puits horizontaux).

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          On fore d'abord verticalement de manière classique avec la rotation du train de tiges de forage entraînant le trépan jusqu'au toit du gisement. Des tubages (casings) de diamètres décroissants, vissés les uns aux autres et parfaitement étanches, sont successivement descendus et cimentés pour isoler le puits de tout contact avec des nappes aquifères.
           On passe alors au turbo-forage pour forer progressivement en biais, puis horizontalement, Seul le trépan est entraîné en rotation par une turbine placée au bout du train de tiges et actionnée par la boue de forage en circulation sous pression. Le forage horizontal coûte environ 20 % de plus qu'un forage vertical..
            Ce drain horizontal, généralement de 2000m, peut atteindre 5000m. En forant plusieurs puits verticaux avec leurs drains horizontaux, on peut ainsi drainer une large partie du gisement. C'est une procédure classique qui existe depuis 1980, en production de pétrole offshore à partir d'une plate-forme fixe ou flottante selon la profondeur d'eau, afin d'éviter la multiplication des plateformes, chacune coûtant 3 à 4milliards de dollars.
            Le puits est tubé et cimenté. Les tubages concentriques sont appelés « casings ». Le dernier "casing" descendu dans le trou de 21,6 cm est de diamètre 17,8. ll est perforé par charges creuses tout le long du drain pour permettre l'entrée du liquide ou du gaz.

Ci dessous les tuyauteries (casings) qui sont descendues dans le forage.

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            Mais en général le gaz de schiste (ou l'huile)l est retenu dans les micropores des divers feuillets de roches, qu'il faut "fracturer" ou plutôt fissurer pour le libérer, (on crée de petites fissures dans la roche par rupture mécanique sous pression des forces de cohésion dans les plans de sédimentation et de leurs fragilités naturelles).
 
            La technique de fissuration hydraulique intervient alors pour rendre perméable ce réservoir de schistes, technique coûteuse exigeant toute une batterie de camions-pompes, de citernes, de rampes de distribution, d'une unité de commande.
            Elle consiste à injecter de l'eau sous très forte pression (600 bars, tous les équipements sont tarés à 1000 bars) additionnée de sable ou de micro-billes de céramique et d'additifs ou adjuvants chimiques spécifiques bien définis selon les caractéristiques de la formation à fissurer, pour faciliter l'écoulement des débris et de la boue de fissuration.
            Le sable sert à empêcher les micro-fissures de se refermer sous I'effet de la pression hydrostatique des couches supérieures. Ces micro-fissures de 2mm environ atteignent 150 à 200 m de long dans les plans stratigraphiques et quelques dizaines de mètres dans les autres plans. Elles établissent des communications entre les pores permettant ainsi au gaz ou au liquide de s'écouler vers le drain horizontal et de remonter à la surface jusqu'à la tête de puits, par le tube descendu au milieu du dernier casing de 17,8, ceci sous l'effet de la pression locale très forte qui règne au niveau de la couche de schistes (sous l'effet du poids de toutes les couches géologiques supérieures).
 
            Dans les deux articles suivants j'examinerai après demain (demain c'est intermède en photos), quelles sont les objections actuelles à l'exploitation des gaz de schistes et je montrerai que ces objections résultent d'une crainte exagérée et d'informations inexactes développées par les médias et d'une application exagérée du principe de précaution, sans qu'on ait analysé suffisamment les causes des problèmes intervenus aux USA. (j'ai séparé cet exposé en deux articles pour qu'ils ne soient pas trop longs et ne vous rasent pas trop.

Ci dessous des photos de la tête de forage qui entraîne les tiges et des vannes de sécurité en haut des tiges.

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Par maud96 le Lundi 28 janvier 2013 à 19:55
Par monochrome.dream le Mardi 29 janvier 2013 à 11:12
200m de long, pas mal pour des micro-fissures ! (je les imaginais beaucoup plus petites)
 

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