Cet exposé inclut quelques généralités sur le gaz de schiste: composition, réserves, techniques d'exploitation et conséquences . Y compris une partie qui s'intéresse au gaz de schiste en Tunisie .

1. Faculté des sciences de Tunis – Département de Géologie
Exposé sur le Gaz de
Schiste
TP/TDGéo ressources - Section LFSNA3
Ben Cherifa Bilel
08/12/2014

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Introduction
1. Le gaz de schiste, un gaz non conventionnel (p3)
2. Qu'est ce que le gaz « conventionnel » ? (p4)
3. Les réserves de gaz de schiste dans le monde (p5)
4. Les techniques d'exploitation du gaz de schiste (p6)
*Le forage horizontal suit la roche-mère productrice
5. Conséquences liées à la fracturation hydraulique (p8)
6. Conséquences liées aux gaz de schiste (p9)
*Impact économique
*Impact environnemental
*Impact géopolitique
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1. Où en est l’exploitation du gaz de schiste dans la
Tunisie? (p10)
2. Impacts économiques et sociaux du gaz de schiste pour
la Tunisie (p11)
3. Environnement Tunisien: les risques et les défis (p11)

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AAA--- LLLeee GGGaaazzz dddeee sssccchhhiiisssttteee
Introduction
-Contexte de crise dans le secteur de l’énergie
-Demande et consommation de plus en plus élevée
-Recherche d’énergies substituables et moins couteuses
-Le gaz de schiste se présente alors comme une éventuelle solution !
-Cependant, les politiques concernant cette ressource naturelle varient d’un état
à l’autre et suscitent des débats
1. Le gaz de schiste, un gaz non conventionnel
Le gaz de schiste (shale gaz en anglais) est un gaz non conventionnel (gaz de
charbon = grisou, tight gaz). C'est un gaz non conventionnel car il ne concerne
pas les poches de gaz présents naturellement dans le sous-sol.
Le gaz de schiste, gaz "non conventionnel", se trouve piégé dans la roche et qui
ne peut pas être exploité de la même manière que les gaz contenus dans des
roches plus perméables.
La génèse du gaz de schiste se situe dans des roches mères organiques, comme
les schistes noirs à grain fin. La formation d'un gaz naturel débute avec la
photosynthèse,grâce à laquelle les végétaux convertissent l'énergie du soleil
pour transformer le CO2 et l'eau en oxygène et en hydrates de carbone. La
roche mère est donc restée riche en gaz. Elle peut contenir jusqu'à 20 m3
de gaz
(aux conditions de surface, 20°C et 1 atm) par mètre-cube de roche en place.
C'est donc à la fois une roche mère et une roche magasin.
Pour récupérer des micropoches de gaz emprisonnées il faut l'extraite d'un
véritable mille feuilles de roches de schiste ou d'argiles imperméables et
profonds.
Avec le temps, et du fait la surcharge sédimentaire, ces hydrates de carbones
alimentés par l'enfouissement des végétaux et de leurs résidus ingérés par les
animaux, se transforment en hydrocarbures sous l'effet de la chaleur engendrée
par la pression.

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Cette quasi-percolation pousse la majorité du gaz naturel à migrer des roches
mères vers des roches plus poreuses comme le calcaire ou le grès.
Les « gaz de schistes » sont les gaz qui restent dans des roches sédimentaires
argileuses très compactes et très imperméables, tels les schistes, et qui
renferment au moins 5 à 10 % de matière organique.
2. Qu'est ce que le gaz « conventionnel » ?
Le gaz naturel « conventionnel » est principalement constitué de méthane (CH4).
C'est le plus simple des hydrocarbures. Il provient de la dégradation de la
matière organique (d'origine biologique) piégée dans des sédiments devenus
roches sédimentaires après diagenèse. Cette roche contenant de la matière
organique est dite « roche mère ». La dégradation à l'origine du méthane peut
être d'origine bactérienne pour les températures basses (bactérie
« travaillant » jusqu'à T < 50°C dit-on classiquement, mais sans doute aussi pour
des températures plus fortes dans le cas de bactéries thermophiles et
hyperthermophiles). Cette dégradation peut être aussi purement « chimique »,
par cracking thermique de grosses molécules pour des températures plus élevées
(on cite classiquement des températures > 100°C.)
Dans le cas du méthane (et de tous les autres hydrocarbures liquides et/ou
gazeux) il peut y avoir migration du gaz, qui quitte sa roche mère si celle-ci est
perméable (perméabilité intrinsèque ou à la suite d'une fracturation). Méthane
et autres hydrocarbures mobiles cheminent en suivant les zones perméables,
toujours vers le haut, car ces hydrocarbures sont moins denses que l'eau qui en
général imprègne tout le sous-sol. Ils peuvent arriver en surface où il donneront
des sources ou suintements de gaz ou de pétrole.
Ils peuvent être bloqués dans des structures géologiques appelées pièges. C'est
le cas classique d'une couche perméable (grès, calcaire fracturé…) recouverte
d'une couche imperméable (argile), le tout étant ployé en anticlinal. C'est
également le cas d'une couche perméable inclinée recouverte en biseau
(discordance, biseau sédimentaire…) par une couche imperméable et bien
d'autres contextes géologiques.

5. 5
Bloc diagramme montrant la situation des gisements de pétrole et de gaz «conventionnels»
3. Les réserves de gaz de schiste dans le monde
Dans le monde, les réserves de gaz non conventionnels seraient de 380 000
milliards m3 (soit 140 ans de la consommation actuelle de gaz naturel)
comprenant les réserves estimées de gaz de schiste – tight gaz – et de gaz de
charbon. Cela est presque autant que les réserves de gaz de charbon 405 000
milliards de m3. (source AIE)

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4. Les techniques d'exploitation du gaz de schiste
Le gaz de schiste est piégé dans des roches très compactes et imperméables. Sa
production nécessite des techniques utilisées de longue date par les compagnies
pétrolières et géothermiques : le forage horizontal et la fracturation
hydraulique. Le principe théorique d'exploitation des gaz de schiste est très
simple : puisque la roche contenant le gaz est imperméable, il n'« y a qu'à » la
rendre perméable.

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*Le forage horizontal suit la roche-mère productrice
Le gaz de schiste est localisé de façon diffuse dans une couche de roche-mère
très étendue et imperméable . Un puits vertical classique, utilisé pour un
réservoir conventionnel, ne permettrait d'en capter qu'une infime partie. Le seul
moyen est donc de forer horizontalement en suivant la roche-mère productrice.
La partie horizontale du forage débute entre 1 500 et 3 000 m de profondeur au
bas d'un puits vertical sur une longueur comprise entre 1 000 et 2 000 mètres.
La fracturation hydraulique (fracking) est une fissuration massive d’une roche au
moyen d’une injection d’un liquide sous haute pression (+600 bars ). Cette
technique permet de récupérer du pétrole ou du gaz dans des substrats trop
denses, où un puits classique ne produirait rien ou presque. Le liquide est en
général de l’eau additionnée de matériaux durs (sable ou microbilles de
céramique) pour empêcher que les petites fissures ne se referment une fois la
pression redescendue. Le liquide peut aussi contenir d’autres additifs pour en
régler la viscosité. La fracturation hydraulique est surtout utilisée dans les
« schistes bitumeux », où, souvent à grande profondeur, les hydrocarbures ne
sont pas piégés dans des roches poreuses, où ils forment en quelque sorte une
poche, mais au sein même de la roche, les schistes étant de nature argileuse et
organisés en feuillets. Dans ce cas, le forage s’effectue souvent
horizontalement.

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5. Conséquences liées à la fracturation hydraulique
La fracturation hydraulique pourrait avoir des consequences catastrophiques sur
l’environnement (nappes phréatiques et détérioration du cadre naturelle) ;
-Il y a une gaine de ciment tout autour du tuyau de production pour proteger la
nappe phréatique mais si les gaines sont mal construites, des fissures
apparaissent et donc le gaz fuit et se répand et atteint alors la nappe
phréatique.
-Après la fracturation hydraulique, il est possible que le gaz+l’eau polluée
remontent en s’empruntant non pas par le tuyau de production mais selon un
réseau de fractures naturelles dans la roche en profondeur on parle ici de
migration très lente sur plusieurs kilométres et pendant plusieurs années ;c’est
ce qu’on appelle une migration verticale après FRAC : après une fracturation il y a
une possibilité de migration verticale dans les failles et les fractions naturelles
de la roche cette migration peut atteindre la nappe d’eau souterraine (100-300

9. 9
km) et éventuellement l’eau des surfaces d’où les risques de contamination de
l’eau potable sont élevés.
-Autre impact non évalué : la pollution atmosphérique ; il ya notamment
d’importantes fuites du Méthane qui est un puissant gaz à effet de serre dans
les compresseurs et l’échangeur des gaz aux tubes.
-La Radioactivité : elle provient des roches en profondeurs ; Le Radium se
combine au Baryum pour former des dépôts dans les tuyaux d’extraction.
6. Conséquences liées aux gaz de schiste
*Impact économique : Le gaz naturel est un element pour tout un pan de
la production industrielle. Sa disponibilité et son prix ont donc d’importantes
répercussions sur l’économie.
-L’exploitation du G.de Sch. Necessite de grands investissements au niveau des
infrastructures de 133 à 210 millions de $US au cours des 20 prochaines années.
-Création directement et indirectement d’emplois potentiels.
-Une exploitation à grande échelle augmenterait considérablement les quantités
de gaz disponible. Le gaz pourrait donc ensuite remplacer des énergies comme le
pétrole pour le transport ou le charbon pour la production d’électricité c’est ce
qui assure une moindre dépendance énergétique.
*Impact environnemental
-L’exploitation du G.de Sch. Nécessite l’utilisation d’un certain nombre de
produits chimiques lors de la fracturation. La méthode par fracturation
hydraulique nécessite d’énormes quantités d’eau : 1 puits absorbe en moyenne de
11500 à 19000 m3 d’eau !
-Grands risques de contamination de la nappe phréatique et des rivières par du
gaz ou du liquide de fracturation (pas de transparence sur les additifs chimiques
utilisés !).
-Le nombre important des puits nécessaires est d’énorme impact sur les
paysages naturels.
-La consommation de gaz de Sch. Rejette du CO2 mais par contre elle émet du
méthane(CH4) autre gaz à effet de serre .

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*Impact géopolitique
En effet, les questions énergétiques donnent souvent lieu à des crispations entre
les relations des différents pays.
-En Europe, la dépendance au gaz Russe est à l’origine de nombreuses tensions.
-Aux USA mais aussi en Chine, la dépendance au pétrole influe fortement les
décisions politiques.
BBB--- GGGaaazzz dddeee SSSccchhhiiisssttteee eeennn TTTuuunnniiisssiiieee
«Des études internationales révèlent la disponibilité d'un stock considérable de
gaz de schiste estimé à 5 mille milliards de mètres cubes en Tunisie». C'est le
directeur central de la production à l'Entreprise tunisienne des activités
pétrolières (ETAP), Yassine Mestiri, qui l'a déclaré, en marge de sa participation
au dialogue régional sur l'avenir de l'énergie en Tunisie, cité par la TAP.
Cette richesse se trouve "au sud tunisien, au Sahel et au Kairouan» et peut être
exploité durant 80 ans. Mais il affirme que l'intention est de procéder seulement
à des opérations de prospection qui ne demandent pas de grands moyens
matériels pour passer par la suite à la production, si cette prospection donne des
résultats".
1. Où en est la Tunisie de l’exploitation du gaz de schiste ?
Nous en sommes encore loin, très loin, sur tous les plans. Il faudrait tout d’abord
des études techniques et économiques puis la mise en place d’un cadre juridique
et opérationnel bien sûr.
Il faudrait avant tout un feu vert de la part de la chambre des députés à deux
niveaux. Tout d’abord l’amendement du Code des hydrocarbures par
l’introduction et l’adoption de l’exploration et de l’exploitation des hydrocarbures
non conventionnels, mais la partie n’est pas gagnée d’avance, car il y a des
informations erronées, des idées préconçues sur de prétendues agressions à
l’environnement, infondées sur le plan pratique.
Le pouvoir exécutif et les autorités de tutelle du secteur énergétique doivent
«ramer» pour faire admettre cette nouveauté dans le Code qui a bien besoin
d’être rénové pour s’adapter aux nouveaux impératifs de l’exploitation des
hydrocarbures.
Ensuite, l’article 13 impose la décision de l’ANC en matière d’attribution des
permis d’exploration préparés et conçus par la direction générale de l’énergie,

11. 11
avec le concours de l’ETAP qui est le bras exécutif de l’État sur le plan
opérationnel en matière d’exploitation des hydrocarbures.
2. Impacts économiques et sociaux du gaz de schiste pour la
Tunisie
Les retombées économiques de l’exploitation du gaz de schiste sont
particulièrement prometteuses avec une contribution au PIB de l’ordre de
310 milliards de dinars par an dans l’hypothèse minimale selon les experts et
pouvant aller jusqu’à 1.200 milliard dans le cas le plus favorable. L’hypothèse de
création d’emplois bien rémunérés pour ingénieurs et cadres techniques et de
gestion varierait entre 7.700 et 30.000 emplois par an. Ceci est valable pour les
emplois directs, avec les emplois induits et indirects ce serait le double ou le
triple.
3. Environnement Tunisien: les risques et les défis
Toute la problématique relative à la légalisation ou non de l’exploitation du gaz de
schiste réside dans la nature des fluides auxquels on pourrait recourir pour
fracturer la roche-mère afin d’en extraire le gaz ou le pétrole à récupérer en
surface. Généralement l’eau est employée, qu’elle soit douce ou salée, mais cela
peut être un produit chimique. C’est de là que provient la difficulté en Tunisie, où
l’eau est rare et précieuse et de toute façon utilisée en priorité pour l’eau
potable destinée à l’approvisionnement de la population et en second lieu à
l’irrigation des terres cultivables. Cela peut être de l’eau salée amenée par un
pipe-line à partir de la mer. Ce qui représente bien sûr un coût à évaluer en
fonction des enjeux de production de gaz.
Il faut dire qu’il est possible de recycler cette eau à hauteur de 70%, ce qui
réduit les volumes nécessaires à l’extraction du gaz. Les défenseurs de
l’environnement invoquent les risques de pollution des sols cultivables par la
diffusion d’eau mélangée au gaz ou au pétrole.
Selon le dernier rapport de la Banque africaine de développement (BAD) sur "les
opportunités du gaz de schiste en Afrique", l'exploitation et la production du gaz
de schiste peuvent poser d'énormes défis environnementaux.
Il s'agit, entre autres, d'après le rapport, "des importants volumes d'eau à
exploiter pour l'extraction du gaz, l'éventuelle contamination de l'eau,
l'intensification de l'activité sismique, le dégazage et le torchage des gaz
associés".