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Les techniques alternatives à la fracturation hydraulique pour l'exploration et l'exploitation des hydrocarbures non conventionnels (Rapport d'étape)

5 juin 2013 : Les techniques alternatives à la fracturation hydraulique pour l'exploration et l'exploitation des hydrocarbures non conventionnels (Rapport d'étape) ( rapport de l'opecst )

III. LES ALTERNATIVES À LA FRACTURATION HYDRAULIQUE : DES PISTES DE RECHERCHE À EXPLORER

Les techniques alternatives à la fracturation hydraulique à base d'eau peuvent être regroupées en deux catégories :

- les techniques de stimulation utilisant un fluide sous pression autre que l'eau, par exemple le propane liquide ;

- les techniques recourant à des phénomènes physiques différents, notamment électriques ou thermiques.

Dans tous les cas, hormis celui précédemment décrit du gaz de houille, il est nécessaire d'agir sur la roche pour accroître sa perméabilité et permettre l'écoulement des hydrocarbures.

INVENTAIRE DES TECHNIQUES DE STIMULATION

Source : Total

A. LA STIMULATION A PARTIR D'UN FLUIDE SOUS PRESSION AUTRE QUE L'EAU

Ces techniques de stimulation sont parfois aussi dites de « fracturation hydraulique », au sens large, recouvrant l'emploi de tout type de liquide. La loi du 13 juillet 2011 ne définit d'ailleurs pas précisément ce qu'elle entend par fracturation hydraulique. Dans la littérature scientifique, ces termes sont employés pour désigner tantôt la fracturation à base d'eau (comme nous l'avons fait précédemment), tantôt la fracturation à base d'un liquide quel qu'il soit.

1. La stimulation au propane

La stimulation au propane est aujourd'hui la technologie alternative à la stimulation à base d'eau la plus développée. Elle est mise en oeuvre industriellement ce qui n'est pas le cas des autres techniques, évoquées plus loin, qui font l'objet de recherches, voire d'expérimentations, mais ne sont pas utilisées à grande échelle.

a) Une technique ancienne récemment développée pour les HNC

La stimulation au propane est utilisée depuis cinquante ans par l'industrie. Elle a été développée pour des cibles conventionnelles avant d'être adaptée aux réservoirs non conventionnels.

La stimulation de la roche mère au propane gélifié a été développée industriellement par la société canadienne GasFrac. Entre 2008 et 2013, 2 000 opérations de fracturation ont été réalisées par cette entreprise en Amérique du nord, principalement au Canada et, depuis 2010, au Texas.

La stimulation au propane est aussi développée par ecorpStim, basée à Houston (Texas). Cette filiale du groupe eCorp a été créée en 2012 pour développer une technologie de stimulation au propane pur, sans additifs. En décembre 2012, ecorpStim a réalisé une expérimentation jugée fructueuse de cette technologie, à environ 1 800 mètres de profondeur dans le bassin d'Eagle Ford (Texas). Le seul et unique fluide utilisé pour réaliser la stimulation était du propane pur liquide, sans aucun produit ajouté.

b) Avantages et inconvénients par rapport à la fracturation hydraulique

L'objectif de toute technique alternative à base d'un fluide autre que l'eau est d'utiliser un liquide le moins visqueux possible, afin qu'il pénètre, mieux que l'eau, dans les interstices de la roche. Le propane liquide est particulièrement approprié pour ce faire mais il présente des risques en raison de son inflammabilité.

(1) Des bénéfices économiques et environnementaux

LA STIMULATION AU PROPANE (ECORPSTIM) : UNE TECHNOLOGIE SANS EAU NI PRODUITS CHIMIQUES

Source : ecorpStim

Le principal avantage de la stimulation au propane est évidemment de ne pas faire usage d'eau. Ce non recours à l'eau permet d'éviter les conflits d'usage et les questions relatives au retraitement de grandes quantités d'eau polluée.

La stimulation au propane peut, de surcroît, être réalisée sans ajout de produits chimiques au fluide de fracturation. C'est ce que propose ecorpStim. Le fluide est alors composé uniquement de propane et de proppant (sable ou céramique).

La stimulation au propane peut, dans certains types de réservoirs, être plus productive que la stimulation à l'eau. Le propane est en effet un hydrocarbure naturellement présent dans la roche. Sa présence n'endommage pas la formation géologique. Il forme un fluide peu visqueux, peu dense, permettant une meilleure distribution du proppant.

Le fluide de fracturation au propane est réutilisable à 95 %, tandis que seulement 30 à 80 % de l'eau injectée dans une opération de fracturation hydraulique est récupérée.

Enfin, la stimulation au propane nécessite moins d'équipements en raison d'une part, d'une densité moindre du propane par rapport à l'eau (permettant l'utilisation de volumes moindres) et, d'autre part, de possibilités accrues de recyclage, réduisant les besoins en transport.

D'après les entreprises qui la proposent (Gasfrac, ecorpStim), la stimulation au propane présenterait donc des bénéfices tant économiques qu'environnementaux.

(2) Une nécessaire maîtrise des risques

Le principal inconvénient de cette technologie est qu'elle implique la manipulation de quantités importantes (plusieurs centaines de tonnes) de propane inflammable en surface. C'est donc une solution a priori plus adaptée dans les environnements à faible densité de population que dans des contextes très peuplés. C'est, dans tous les cas, une technique à encadrer très strictement pour la sécurité des travailleurs et de la population. Sur 2 000 opérations réalisées, Gasfrac a rencontré un incident qui a fait plusieurs blessés en janvier 2011, causé par une fuite de propane.

Afin de prévenir les risques industriels, les compagnies utilisatrices de propane mettent en place des procédures de sauvegarde automatiques ainsi qu'un contrôle à distance des opérations, isolées par de multiples couches de protection (valves de sécurité, talus, périmètre autour de la zone d'opération). Les équipements les plus récents utilisés par ecorpStim permettent de ne stocker que de faibles volumes de propane sur le site.

Cette entreprise prévoit, par ailleurs, de proposer prochainement une technologie utilisant un fluide à base de propane mais non inflammable. Les agents extincteurs ajoutés ne seraient dommageables ni à la santé ni à l'environnement.

PROPOSITION DE DISPOSITIF POUR MAÎTRISER LES RISQUES INHÉRENTS À L'USAGE DE LA STIMULATION AU PROPANE

Source : ecorpStim