vendredi 1 janvier 2100

Présentation générale du site

           N'oubliez pas de lire chaque 1er du mois mon nouveau billet    


Vous trouverez avec les sept onglets en haut de cette page, des liens ordonnés vers mes documents techniques, qui sont également mis en file chronologique ainsi qu'en liste par sujet (voir plus bas, dans la colonne de droite sur cette page).  L'accès par les onglets offre une présentation différente, qui  vise à rendre plus conviviale et plus logique l'accès à ces documents. J'exprime dans des écrits les résultats des analyses que je fais avec une approche totalement indépendante. Il n'y a que la vérité des faits scientifiques qui me motive; je n'ai pas d'intérêts personnels.

N'hésitez pas à ajouter des commentaires et/ou des questions, directement sur ces pages si c'est d'intérêt général. Si par contre vous souhaiter me contacter plus directement, vous pouvez m'envoyer un courriel :  -->     
durand.marc@uqam.ca

J'ai commencé en décembre 2010 à analyser la question de ce qui est communément appelé "le gaz de schiste".  Je ne rejette pas cette appellation qui est entérinée dans le langage courant, ainsi que dans la dénomination des Commissions d'enquête que le gouvernement a créées pour ce sujet (ÉES, BAPE, etc.). Il y a cependant une expression plus scientifiquement juste: les gisements d'hydrocarbures de roche mère, que j'emploi pour le nom de ce site et pour la majorité de mes documents.

On désigne ces nouvelles ressources comme des gisements non conventionnels de pétrole et de gaz, car tant par leur nature géologique que par la méthode d'extraction employée (la fracturation artificielle requise), ils sont bien distincts des gisements conventionnels d'hydrocarbures. Les impacts économiques et environnementaux très négatifs qui en résultent sont également très différents.

À partir de 2011, j'ai mis en ligne mes documents sur cinq sites Facebook  que j'ai créés à cette fin:
www.facebook.com/gazdeschistewww.facebook.com/gazdeschiste2 , www.facebook.com/PetroleDeRocheMerewww.facebook.com/DebatScientifiqueGazDeSchistele cinquième site pour les versions en anglais de mes documents: https://www.facebook.com/shalegas, ainsi que des présentations en vidéo qui sont placées sur  YouTube.

Certains lecteurs s'objectent à utiliser Facebook; de plus ce type de site peut se trouver bloqué sur les ordinateurs dans des lieux de travail d'utilisateurs qui oeuvrent dans des instances du gouvernement, etc. J'ai donc repris ici mes documents les plus importants. Ces pages constituent un site qui est indépendant de Facebook et qui permet un classement plus ordonné de mes documents.

Je tiens à remercier tous mes fidèles lecteurs. J'ai créé ce site spécialisé le 1er août 2014 en espérant qu'il soit utile à la compréhension des questions techniques reliées aux gisements de roche mère. Je suis heureux de voir qu'il remplit ce rôle auprès d'un nombre toujours croissant, comme le montre le graphique ci-contre. En août 2015, après un an, il y avait eu 20 000 vues. Après deux ans, la fréquentation a augmenté de façon significative, car c'est maintenant 10 000 vues par mois qui sont comptées sur ce site. Le total cumulatif a dépassé 100 000 vues à la mi juillet 2016, et finalement 200 000 en mai 2017 Mon site rejoint maintenant des lecteurs de partout dans le monde. Les problèmes techniques et environnementaux reliés à la fracturation des gisements d'hydrocarbures disséminés dans leur roche mère sont universels. L'expérience d'ici peut servir aussi ailleurs.





dimanche 1 avril 2018

Quelques réflexions sur les gisements marginaux


Au tout début de l’exploitation des ressources minérales, l'humanité a commencé par tirer du sol les plus faciles à extraire et les plus concentrées, celles qui notamment apparaissaient en affleurement. À cette époque lointaine, la collecte de pépites de cuivre natif, ou d'autres métaux (or, argent, étain, zinc, etc.) a eu un impact environnemental nul.

Quand on exploite une mine, souterraine ou à ciel ouvert, il y a un rapport entre la masse à excaver et la masse de substance récupérée après concentration et séparation finale:


- au début de l'âge de bronze (cuivre + étain), le "mirerai" titre ~ 90%;  ex. Fig.1 ci-contre:     
 - en 1800, teneurs exploitées: 10 %
 - en 1900, teneurs exploitées: 3 %
 - en 1930, teneurs exploitées: 2 %
 - en 1975, teneurs exploitées: 1 %
 - en 2015, teneurs exploitées: 0,5 %



Figure 2  Évolution historique dans la teneur des minerais de cuivre de 1770 à 2010 (WikiMedia).

La raréfaction des gisements de bonne concentration, fait augmenter le prix de la substance (le cuivre dans notre exemple). Cette augmentation de la valeur du métal rend alors possible l'exploitation de teneurs plus faibles (fig. 2); il en coûte plus cher de tirer une tonne de cuivre en excavant, transportant, traitant 200 tonnes de roc plutôt que seulement 20 tonnes (fig. 3). L’évolution des techniques joue également un rôle pour rendre rentable l’exploitation de concentrations de plus en plus faibles.



Figure 3  Effet de la teneur sur le volume d'impacts environnementaux créés.

L'économie minière ne tient compte ici que des coûts de production; on oublie depuis toujours dans l'équation, les coûts environnementaux. Or dans le cas  b) (fig. 3)  il y a évidemment un trou énorme laissé dans le paysage; il y a aussi dix fois plus de déchets miniers concassés, qui dans le cas du cuivre comportent beaucoup d'éléments chimiques dorénavant soumis à la lixiviation. Il y a donc un impact de pollution dix fois plus grand en b) que dans le cas a).
Y a-t-il une limite dans cette course qui se dirige vers des exploitations à des teneurs de plus en plus marginales ? Est-ce que la raréfaction de la ressource et l'augmentation conséquente de la valeur du métal pourra à lui seul maintenir indéfiniment cette fuite en avant? Est-ce envisageable d'ouvrir des sites miniers avec des teneurs à 0,01% où on produira 10,000 tonnes de déchets pour affiner une tonne de métal? La réponse est évidemment non: tôt ou tard les coûts environnementaux, même si on essaie de les ignorer, deviennent incontournables.
Pour les hydrocarbures, l'évolution historique est comparable. On est passé du pétrole jaillissant facilement des puits dans les très bons gisements conventionnels au début du vingtième siècle, à des gisements où le pétrole et le gaz sont de plus en plus difficiles et coûteux à extraire.  Par contre ce n'est pas la notion de teneur qui définit la qualité décroissante des gisements; c’est plutôt une série de facteurs où l'impact environnemental augmente dans le temps. On peut simplifier l'image générale de l'évolution des gisements d’hydrocarbures au cours du dernier siècle:
- gisements conventionnels en milieu terrestre
- gisements conventionnels en milieu marin
- gisements marginaux: pétrole dégradé (sables bitumineux), roches très peu perméables, gisements petits avec un réservoir fragmenté (gisements où le pétrole/gaz est dans des petits réseaux de fractures, etc.)
- gisements non-conventionnels ou gisements de roche-mère (shales très imperméable inexploitables autrement qu'en fracturant toute la masse rocheuse qui emprisonne les microbulles).
Le coûts d'extraction augmentent avec le recours à des techniques de plus en plus invasives: du simple forage avec pompe à piston classique on passe à des techniques de stimulation plus coûteuses en énergie (vapeur pour mobiliser le pétrole visqueux des sables bitumineux), stimulation chimique (acide concentré pour élargir la fissuration), fracturation hydraulique dans certains gisements marginaux ainsi que les dans tous les gisements d’hydrocarbures de roche-mère.
Il est primordial de considérer le facteur EROI : c'est l'énergie retournée dans une exploitation par rapport à ensemble des énergies dépensées pour arriver à extraire (exploration, forage, production). On pouvait extraire entre 100 et 1200 barils de pétrole au début du 20e siècle en ne consommant que l'équivalent d’un baril (carburant total requis pour le forage, le pompage, le traitement et le transport du pétrole extrait). Un EROI de 100 est chose révolue depuis longtemps. La qualité décroissante des gisements restants, l'obligation d'aller plus profond sous terre, plus loin, en mer, etc. ont fait baisser l'EROI tout au long du siècle dernier. La valeur moyenne en 1972 était rendue à 20. L'EROI est maintenant particulièrement bas pour les derniers gisements mis en production: une valeur aussi faible que 5 dans la mise en production de gisements marginaux et de gisements de roche-mère dans le shale pour la période 2005 - 2012.
Ce sont les deux chocs pétroliers à trente ans d'intervalle (voir fig. 4, 1980 et 2010) où le prix du baril a dépassé pendant quelques années 100U$ qui ont mené à explorer et à mettre en production des gisements de plus en plus marginaux.

Figure 4  Évolution historique du prix du pétrole en dollars constants (source Holodny 2016).

Un EROI bas signifie qu’il faut recourir à des techniques envahissantes, coûteuses et polluantes pour un rendement devenu marginal. À une valeur de 3 (consommer une unité d'énergie pour en produire trois) le bénéfice brut d'extraire la ressource est presqu'annulé par les coûts d'exploitation.  En même temps l'impact environnemental est maximal, car il est beaucoup plus étendu (fig. 5) pour chaque unité de substance utile produite.  Si l'investissement économique avait à quantifier l'ensemble des coûts environnementaux au même titre que les coûts bruts d'exploitation, on arriverait vite à la conclusion qu'il n'y a aucun bénéfice net pour la société dans les gisements marginaux et dans les gisements de roche-mère. C'est d'ailleurs à cette conclusion qu'en est arrivée l'Étude du BAPE sur la question du gaz de schiste en 2014. Anticosti aurait été un gisement encore plus déficitaire, avant même d'ajouter les coûts environnementaux.

Figure 5  Grandes différence de volumes de roc impliqué dans les gisements conventionnels VS non-conventionnels (adapté de BC Petroleum & Natural Gas Geoscience).    

Le Québec arrive bien tardivement dans l'histoire pour s'insérer parmi les régions productrices d'hydrocarbures et il est déjà trop tard selon bien des économistes pour profiter du dernier pic pétrolier qui n'aura duré qu'une décennie comme le précédent pic (fig. 4, périodes 1973-84  et 2004-2014). Il y a déjà sur terre beaucoup trop de régions hypothéquées par l’extraction de pétrole et de gaz. La moitié au moins des réserves dans ces exploitations actives devrait rester sous terre pour rencontrer les objectifs de la lutte aux changements climatiques. Même quand les gisements existants seront fermés, ils contribueront toujours par leurs fuites à la dégradation de l’atmosphère et de l’eau souterraine. Il est illogique de penser ouvrir de nouvelles régions d’exploitation, surtout avec des cas de gisements marginaux et de gisements non conventionnels.
La valeur élevée au baril (>100U$) est très probablement chose du passé, car la demande stagnera et déclinera selon bien des spécialistes dans un avenir très prochain. Les conditions géologiques au Québec ne permettraient hypothétiquement que de démarrer des productions marginales, celles avec un EROI très faible, celles aussi où les coûts environnementaux encore très mal comptabilisés seraient très élevés. On commence à peine ailleurs à mesurer le coût des puits abandonnés. Les fuites de ces anciens puits constitueront encore longtemps des casse-têtes insurmontables. On a révisé tout récemment (GIEC 2013) à 86 la valeur du potentiel de réchauffement climatique du méthane. C'est encore plus récemment qu'on a commencé à publier des données sur la proportion des puits qui laissent fuir du gaz. Ces fuites affectent tous les types de puits sans exception: les sites d'exploration (ex. cas du Québec), les sites de stockage (étude D.R Michanowicz et al. 2017) et les sites de production. L'impact de ces émissions de gaz va devoir tôt ou tard être pris en compte à son vrai coût.
Bien des chercheurs reconnus estiment que l'impact environnemental des puits dans les gisements marginaux et dans les gisements de roche-mère vont dépasser les impacts des gisements conventionnels. Cela tient à trois éléments nouveaux: 1) les techniques de stimulation et de fracturation nécessitent des quantités considérables de produits chimiques à injecter dans le roc. Une partie encore inconnue de ces substances va remonter lentement vers l'écosystème de surface (les nappes phréatiques, les sols, l'atmosphère).  2) Le milieu géologique est fortement modifié de façon irréversible par la fracturation hydraulique; cette modification est essentiellement une augmentation très considérable de la perméabilité du milieu, par conséquent des voies de circulation pour les fluides (gaz et liquides).  3) Les taux de récupération des hydrocarbures sont très bas dans les gisements marginaux et dans les gisements de roche-mères (1 à 2% pour le pétrole -  8 à 15% pour le gaz); les hydrocarbures encore en place à la fermeture des puits finiront à moyen terme (10 à 50 ans) par trouver des voies vers le haut, par les puits corrodés et par le réseau de la fracturation naturelle.
Il y a plusieurs études qui montrent des effets sur la santé des populations et des écosystèmes voisins des puits des gisements non conventionnels, mais on connait encore très mal l'ampleur des impacts réels de ces contaminations, car elles ne surviendront principalement qu'après l'abandon des puits.