La fracturation hydraulique ou fracking est une méthode de forage utilisée pour extraire le gaz naturel ou d'autres hydrocarbures qui sont enfermés dans des roches à faible porosité et perméabilité. Le processus est assez simple à expliquer : Des fluidess sont pompés dans un puits foré dans une formation afin de fracturer la roche qui contient le combustible fossile. Cela introduit des fissures et des crevasses dans les roches, créant des endroits qui permettent aux combustibles d'être extraites plus simplement. Cela rend économiquement viables des gisements qui étaient auparavant trop chers à extraire.[1]

Figure 1. Une carte des gisements de gaz et d'huile de schiste. La fracturation hydraulique peut faciliter l'extraction des combustibles de ces gisements.[2]

Procédé de fracturation

La fracturation est utilisée pour simplifier l'extraction du pétrole et du gaz naturel dans les roches poreuses et perméables en stimulant l'écoulement du fluide.[3] Étant donné que le pétrole et le gaz naturel non conventionnelle sont souvent piégés à l'intérieur de roches poreuses à faible perméabilité, comme le schiste, des chemins doivent être créés manuellement pour que les fluides s'écoulent à travers la roche et dans le puits.[3] Avant l'utilisation répandue de la fracturation hydraulique, les entreprises de forage foraient plusieurs puits dans la roche afin de libérer le pétrole et le gaz qui y sont piégés. Cependant, cette méthode n'est pas efficace car les puits ne couvrent pas un grand volume de la roche. La fracturation hydraulique est une solution à ce problème, et elle est effectuée après le processus de forage.

Figure 2. Diagramme d'un puits fracturé.[4]

Pour fracturer le puits, un fluide appelé fluide de fracturation est pompé dans un puits de forage, créant une pression suffisante pour fracturer la roche. Étant donné que la fracturation est un procédé utilisé pour des puits déjà forés, elle peut être utilisée juste après le forage du puits, ou pour revitaliser un puits usé. En général, ces puits sont forés de manière directionnelle ou horizontale pour augmenter encore la surface de la roche contenant le pétrole ou le gaz que le puits de forage touche. Ce fluide est principalement de l'eau contenant des produits chimiques et du sable, bien que le type et la quantité spécifiques de ces produits chimiques puissent varier.[5] Le sable contenu dans le fluide est l'"agent de soutènement" et maintient ouvertes les fissures qui se forment afin que le pétrole ou le gaz puisse s'échapper.[3]

L'injection de ce fluide brise une petite partie de la roche qui entoure chaque puits. Cela augmente ensuite le volume de roche dont on peut extraire du gaz ou du pétrole en multipliant les petites fissures dans la roche.

Impacts environnementaux

La fracturation hydraulique est un procédé extrêmement efficace qui permet une meilleure extraction du gaz naturel et du pétrole. Le problème le plus important pour l'environnement est la combustion du gaz naturel, qui entraîne une augmentation des niveaux de dioxyde de carbone dans l'atmosphère. La fracturation hydraulique est l'une des techniques qui permettent aux humains d'extraire davantage de carbone de la croute de la planète et de changer le climat.

En termes d'extraction de ressources, comme pour toute méthode d'extraction de matériaux, il existe plusieurs préoccupations environnementales qui y sont associées. Ces préoccupations concernent principalement la quantité d'eau nécessaire pour fracturer un puits, ainsi que la contamination de l'eau par des produits chimiques potentiellement dangereux contenus dans le fluide de fracturation. Certains affirment que la perturbation sismique est un effet secondaire potentiel mais non prouvé. Outre les effets secondaires négatifs de la fracturation, il existe également des avantages potentiels. L'un de ces avantages est la réduction de la surface terrestre nécessaire pour extraire le pétrole d'une roche. Avant que la fracturation ne commence à être utilisée, il fallait creuser un grand nombre de puits de surface pour accéder au pétrole ou au gaz.

Utilisation de l'eau

Le processus de fracturation hydraulique nécessite une quantité importante d'eau. Certaines sources indiquent qu'un puits nécessite entre 7 570 000 et 37 854 000 litres (ou entre 2 et 10 millions de gallons) d'eau.[6] En outre, cette eau doit parfois être transportée par de grandes flottes de camions jusqu'au site de forage, ce qui contribue aux émissions de dioxyde de carbone.

Produits chimiques de fracturation

Une autre préoccupation associée à la fracturation hydraulique concerne les produits chimiques contenus dans le fluide de fracturation. Ces produits chimiques peuvent inclure le radium, le plomb, l'uranium et le mercure, entre autres.[6] L'une des préoccupations est que les fluides issus des opérations de fracturation pourraient s'échapper des puits et contaminer les réserves d'eau potable. De nombreuses grandes entreprises de fracturation refusent de révéler les mélanges exacts de produits chimiques qu'elles utilisent. Les opposants à la fracturation affirment que c'est parce que les produits chimiques sont extrêmement dangereux, tandis que les partisans de la fracturation affirment que les formules sont des secrets industriels et que le fait de garder secrète la composition exacte permet aux entreprises de conserver un avantage concurrentiel.[7]

Contamination de l'eau potable

Un autre problème lié à l'eau et à la fracturation hydraulique est le risque de contamination. Certaines photos et vidéos montrent des propriétaires capables de mettre le feu à l'eau du robinet en raison de la présence de gaz naturel dans la nappe phréatique d'où est extraite l'eau. Lorsque le robinet est ouvert, le gaz est libéré en même temps que l'eau. Bien que le gaz naturel soit présent dans les nappes phréatiques avant l'extraction, il existe de rares cas où la présence de gaz naturel dans l'eau du robinet résulte de la fracturation.[8] Lorsque cela se produit, c'est le résultat de l'exploitation accidentelle de formations gazières non rentables. Le gaz peut s'échapper de ces formations avant qu'elles ne soient correctement coffrées et le gaz peut pénétrer dans les eaux souterraines. De même, si la prospection n'est pas effectuée correctement, une formation gazière où le gaz n'est pas contenu par une roche de couverture imperméable peut être fracturée, ce qui entraîne une fuite de gaz.

Dans l'ensemble, un tubage de puits approprié réduit le risque de contamination de l'eau par des fuites de gaz, des produits chimiques provenant du fluide de fracturation ou des hydrocarbures en excès, qui pourraient pénétrer dans les réserves d'eau souterraine. Cependant, les produits chimiques peuvent s'infiltrer dans les eaux souterraines à partir des bassins de rétention des eaux usées.

Perturbation sismique

Certains affirment que la fracturation hydraulique provoque une augmentation de l'activité sismique. Bien que des cas de ce genre aient été enregistrés, seul un incident confirmé était dû à la fracturation hydraulique. Le plus souvent, la perturbation sismique est causée par l'évacuation des eaux usées et les événements provoqués sont connus sous le nom d'événements sismiques induits.[9] Pour éliminer les eaux usées non potables, les entreprises les injectent dans des formations rocheuses poreuses et perméables du sous-sol. Cela crée un différentiel de pression de fluide, provoquant un écoulement, afin que l'eau puisse remplir l'espace vide dans la roche. L'injection d'eau augmente la pression interstitielle et peut graisser les failles, entraînant une augmentation de l'activité sismique. Il est important de noter que cela se produit à de faibles pressions, et non aux pressions élevées de la fracturation.

Références

  1. What is Fracking. (July 2, 2015). What is Fracking? [Online]. Available: http://www.what-is-fracking.com/what-is-hydraulic-fracturing/#
  2. Wikimedia Commons. (June 16, 2015). EIA World Shale Deposits [Online]. Available: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:EIA_World_Shale_Gas_Map.jpg#/media/File:EIA_World_Shale_Gas_Map.jpg
  3. 3,0 3,1 et 3,2 Alberta Energy Regulator. (July 2, 2015). Hydraulic Fracturing [Online]. Available: https://www.aer.ca/about-aer/spotlight-on/unconventional-regulatory-framework/what-is-hydraulic-fracturing
  4. Wikimedia Commons. (July 2, 2015). Illustration of hydraulic fracturing and related activities [Online]. Available: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Hydraulic_Fracturing-Related_Activities.jpg#/media/File:Hydraulic_Fracturing-Related_Activities.jpg
  5. FracFocus. (July 2, 2015). Hydraulic Fracturing [Online]. Available: https://fracfocus.org/hydraulic-fracturing-how-it-works/hydraulic-fracturing-process
  6. 6,0 et 6,1 Earth Works. (July 2, 2015). Hydraulic Fracturing [Online]. Available: http://www.earthworksaction.org/issues/detail/hydraulic_fracturing_101#.VZLZiflViko
  7. FracFocus. (July 2, 2015). Chemical Use in Hydraulic Fracturing [Online]. Available: https://fracfocus.org/water-protection/drilling-usage
  8. S.Osborn,A.Vengosh,N.Warner, R.Jackson. (July 2, 2015). Methane contamination of drinking water accompanying gas-well drilling and hydraulic fracturing" [Online]. Available: http://www.pnas.org/content/108/20/8172.full.pdf
  9. Joe Hoffman. (July 2, 2015). Potential Health and Environmental Effects of Hydrofracking [Online]. Available: http://serc.carleton.edu/NAGTWorkshops/health/case_studies/hydrofracking_w.html