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Gaz de shale et protection des aquifères

Shale de Saint-Edwidge-de-Clifton

Les gaz de shale communément appelés gaz de schiste proviennent de roches sédimentaires constituées de dépôts argileux très riches en matières organiques. Ces roches contiennent des réserves gazières dans leurs interstices formés par la porosité et les plans de litage de l’ancien dépôt marin. Ce sont des roches généralement peu perméables et peu compétentes. Elles deviennent plus perméables lorsqu’elles sont fracturées naturellement par les forces de tensions terrestres, près des zones de failles par exemple, ou encore artificiellement par fracturation hydraulique.

Au Québec, l’unité géologique du shale d’Utica présente dans les Basses Terres du Saint-Laurent peut être très épaisse de 50 à 640 mètres et atteindre des profondeurs entre 800 et 2500 mètres (Lavoie D. 2011). Les shales d’Utica présentent un potentiel gazier et sont généralement recouverts d’une autre unité de shale du groupe de Lorraine assurant une certaine protection aux aquifères sus-jacent.

Actuellement, l’exploitation des gaz de shale d’Utica nécessite donc d’augmenter la perméabilité du shale par une action de fracturation hydraulique. Je ne me pencherai pas ici sur toute la description de cette technologie, mais je regarderai plutôt l’aspect protection des aquifères. Vous trouverez au bas de cet article des références au sujet de la fracturation.

Les fuites des puits gaziers

L’industrie gazière et le gouvernement doivent identifier et contrôler les fuites de gaz autour de la tête des puits. Toutefois, les concentrations de gaz détectées en surface au pourtour d’un puits ne peuvent être une mesure de contrôle adéquate pour évaluer les risques environnementaux d’un puits de gaz. Elles seront tout au plus un indicateur posant l’exigence d’une inspection en profondeur du puits. Il faut comprendre qu’une fuite de gaz naturel provenant d’un puits d’extraction de gaz d’environ 1500 mètres de profondeur peut se dissiper dans des unités géologiques plus perméables bien avant d’arriver à la sortie en surface. Le tubage vertical d’environ 1500 mètres est un conduit scellé par une enveloppe de ciment permettant d’acheminer le débit de gaz provenant du puits horizontal auquel il est raccordé. En cas de bris de l’étanchéité, la concentration de la fuite de gaz initialement de 100% pourrait être dissipée dans l’eau souterraine de l’aquifère sus-jacent au shale de Lorraine. Cette dissipation dans les couches supérieures aux couches gazières pourrait faire en sorte de diminuer les concentrations qui s’échappent en surface jusqu’à des concentrations variant de trace à des concentrations en excès des normes environnementales sur la qualité de l’air ambiant.

Évidemment, vous aurez compris que cette partie du débit qui s’infiltre dans les autres couches géologiques et principalement aquifères, parce que plus perméables, n’émanera pas au pourtour du puits, mais bien plus loin et après des temps de parcours beaucoup plus longs. La contamination des aquifères est un processus lent et insidieux.

Une fuite au pourtour de la tête d’un puits d’extraction de gaz est une excellente raison de s’inquiéter de la protection des aquifères située au-dessus des schistes gaziers. Il y a ici conflit d’usage, les aquifères servent à alimenter la majorité des petites municipalités du Québec, il importe de protéger cette ressource. Il faut savoir que la majorité de ces captages d’eau potable ne nécessite pas de traitements exhaustifs comme pour les eaux de surfaces. Le déplacement des sources d’approvisionnement municipal en eau souterraine vers des sources d’eaux de surface entrainerait des coûts importants de construction et d’opération d’usine de traitements d’eau et de raccordement au réseau d’aqueduc existant.

Quel type de défectuosité regarder

L’article 24 du Règlement sur le pétrole, le gaz naturel et les réservoirs souterrains du Québec stipule ceci :
« Le titulaire de permis de forage de puits doit, lors des travaux de forage, s'assurer que les
tubages et la cimentation de ceux-ci :

  1. isolent tous les horizons géologiques rencontrés contenant de l'eau, de l'huile ou du gaz;
  2. préviennent la migration d'huile, de gaz ou d'eau d'un horizon géologique à un autre;
  3. supportent les contraintes d'éclatement, d'écrasement, de tension et toutes autres contraintes physiques auxquelles ils peuvent être soumis. »

Si la fuite n’est pas causée par une défectuosité du  tubage vertical et/ou de son scellement, elle sera probablement causée par une fracturation de la roche et/ou du scellement (coulis de ciment) au pourtour du tubage vertical servant d’accès au drain horizontal. Dans ce cas, les fissures devront être colmatées et si nécessaire, en cas d’échec, le puits devra être condamné, le tout dans les règles de l’art. L’origine des fuites de gaz doit donc être identifiée, idéalement sous la supervision d’une tierce partie et finalement par le ministère de l’Environnement (MDDELCC).

L’avancement des connaissances géologiques

Pour exploiter les gaz de shale, il faut un niveau de connaissance de la géologie et de l’hydrogéologie avec une emphase sur les connaissances structurales des unités géologique. Il faut entre autres, bien connaître le positionnement des failles, leurs types et l’intensité du réseau de fractures associées.  Il importe donc de continuer l’avancement de la cartographie des aquifères et des unités géologiques en plus d’améliorer les techniques de forage et d’extraction. Ainsi, l’exploitation des shales gazifières dans certains secteurs à proximité de réseaux de fractures naturelles, qu’elles soient actives ou inactives d’un point de vue géologique, pourra en être limitée.

Protéger les aquifères – ressource d’eau potable

La protection des aquifères et particulièrement ceux exploités par les municipalités pour l’approvisionnement en eau est une préoccupation grandissante pour les élus municipaux. En 2001, le Règlement sur le captage des eaux souterraines (RCES) avait amené les municipalités à définir les aires de protection et les indices de vulnérabilité DRASTIC des puits de captage d’eau souterraine. Les indices de vulnérabilité sont principalement définis de manière à protéger les puits de la contamination pouvant provenir de la surface. Donc, dans le cas d'exploitation des gaz de shale provenant de couches géologiques sous-jacentes aux aquifères, l'indice DRASTIC d'un puits situé à proximité pourrait s'avérer inadéquat. Par conséquent, il pourrait être judicieux de vérifier la vulnérabilité du puits, définie selon les exigences du RCES ou du nouveau règlement sur le prélèvement des eaux et leurs protection (RPEP), en fonction des sources de contamination en provenance de couches hydrogéologiques plus profondes. Une étude hydrogéologique pourrait s’avérer nécessaire afin d’identifier les risques et les distances à respecter pour une exploitation sécuritaire des gaz de shale.

N’hésitez pas à contacter PERRIER EXPERTS-CONSEILS afin de discuter de cette problématique avec un hydrogéologue. Perrier experts-conseils cumule plus de 20 ans d’expérience dans le domaine de la protection des aquifères, de la définition des aires de protection et des indices de vulnérabilité.

Philippe Perrier géo. M.Sc.
Hydrogéologue

Références
Schéma d’un puits de gaz.
Anatomy of a gas well
Fracturation hydraulique.
hydraulic fracturing national

Aquifers and Shales, article de la British Geological Survey
Shale d’Utica.
Le shale d'Utica - Contexte géologique
Cas de contamination par des des gaz de schiste
Des aquifères américains contaminés par des gaz de schiste
Mémoire du GRIES présenté aux audiences du BAPE sur les gaz de shale
Considération sur les eaux souterraines en liens avec les gaz de shale


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Dernière modification de cette page web: 8 mars, 2013