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Système d'extraction en ligne et analyse des phytosanitaires dans l'eau - laboratoires du BRGM (Orléans, 2009). © BRGM - Didier Depoorter

Gaz et huile de schiste : une méthode pour tracer l’eau issue des forages

21.11.2014
Des chercheurs de l’université de Duke aux Etats-Unis et du BRGM ont mis au point une méthode pour tracer les fluides issus de la fracturation hydraulique dans l’environnement.

L’université de Duke (Caroline du Nord, Etats-Unis) et le BRGM ont uni leurs compétences dans le cadre d’un projet scientifique afin d’étudier les impacts environnementaux de l’exploitation des gaz et huiles de schiste.

Cette collaboration vient d’aboutir à la mise au point d’une méthode de traçage dans l’environnement des fluides issus de la fracturation hydraulique. Il s’agit d’une découverte importante puisqu’elle permet de distinguer les eaux issues de cette technique non conventionnelle de forage des autres eaux présentes dans l’environnement, y compris les eaux usées liées aux forages classiques pour l’exploitation du pétrole et du gaz.

Les résultats de ces travaux ont déjà fait l’objet d’une publication, au mois d’octobre 2014, dans la revue internationale de rang A Environmental Science and Technology*.

Tracer les fluides issus de la fracturation hydraulique pour évaluer les risques de contamination

Le risque de contamination de l’environnement par l’eau issue des opérations de forages fait partie des préoccupations les plus fortes concernant la technique de la fracturation hydraulique, largement répandue aux Etats-Unis pour l’exploitation des gaz et huiles de schiste.

Dans le cadre d’un forage classique pour le pétrole ou le gaz, les hydrocarbures exploités se situent dans un réservoir au sein duquel il est possible de puiser directement. Dans le cas du gaz et du pétrole dits "non conventionnels", les hydrocarbures se trouvent piégés au sein de la roche-mère. Pour les en extraire, il est nécessaire de fracturer la roche. Cette opération se réalise par injection d’eau sous pression, mélangée à du sable et à de nombreux additifs.

Le traçage des eaux issues de ces forages doit permettre d’évaluer les impacts de ces derniers, et de différencier une éventuelle contamination par les puits d’exploitation des hydrocarbures de roche-mère d’autres sources possibles de pollution.

Des traceurs spécifiques des eaux issues de la fracturation hydraulique

Sur deux terrains de recherche aux USA, en Virginie et en Pennsylvanie, totalisant une cinquantaine de puits, les chercheurs de l’université de Duke et du BRGM ont mis en évidence des signatures isotopiques du lithium et du bore spécifiques aux fluides remontés des forages utilisant la fracturation hydraulique.

Au cours de leur circulation dans la roche-mère fracturée, les eaux se chargent en éléments présents dans les minéraux argileux des schistes. Les scientifiques utilisent les compositions isotopiques de ces éléments comme traceurs pour distinguer et quantifier les fluides de fracturation éventuellement présents dans l’environnement.

Une collaboration de plusieurs années entre le BRGM et l’université de Duke

Cette découverte est le fruit d’une collaboration de longue date du BRGM avec le Professeur Avner Vengosh de l’université de Duke, réactivée en 2013 par son séjour d’un mois au BRGM, financé sur fonds Carnot.

Le BRGM a contribué à l’étude sur fonds propres, dans le cadre de son programme scientifique "Traceurs isotopiques et datations géochronologiques". Ses équipes ont analysé les isotopes du lithium, thématique pour laquelle l’équipe de la direction Laboratoires est particulièrement reconnue.

Les équipes de l’université de Duke ont analysé les isotopes du Bore. La participation de l’université de Duke à l’étude a été financée par la National Science Foundation (NSF).

La collaboration entre l’université de Duke et le BRGM se poursuit, à travers l’encadrement conjoint d’une thèse sur les impacts environnementaux de l’exploitation des ressources de gaz non conventionnelles.

POUR ALLER PLUS LOIN

Accéder au site de la revue Environmental Science and Technology

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RÉFÉRENCE DE L'ARTICLE

*”New Tracers Identify Hydraulic Fracturing Fluids and Accidental Releases from Oil and Gas Operations”, N. R. Warner, T. H. Darrah, R. B. Jackson, R. Millot, W. Kloppmann, and A. Vengosh, Environmental Science and Technology, 20 octobre 2014.

BRGM - 3 avenue Claude-Guillemin - BP 36009 45060 Orléans Cedex 2 - France Tél. : +33 (0)2 38 64 34 34