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Risques pour les ressources en eau souterraine
face au développement des hydrocarbures
René Lefebvre
Professeur à l’INRS
28e Entretiens Jacques Cartier 2015, Colloque no 15
Ressources en eau et en énergie souterraines face au changement climatique
Chambéry, France, 2-3 décembre 2015
• La production d’hydrocarbures
• Mécanismes potentiels de contamination de
l’eau souterraine
• Le débat sur le développement des
hydrocarbures au Québec
• Perspective et avenues de recherche
Contenu
• Le développement des hydrocarbures,
conventionnels ou non conventionnels,
implique des risques environnementaux:
– Contamination de l’eau de surface et souterraine
– Utilisation des ressources en eau
– Émissions de gaz à effet de serre (GES)
– Effets sur le territoire et la sismicité
– Effets sur la qualité de vie et la santé
• Cette présentation se concentre sur les
effets potentiels sur l’eau souterraine
Contexte
Source: Office national de l’énergie, 2009. L’ABC du gaz de schistes au Canada.
Gaz de shale en Amérique du Nord
Barnett
Marcellus
Utica
Montney Macasty
Source: Commission du BAPE, DB30, Octobre 2010.
Schéma des étapes dans la vie d’un puits.
Opérations pétrolières
Levés
sismiques
Site de
forage
Forage Complétion
et fracturation
du puits
Installations
Production
Réhabilitation
MIT (2011)
Connaissance géologique
Via
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Connaissances et « réserves »
Gaz de shale
au Québec Te
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Opération de fracturation hydraulique
Source: API, 2010. Hydraulic Fracturing:
Unlocking America’s Natural Gas Resources
Sites de forages horizontaux multiples
“Empreintes” en surface et en profondeur htt
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Puits pétroliers et aquifères
Source : Conseil des académies canadiennes (2014)
Eau douce
(200 m ?)
Réservoir
pétrolier
à 700-1500 m
Zone
intermédiaire
(500-700 m)
Aquifère : 50 m
Le schéma n’est pas à
l’échelle
Source : Conseil des académies canadiennes (2014)
Mécanismes de contamination
2) Fuites à travers
le puits pétrolier
3) Migration par des
voies préférentielles:
- Fractures ou failles
- Puits pétroliers
1) Déversements en surface
Le schéma
n’est pas à
l’échelle
Déversements de liquides en surface
• Mécanisme le plus probable d’émission
• Impact dépend de la vulnérabilité de l’aquifère et de la nature des fluides émis
• La nature de l’aquifère (poreux, fracturé) va influencer la migration d’un panache dissous et la décontamination de la zone source
• Mesures simples de mitigation du risque :
– Règlementation rigoureuse
– Sites de forage en zones moins vulnérables
– Gestion rigoureuse des fluides et réservoirs
– Mesures limitant la migration en surface (bermes et membranes entourant le site de forage)
Perte d’intégrité des puits pétroliers
• Mécanisme le plus préoccupant d’émission
• L’intégrité des puits est un défi technologique
• Le gaz naturel est plus susceptible de migrer
• L’impact potentiel est encore mal compris
• Mesures de mitigation du risque :
– Règlementation rigoureuse
– Adhésion aux meilleures pratiques
– Inspections des sites de forage
– Surveillance (monitoring) de l’eau souterraine
(exigée rarement et depuis peu de temps)
Migration via des puits pétroliers
• Mécanisme potentiel – incidents connus de
communication durant la fracturation
• Impact dépend de l’état du puits existant (en
opération ou fermé) et de l’émission de fluides
• La probabilité de communication entre des puits
fracturés et des puits existants augmente avec
l’intensité de l’exploitation des hydrocarbures
• Mesures de mitigation du risque :
– Règlementation rigoureuse
– Inventaire des puits existants et de leur état
– Distances minimales entre la fracturation et les puits
Voies de migration naturelles
• Mécanisme controversé d’émission
• Quelques cas connus de migration rapide
mais le potentiel semble être à long terme et
pourrait impliquer un effet cumulatif
• Le potentiel de migration de fluides vers les
aquifères à partir des shales est mal compris
• Travaux limités à la simulation numérique
• Les méthodes d’évaluation du risque, de
surveillance des aquifère et de mitigation
doivent être développées
Cloutier et al. (2014)
Plate-forme
Contextes géologiques du Québec
Gaz de shale
150 km
Huile de shale
5 km
10 km
Socle Carbonates
Couverture
Appalaches
Monteregian dyke
Contexte géologique du Shale Utica
Source: Séjourné et al. (2013). Dossier public CGC 7338.
5 km
10 km
Socle Précambrien Carbonates
Utica
Couverture
Appalaches
Exploration pour le gaz de shale
Puits pour le
gaz de shale
(non fracturé)
Séjourné et al. (2013)
Puits d’exploration
conventionnel Région avec
un potentiel
Puits pour le
gaz de shale
(fracturé)
Étude de la
CGC
Qualité de l’eau potable; ressources en eau;
gestion des déchets; qualité de l’air; émission
de gaz à effet de serre (GES); risques techno-
logiques et sismiques; écosystèmes sensibles;
nuisances; paysages; terres agricoles; zones
habitées; sécurité énergétique du Québec;
redevances; revenus fiscaux et de taxation;
emplois et main-d'œuvre; coûts sociaux et
environnementaux; nationalisation; cadre légal;
implication populaire et municipale; contrôle
environnemental et surveillance…
Inquiétudes environnementales (BAPE, 2011)
Ampleur de la protestation
Source: Lamontagne (2012).
• 30 groupes de protestation
locaux (municipaux ou par
bassin-versant).
• 3 groupes de protestation
provinciaux.
• 63 municipalités ont annoncé
des motions restreignant les
activités (forages, transport
de produits chimiques,
fracturation, injection). Le
forage d’un puits à Haldimand
(Gaspé) a été arrêté par un
règlement municipal.
• 2009: budget de mars – loi hydrocarbures promise pour 2010
• 2010: échec de la tournée d’information à l’été 2010
• Automne 2010: recommandations du BAPE sur le gaz de shale:
– Faire une évaluation environnementale stratégique (ÉES)
– Impliquer communautés et aménagement du territoire
– Soumettre les projets à une consultation publique
• 2011 à la fin 2013: Travaux du Comité de l’ÉES:
– Évaluation des impacts économiques et environnementaux,
définir la réglementation, proposer des « observatoires »
– Moratoire sur la fracturation pendant l’ÉES
• 2014: consultation du BAPE sur le rapport de l’ÉES
• 2014: RPEP du MDDELCC encadrant l’industrie pétrolière
• 2014-2015: ÉES globale sur les hydrocarbures et sur Anticosti
• ?: Nouvelle loi sur les hydrocarbures du MERN
Débat publique sur le gaz de shale
• Le développement des hydrocarbures non
conventionnels est une activité récente et qui
soulève des préoccupations dans la population
• Les connaissances scientifiques sur les impacts
environnementaux potentiels sont limitées
• Les cadres réglementaires et la gouvernance
doivent être adaptés et basés sur la
connaissance scientifique
• Les travaux scientifiques doivent éclairer les
débats publiques sur les enjeux des ressources
non conventionnelles d’hydrocarbures
Perspective
• Intégrité à long terme des puits pétroliers
• Mécanismes de migration des fluides entre les réservoirs de shale et les aquifères
• Monitoring des aquifères adapté aux niveaux des sites de forage et à l’échelle régionale
• Définition de la qualité naturelle de l’eau souterraine et détection des effets anthropiques
• Compréhension de l’impact du méthane sur la qualité de l’eau souterraine
• Cadres pour l’évaluation du risque pour les aquifères et l’évaluation des effets cumulatifs à long terme aux échelles régionale et locale
Certaines avenues de recherche…