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Tableau 4 : Tableau de l'inventaire des matériels et matériaux pour le gaz de schiste
Etapes
Préparation du site
Aménagement du site
Estimation de la
quantité de
biomasse
végétale
humide retirée
Géomembrane
Revêtement
tôle
Réservoir
citerne de
gazole amovible
Construction des routes
Dimension
Quantité,
Masse,
Surface ou
Volume
Terres cultivées : proche de 0t sur
un ha
Garrigues : 29,6t sur un ha
Forêt : 56t sur un ha
Caractéristiques
7 500m² de membrane
31,5 tonnes
Géomembrane bitumeuse
TM300 ES1
Masse surfacique : 4,2kg/m²
5 625m² de revêtement
22,8 tonnes
Tôle grain de riz en
aluminium
Epaisseur de 1,5mm
Masse volumique de
l’aluminium : 2 700kg/m3
Camion-citerne de capacité
40m3 de gasoil
1
Remarques/Explications
La quantité de biomasse végétale retirée lors de la
préparation du site est calculée suivant le principe de
calcul explicité sur le site internet.
Longueur : 1 450m
Largeur : 5m
Surface : 7 700m²
Sable
5 647m3
9 047t
ρ(sable)=1602kg/m3
Gravier
24 665m3
39 464t
ρ(gravier)=1600kg/m3
Une géomembrane imperméabilisante est placée sur
les ¾ de la surface du site (de 1ha) afin d’éviter les
infiltrations d’eau polluée par le processus
d’extraction de gaz dans le sol.
Un revêtement en tôle est placé sur les ¾ de la surface
de la géomembrane afin de protéger d'autant
mieux le sol des infiltrations d'eau polluée et de
protéger la géomembrane des déchirures dues au
passage des engins de chantier sur celle-ci.
Le réservoir citerne est présent en permanence sur le
site afin de fournir en gazole les engins du chantier.
Les dimensions de la route sont déterminées grâce au
schéma indiquant la position arbitraire du puits de
gaz. La route est supposée de construction simple,
c’est-à-dire faite de sable et de gravier compactés.
La quantité de sable nécessaire à la construction de la
route est calculée en fonction de la bibliographie
d’une ACV faite par le Québec.
La quantité de gravier nécessaire à la construction de
la route est calculée en fonction de la bibliographie
d’une ACV faite par le Québec.
Forage
Bassin de ruissellement
Géomembrane
711,8m²
2990kg
Géomembrane bitumeuse
TM300 ES1
Masse surfacique : 4,2kg/m²
Gravier grossier de chantier
Epaisseur de la couche :
0,5cm
ρ(gravier)=1600kg/m3
Argile compactée
Epaisseur de la couche :
0,5m
ρ(argile)=2194kg/m3
Une géomembrane imperméabilisante est placée au
fond du bassin de ruissellement (en contact direct
avec l’eau) afin d’assurer son étanchéité.
Une couche de gravier au fond du bassin de
ruissellement, en-dessous de la géomembrane, est
placée afin de donner de la consistance au bassin.
174,3t
Structures en acier
L’étape de forage nécessite une installation
particulière. Une plateforme de forage est installée,
une structure faite d’acier avec une tour de forage,
soutenant le mécanisme de forage, les tiges de forage
et le trépan, système permettant de forer. Deux
génératrices sont utiles pour fournir l’énergie aux
tiges et au trépan pour percer la roche. Le calcul du
tonnage du matériel de forage est estimé à partir d’un
document de Foragaz indiquant le contenu d’une
structure de forage classique.
11,4 tonnes
Barrières, escaliers
Acier
11,4 tonnes
91 employés
1 conteneur
Un équipement de protection autour de la plateforme
de forage ainsi que des escaliers pour y accéder sont
nécessaires au bon fonctionnement du forage. Le
tonnage est estimé aussi à partir du document de
Foragaz.
91 employés sont présents sur le chantier au moment
du forage. Un conteneur repas est alors installé sur le
Couche de
gravier
305,9m3
489t
Couche d’argile
305,9m3
671t
Matériels de forage
Tour de forage,
couronne,
câbles de
forage,
plateforme
d’accrochage,
plateau de
roulement, tiges
de forage,
génératrices,
pompes
Equipement de
protection et
d’accès
Conteneur
confort
Une couche d’argile imperméabilisante au fond du
bassin de ruissellement, en-dessous de la couche de
gravier, est installée en complément de
l’imperméabilité de la géomembrane.
employés
Conteneurs
équipement
Acier
3 conteneurs
43,2t
Acier
Conteneur
station de
contrôle
18,2t
1 conteneur
Acier
Réservoir d’eau
claire
27m3
Cuve acier
Liquide de forage
Quantité
Stockage de
l’eau de forage
Composition
chimique du
liquide
Stockage des
produits
chimiques
5 000m3
Camions (système mobile)
20t de
polymères
7,5t de chlorure
chromique
45t de soude
1,25t de
bactéricides
67,5t de
bentonite
122 cuves
20m3
2,6m3
21,1m3
1,25m3
Camion-citerne de capacité
30m3
Type boues à eau de mer
ρ(polymères)= 1000kg/m3
ρ (chlorure
chromique)=2870kg/m3
ρ(soude)=2130gk/m3
ρ(bactéricides)=1000kg/m3
ρ(bentonite)=900kg/m3
chantier, permettant un certain confort pour les
employés se relayant toutes les 8 heures.
(Foragaz)
Ces conteneurs servent d’entrepôt pour l’équipement
de forage et les produits.
(Foragaz)
Ce conteneur sert de tour de contrôle du forage,
contenant le matériel de contrôle et accueillant le
personnel de contrôle.
(Foragaz)
Un réservoir d’eau claire est positionné sur le site et
rempli régulièrement pour nettoyer le matériel.
(Foragaz)
La quantité de liquide de forage est donnée par le
binôme 2.
L’eau de forage est acheminée par camion-citerne est
n’est pas stockée directement sur le site en tant
qu’eau claire. L’eau est directement utilisée.
Le liquide de forage est un mélange d’eau claire et de
substances chimiques apportant viscosité, capacité de
refroidissement du trépan et autres propriétés au
liquide de forage. Voici une liste non exhaustive des
principales substances chimiques contenues dans le
liquide de forage.
75m3
Cuve polyéthylène de
capacité 1m3
ρ(polyéthylène)
=950kg/m3
60kg
Les substances chimiques servant au liquide de forage
sont acheminées dans des cuves en polyéthylène,
elles-mêmes positionnées sur des camions semiremorques. Les cuves peuvent être stockées sur le
site.
Boues de forage
Quantité
Composition
chimique des
boues de forage
Stockage des
boues de forage
Tubage du puits
Tubes
4 000m3
4 800t
ρ(boues)
=1 200kg/m3
Baryum 14,34t
Manganèse 1,49t
Nickel 0,124t
Zinc 0,226t
Hydrocarbures pétrolés 0,224t
Eau 26% donc 1248t d’eaux usées
5 cuves
148t (un réservoir=29,6t)
Sur les 5 000m3 d’eau de forage injectés dans le puits,
seuls 4 000m3 au total remontent du puits : ce sont les
boues de forage. 1 000m3 sont donc perdus sous
forme de ruissellement (et arrivent dans le bassin de
ruissellement) ou s’infiltrent dans le sol au niveau du
puits de forage.
3
Ces 4 000m sont en partie recyclés et réutilisés tels
quels pour le forage d’autres puits.
Les boues de forage remontant sont concentrées en
produits chimiques. La liste des principales substances
chimiques contenues dans les boues de forage
sortantes est donnée ici.
(ACV Québec)
Cuves de 60m3
Acier
Les boues de forage sont stockées dans des cuves de
60m3 et un système de recyclage de ces boues permet
de les réutiliser pour d’autres forages de puits de gaz
de schiste.
(Foragaz, Penn State Extention)
Tube de surface : 150m et 0,76m
diamètre, 7,9mm épaisseur
Acier
ρ(acier)=8010kg/m3
Au fur et à mesure du forage du puits, des tubes en
acier sont placés dans le trou de forage afin de
consolider le puits. Ces tubes sont de 5 diamètres
différents, et sont insérés par portion de tube d’une
même longueur (15m pour un tube à la fois). 5 tailles
de canalisation différentes sont utilisées ici.
Les tailles de tubes, les longueurs et les diamètres
sont indiqués par le binôme 2.
Tubes intermédiaires :
- 300m longueur, 0,45m
diamètre, 7,9mm épaisseur
- 450m longueur, 0,34m
diamètre, 8,3mm épaisseur
- 600m longueur, 0,22m
diamètre, 7,9mm épaisseur
Tube de production : 4 903m et
0,18m diamètre, 8mm épaisseur
Ciment
Stockage du
ciment
Fracturation hydraulique
Liquide de fracturation
Caractéristiques
Stockage de
l’eau claire
281t au total
878m3
1317t
Ciment isolant
ρ(ciment)=1500kg/m3
88
Tank pneumatique de
capacité 10m3
90% eau
9,5% sable
0,5% additifs
334 camions pour un puits, soit
34 par fracturation
15 cuves
Composition
chimique du
liquide de
fracturation
50m3 d’additifs en tout
Pour les principaux : 47,6m3
14,6t de HCl
9,9t de
polyacrylamide
8,3t de 2-
12,3m3
8,8m3
8,5m3
Camion-citerne de capacité
30m3
+
Cuve en acier de capacité
80m3
0,5%
ρ(HCl)=1190kg/m3
ρ(polyacrylamide)=1129kg/
m3
ρ(2-butoxyéthanol et
isopropanol)=979kg/m3
ρ(chlorure de
Du ciment isolant est injecté dans les tubes et vient se
placer entre le tube en acier et la paroi rocheuse en
remontant à l’extérieur du tube sous l’effet de la
pression. Ce ciment permet d’obtenir un puits
étanche.
Le volume de ciment est indiqué par le binôme 2.
Le ciment utilisé pour isoler le puits est stocké dans
des tanks pneumatiques et est injecté au fur et à
mesure. Sa fabrication est faite en fonction des
besoins, mais le ciment arrive sur le site prêt à
l’emploi. Il n’est donc pas stocké sur le site.
10 000m3 sont utilisés pour faire
10 fracturations pour une seule production de puits. Il
y a donc
1 000m3 par fracturation utilisés.
Ceci est indiqué par le binôme 2.
Les cuves permettent de prévoir une réserve d’eau
claire pour la fracturation suivante.
Le liquide de fracturation hydraulique est composé de
plus de 200 substances chimiques. Seules les 8
principales sont prises en compte ici. Ces substances
apportent entre autres viscosité, changements de
propriétés physiques à haute pression et haute
température au liquide de fracturation.
Stockage des
produits
chimiques
Sable
Stockage du
sable
Eaux de reflux
Quantité
butoxyéthanolisopropanol
11,9t de chlorure de
potassium
5t de bentonite
4,6t d’Ethylène
glycol – propylène
glycol
1,3t de carbonate de
sodium
1,9t de persulfate
d’ammonium
50 cuves
950t
593m3
15 camions
6m3
5,6m3
4,3m3
1,1m3
1m3
potassium)=1980kg/m3
ρ(bentonite)=900kg/m3
ρ(Ethylène glycol et
propylène
glycol)=1080kg/m3
ρ(carbonade de sodium et
carbonate de potassium et
chlorure
d’ammonium)=1230kg/m3
ρ(persulfate
d’ammonium)=1900kg/m3
Cuve polyéthylène de
capacité 1m3
ρ(polyéthylène)
=950kg/m3
60kg
ρ(sable)
=1 602kg/m3
Semi-remorque silo de
capacité 42m3
6 000m3
Composition
/
/
Stockage des
eaux de reflux
1 200m3
18 tanks de 11,3t
Tank de boues
Acier
Les produits chimiques utilisés dans le liquide de
fracturation sont stockés dans des cuves en
polyéthylène. Les cuves sont transportées par des
semi-remorques.
Du sable est utilisé lors de la fracturation hydraulique
afin de garder les pores de la roches fracturées
ouverts et de permettre l’évacuation du gaz des
poches de gaz.
Ce sable est acheminé par semi-remorque sur le site,
où il y est stocké.
Sur les 10 000m3 d’eau de fracturation injectés dans le
puits, seuls 6 000m3 ressortent et sont traités. Ce sont
les eaux de reflux.
Cette valeur est indiquée par le binôme 3.
Il y a 15% de produits chimiques dans les eaux de
reflux. Ceux-ci ne sont pas détaillés ici car non
nécessaire pour l’étude du bilan.
Les eaux de reflux sont stockées pour un volume de
2x600m3 d’eau, l’équivalent de 2 remontées d’eau
pour 2 fracturations, afin d’avoir une réserve d’eau de
fracturation en avance.
Explosifs
Quantité
44kg soit 4,4kg par fracturation
Stockage
/
Traitement de l’eau de
reflux
Quantité
Procédé osmose
inverse
Développement/production
Pipelines
Quantité
TOTAL
Quantité de déchets verts
retirés
Des explosifs sont utilisés dans le processus de
fracturation, avant l’injection du liquide de
fracturation. Ces explosifs, amorcés, permettent de
créer des microfissures dans la roche, permettant à
l’eau de mieux s’infiltrer par la suite et de continuer la
fracturation de la roche.
Le stockage des explosifs est négligé de par la faible
masse de ceux-ci utilisés.
6 000m3
6t
100 modules RE 16040-SHN
de 60kg
0,028m3
0,226t
Acier
Vitesse du gaz jusqu’à
40km/h
Pression de 16 à 100 bars
75cm de diamètre, 1cm
d’épaisseur et 40m + 50m de
long
60% de l’eau injectée dans le puits remonte à la
surface.
Les valeurs du binôme 3 sont reprises ici.
Le procédé de traitement de l’eau pris en compte
pour le bilan est le procédé à osmose inverse.
Les valeurs de matériels nécessaires sont données par
le binôme 3.
Des pipelines sont positionnés à la sortie de la tête de
puits en fin de fracturation, allant jusqu’à la station de
traitement supposée positionnée à 40m du puits, sur
le site directement.
De 0 à 56t pour un ha
Quantité intrant
d’Aluminium
Quantité intrant acier
Quantité intrant
géomembrane
Quantité intrant de
polyéthylène à haute
densité (cuves de stockage
des produits chimiques)
Quantité intrant d’explosifs
Quantité intrant de gravier,
d’argile et de sable (pierres
de carrière)
Quantité intrant de ciment
(ciment Portland)
Quantité intrant de
produits chimiques pour le
liquide de forage
Quantité intrant de
produits chimiques pour le
liquide de fracturation
Quantité de déchets de
boues de forage (non
recyclées)
22,8t
1364t
31,5t + 3t
10t
0,044t
9 047t + 39 464t + 489t + 950t
1317t
20t de polymères
7,5t de chlorure chromique
45t de soude
1,25t de bactéricides
67,5t de bentonite
14,6t d’acide chlorhydrique
9,9t de polyacrylamide
8,3t de 2-butoxyéthanol - isopropanol
11,9t de chlorure de potassium
5t de bentonite
4,6t d’Ethylène glycol – propylène glycol
1,3t de carbonate de sodium
1,9t de persulfate d’ammonium
Eaux usées : 1 248t ou 1 248m3
4 800 – 1 248 = 3 552t de boues sèches à évacuer du site