Gaz de shale 101

Tweeter

Gaz de Shale

Le gaz de shale est un gaz naturel emmagasiné dans les roches qui sont riches en matières organiques comme le shale argileux de couleur sombre. Les shales sont souvent à la fois les roches sources et le réservoir pour le gaz naturel, qui est emmagasiné de trois façons:

• adsorbé sur la matière insoluble, le kérogène organique qui forme un film moléculaire ou atomique
• piégé dans les pores des sédiments à grains fins intercalées avec des shales un peu comme les réservoirs classiques
• confiné dans les fractures au sein même du shale

Les shales riches en matière organique, qui ont traditionnellement été considérés comme roche source et roche couverture pour les réservoirs d'hydrocarbures, sont maintenant considérés comme des roches réservoirs. Contrairement à un réservoir conventionnel de pétrole et de gaz, dans lequel le mécanisme de piégeage limite l'ampleur de l'accumulation, les shales peuvent être une couche continue de roche contenant des hydrocarbures, souvent répartie sur une large zone. Le succès du gaz de shale aux États-Unis a non seulement démontré sa commercialisation, mais a également jeté les bases et accélérer son développement au Canada. Le développement du gaz de shale émerge dans le nord de la C-B et est en train d'émerger dans les basses-terres du Saint-Laurent au Québec.

Forage du gaz de shale

Bien que le gaz de shale a été une ressource connue depuis longtemps, la production de ces formations n'avait été que très légèrement rentable économiquement, jusqu'à l'évolution relativement récente dans les techniques de forage horizontal et la complétion utilisant la fracturation hydraulique.

Les techniques innovatrices de forage horizontal ont été la clé de l'élaboration des réservoirs non conventionnels. Comparativement à des puits verticaux, le forage horizontal augmente de manière significative l'exposition du puits à la formation d'hydrocarbures. Non seulement les taux de production initiaux sont plus élevé, mais plus de puits peuvent être forés à partir d'un seul pavé de forage, réduisant ainsi les coûts de forage de surface et l'impact. Cependant, même avec une plus grande surface de contact au sein de la roche de shale et les fractures, les puits horizontaux ne donnent pas nécessairement des taux de production commerciaux étant donné l'étroitesse relative des fractures naturelles dans le shale.

La fracturation hydraulique à base d'eau a été un processus clé des complétions pour améliorer la production et le rendement économique. Le processus consiste à pomper de grands volumes d'eau douce ou eau "slick" à haute pression dans la formation. L'eau "slick" est un mélange d'eau douce et de sable léger comme agent de soutènement. L'agent de soutènement prévient la fermeture des fractures nouvellement formées. Les fissures de faible perméabilité du shale sont ouvertes, créant ainsi des canaux plus perméables par lesquels le gaz peut circuler. Les fractures se trouvant le trouvant les plus près du trou de forage peuvent être aussi grandes que .30 cm à .65 cm de large. Les fracturations à base d'eau se sont révélées être compatibles avec la faible perméabilité des shales et coûtent généralement moins que les fracturations à base de gel, tout en offrant des taux de production comparables et des fractures durables.

Visionnez ce qu'est le Forage Horizontal

Le forage et la production du gaz de shale sont très semblables à ceux des réservoirs de gaz naturel conventionnel, mais en raison d'un manque de perméabilité, le gaz de shale a presque toujours besoin d'une stimulation par fracturation et nécessite souvent des densités plus élevées de puits pour une région donnée.

Une approche qui est largement appliquée dans le développement du gaz de shale est la technologie de Packers Plus StackFrac^tm.

Cette technologie unique permet la fracturation à étapes multiples tout le long d'un puits horizontal. En employant des joints en caoutchouc en forme de pneus qui séparent le trou de forage en plusieurs segments ou zones, chaque zone est fracturée séparément.

Le processus améliore la concentration et le confinement d'une fracturation au sein de la formation. Comparativement à un processus standard de complétion où un processus répété de perforation et de stimulation doit être exécuté pour atteindre des fracturations optimales à travers le trou complet de forage, le processus StackFrac^tm est moins coûteux et offre des taux équivalents ou meilleurs pour la production par rapport aux méthodes standards de complétion.

Une opération StackFrac^tm commence par l'insertion d'une gaine d'acier dans le puits horizontal. La stimulation commence au pied du puits de forage horizontal et les étapes de fracturation sont décalées vers le haut le long du revêtement.

Schistes d'Utica

Les schistes d'Utica sont un membre du Groupe Ordovicien de Trenton. Ces schistes noirs très organiques sont la roche source pour l'accumulation du pétrole et du gaz dans la région. Les schistes d'Utica ont été déposé sur le dessus de la rivière Noire Trenton par-dessus les failles abruptes qui ont été créés au cours de la formation de la vallée du Saint-Laurent. Les schistes d'Utica ont été déposés abondamment dans le bassin des Appalaches. Après le dépôt, le front des Appalaches empiéte dans un grand arc SO-NE qui forme aujourd'hui la limite SE de la plaine du Saint-Laurent. (Rapport Ross Smith)

La région des basses terres du Saint-Laurent est une plaine relativement plate parsemée de fermes et de villages le long du fleuve Saint-Laurent entre Québec et Montréal. Les traits topographiques à grande échelle sont le résultat d'altération sous-aériennes et d'érosion par les rivières des roches sédimentaires paléozoïques quasiment plates de la plaine, qui comprend le grès, les carbonates et les shales.

Les schistes d'Utica sont prédominants dans la région. Les schistes peuvent être épais de 200 mètres dans certaines régions et atteindre une profondeur maximale de 2800 mètres. La limite de la formation des schistes d'Utica au nord est parallèle au fleuve Saint-Laurent où les shales affleurent. Vers le sud et le sud-est les schistes deviennent discontinus avec les Appalaches.