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

La production

d’hydrocarbures

Source: MIT, 2011. The Future of Natural Gas.

Types de ressources en hydrocarbures

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

Forage pétrolier (Marcellus, PA)

Opération de fracturation hydraulique

Sites de forages horizontaux multiples

“Empreintes” en surface et en profondeur htt

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Mécanismes potentiels de

contamination de l’eau souterraine

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

Le débat sur le développement des

hydrocarbures au Québec

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

Paysage typique des Basses-terres

Source: Lamontagne (2012).

Puits dans la région de gaz de shale

Source:

Séjourné et al. (2013).

GSC Open file 7338.

Puits de gaz de shale à St-Grégoire

Source: Lamontagne (2012).

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

Perspective et

avenues de recherche

• 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…