Quels hydrocarbures sont qualifiés de « non conventionnels » ?

Les gaz et pétrole dits « de schiste » n’ont pas migré de la roche-mère. Ils sont disposés de manière diffuse dans des couches fines très peu perméables nécessitant des techniques d’extraction spécifiques et onéreux (ex : fracturation hydraulique), contrairement aux hydrocarbures conventionnels qui s’accumulent dans une roche réservoir et forment un gisement accessible.

Définition

On place sous l'appellation de « non conventionnel » de nombreux hydrocarbures liquides (sables bitumineux, schistes bitumineux, huile de schiste, etc.) et gazeux (gaz de schiste, gaz de réservoir compact, hydrates de méthane, etc.) sans forcément énoncer ce qui les regroupe.

Faisant l’objet de recherches et d’exploitations récentes, il est courant de les assimiler à de nouveaux types d’hydrocarbures.

Or, ce n’est pas leur nouveauté, ni leur composition qui caractérise les « non conventionnels » mais plus précisément la méthode d’extraction associée au type de roche dont ils sont issus, et le coût qu’elle engendre. Pour les exploiter, les méthodes traditionnelles de forage sont techniquement ou économiquement non viables, car ces hydrocarbures sont difficiles à extraire.

Les sources de pétrole et de gaz non conventionnels ont en commun de faire appel à la roche-mère. Il s’agit d’une roche d’origine sédimentaire à forte teneur en matière organique, aussi appelée « schiste » argileux en raison de sa texture souvent feuilletée (mais ce terme – mauvaise traduction de l’anglais « shale » est en réalité inapproprié : en français un schiste est une roche métamorphique et ne peut constituer un candidat pour une production d’hydrocarbure). Il serait plus correct de parler de gaz de roche-mère ou d’huile de roche-mère.

Le gaz de schiste, l’huile de schiste, et les schistes bitumineux se différencient en fonction de la maturité de la roche-mère. Cela dépend en première analyse de la profondeur de son enfouissement à l’échelle des temps géologiques.

Pour simplifier selon la prodondeur d'enfouissement :

• si l’enfouissement est inférieur à une profondeur d’environ 1 000 mètres, la matière organique contenue dans la roche-mère subit une transformation partielle en hydrocarbures. Cette transformation incomplète forme des « schistes bitumineux ». Exploités en carrière, les schistes bitumineux doivent ensuite être chauffés à de fortes températures pour recréer le processus complet de maturation du pétrole. L’huile générée est ensuite récupérée ;
• si l’enfouissement est de l’ordre de 2 000 à 3 000 mètres, la température et la pression sont suffisantes pour décomposer la matière organique en hydrocarbures liquides. On parle alors d’ « huile de schiste » (ou de pétrole de schiste). Piégée dans la roche, son extraction nécessite l'utilisation de forages horizontaux et de fracturation hydraulique ;
• si l’enfouissement de la roche-mère atteint plus de 3 000 mètres, le pétrole issu de la matière organique se transforme en gaz appelé « gaz de schiste » par augmentation de la température et de la pression. Egalement piégé dans la roche, le gaz de schiste est extrait par des techniques similaires à celles du pétrole de schiste.
• à très grande profondeur (au-delà de 5 000 m), le gradient géothermique entraine le « cracking » de tous les hydrocarbures et interdit toute exploitation.

Les hydrocarbures offshore en très grande profondeur ou contenus dans l’Arctique, difficilement accessibles, sont parfois également qualifiés de non conventionnels.

Quelles différences avec les hydrocarbures conventionnels ? Le cas du pétrole

Le pétrole, qu’il soit conventionnel ou non, est issu de la transformation d'une roche riche en matière organique (la roche-mère). La matière organique se décompose en hydrocarbures par augmentation de la température géothermique et de la pression, lors de l’enfouissement de la roche sous le poids des strates s’accumulant dans un bassin sédimentaire.  

• Dans le cas du pétrole conventionnel, les hydrocarbures formés au niveau de la roche-mère migrent vers une roche poreuse et perméable (appelée réservoir).
  Ils s’y accumulent et forment des gisements dont l’exploitation se fait par simple forage.
• Pour le pétrole non-conventionnel, les hydrocarbures restent dispersés dans les couches peu poreuses et peu perméables du bassin sédimentaire. Ils peuvent même être piégés dans la roche-mère (schistes bitumeux et pétroles de schiste). Dans d’autres cas (sables bitumeux et pétroles lourds), les caractéristiques physiques du pétrole, très visqueux voire solide, ne permettent pas une exploitation classique.
  Les techniques d’extraction du pétrole non conventionnel s’avèrent plus complexes, en ayant recours notamment à la fracturation hydraulique.

Ainsi, les gisements de pétrole conventionnel cohabitent pour la plupart avec les gisements de pétrole non conventionnel sur le même site géologique, mais non au sein d’un même réservoir.

De l'exploitation des hydrocarbures conventionnels aux non-conventionnels

Les gisements conventionnels de pétrole et de gaz résultent de la migration des hydrocarbures formés dans la « roche-mère » vers des réservoirs à partir desquels on les exploite. Ces gisements conventionnels étant largement prospectés et exploités, la demande toujours forte en hydrocarbures amène à se tourner vers des gisements « non conventionnels ». A cet égard, les « roches mères » sont apparues comme des candidates intéressantes pour mettre en route de nouvelles exploitations.

En avril 2011, une étude de l’Energy Information Administration (EIA) américaine avait évalué les gisements de la France et de la Pologne à plus de 5 000 milliards de m3, l’équivalent pour la Pologne de plus de 350 ans de consommation intérieure de gaz. Le pays n’avait pas attendu cette étude pour octroyer des licences d’exploration de gisements (plus de 110 depuis 2007), notamment à ExxonMobil et Chevron. Malgré une réévaluation à la baisse de ses réserves et le retrait d’ExxonMobil en juin dernier, la Pologne maintient actuellement le cap d’une exploitation commerciale des gisements qu’elle souhaiterait voir débuter dès fin 2014.

Le volontarisme polonais est stimulé par la perspective de se défaire de sa dépendance aux importations de gaz russe. Plus de 60% des 15 milliards de m3 que consomme annuellement la Pologne proviennent de Gazprom. En mars 2012, l’Institut national de géologie polonais (PIG) a estimé les réserves exploitables de gaz de schiste à 1 920 milliards de m3 au maximum, soit l’équivalent de près de 130 ans de consommation nationale.

Aux États-Unis, l’exploitation des gaz de schiste a contribué à diviser les prix du gaz par 2 sur le marché américain entre janvier 2010 et septembre 2012. Elle a également permis de produire d’autres hydrocarbures comme l’éthane, stimulant ainsi fortement l’industrie chimique qui en est une importante consommatrice. Avec une production en constante hausse depuis 2005, les États-Unis sont ainsi devenus le premier producteur mondial de gaz naturel devant la Russie.

L’exploitation de pétrole non conventionnel a également un effet important sur l’économie américaine, à commencer par la facture énergétique du pays. La part des importations satisfaisant la consommation nationale de pétrole a été réduite de 60% en 2005 à 42% en sept ans. La production issue des gisements de pétrole non conventionnel aurait permis d’éviter 70 milliards de dollars supplémentaires d’importations pour la seule année 2012.

Vers une évolution de classification

Les progrès des méthodes d’extraction et un niveau de prix proche de celui des pétroles et gaz conventionnels pourraient faire évoluer la qualification d’ « hydrocarbures non conventionnels ». Certains observateurs s’interrogent déjà sur le caractère non conventionnel des gaz de schiste et plus encore des sables bitumineux.