SOMMAIRE
Il y a 300 millions d’années, la matière végétale sédimentée dans le carbonifère s’est transformée en tourbe, lignite et charbon en produisant jusqu’à 150 m3 de méthane (CH4) par tonne de charbon. Ce gaz a été expulsé vers d’autres couches géologiques mais il en reste 2 à 20 m3 par tonne, c’est le gaz de couche.
Ce gaz est soit sous forme de gaz libre qui s’échappe dans les cavités qui sont créées, soit sous forme de gaz adsorbé (c’est la part la plus importante) qui est retenu dans les fissures extrêmement fines du charbon.
Plus les grains de charbon sont gros plus la désorption est lente : une douzaine d’heures pour des grains de 0,1 mm à 150 000 ans pour des grains de 10 cm (Source CNRS).
Où se trouve ce gaz ?
2 à 20 m3 de gaz par tonne de charbon en place sont encore contenus dans le carbonifère lorrain.
Le gisement de charbon lorrain se prolonge jusqu’à Pont à Mousson et s’étend vers les Vosges. On le retrouve à des profondeurs variant de 200 à 3 000 mètres. Il est séparé des aquifères par une couverture, le Permien, généralement étanche mais souvent fracturée en de multiples endroits dans le bassin minier.
Au dessus du Permien, on trouve les grès (grès du trias inférieur ou grès vosgiens), énorme éponge qui contient les aquifères et peut atteindre une épaisseur de 400 mètres. Cette éponge s’étend de la Sarre aux Vosges. C’est principalement dans cette éponge que s’installent les nappes, souvent en communication (très lente) entre elles. La nappe phréatique est la nappe la moins profonde. Elle alimente en général les forages, les puits et les sources en eau potable.
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Comment espère-t-on produire du gaz de couche ?
Depuis 1998 des entreprises se succèdent pour tenter de mettre au point une méthode de production. 15 forages profonds (>1000 m) ont été réalisés.
Les premiers forages étaient verticaux mais les plus récents (Folschviller, Tritteling, Lachambre) sont directionnels et multilatéraux : dans ce cas, le moteur de forage est au fond du trou ce qui permet de diriger l’outil et de donner au puits une trajectoire courbe. Ce moteur de fond est mu par l’énergie hydraulique de la boue de forage qui circule de la surface jusqu’au bas de la colonne de forage et qui remonte les déblais de forage (les cuttings).
Un forage type commence avec un diamètre d’environ 50 cm en surface et se termine avec un diamètre de 15 cm dans la couche de charbon.
Plusieurs forages latéraux sont enfin creusés dans la veine de charbon, depuis le puits vertical. Des drains d’environ 1000 mètres de long y sont enfilés et connectés au puits qui est tubé.
Source : collectif Ecotribune
L’enjeu est de produire du gaz sans avoir recours à la fracturation hydraulique des terrains, pratique interdite en France. L’opérateur tente d’obtenir la désorption du gaz en mettant la couche drainée en dépression : une pompe au fond du puits va extraire l’eau qui provient des drains. La pression dans les drains devrait baisser pour passer d’environ 80 bars (pression avant pompage) à quelques bars. Cette mise en dépression devrait permettre au CH4 libre de s’échapper vers le puits, puis au CH4 adsorbé (majoritaire) de suivre le mouvement.
Source : collectif Ecotribune
Une plateforme gazière serait alors constituée d’un groupe d’une dizaine de puits de production, connectés chacun à quatre drains qui devraient mettre en dépression une couche de charbon d’environ 300 hectares de superficie.
Source : collectif Ecotribune
Source : LFDE
En cas de succès de la méthode, l’opérateur actuel (la Française de l’Energie) projette de créer jusqu’à 40 plateformes dans la concession qui lui a été octroyée.
Mais à ce jour, aucun opérateur n’est parvenu à atteindre les débits de gaz suffisants pour espérer mettre un puits en production.
Gaz de couche et risque de pollution des nappes
Concernant la géologie du bassin minier, il faut s’imaginer un ensemble faillé, tourmenté et fracturé par la tectonique et, évidemment, par l’exploitation minière.
Les couches géologiques (Permien, GTI, Carbonifère), disloquées, permettent des communications entre elles : l’eau des nappes profondes s’introduit dans le carbonifère, l’eau polluée des couches de charbon aimerait remonter dans les aquifères.
Depuis l’arrêt de l’exhaure minière, les nappes se reconstituent progressivement, mais la qualité de l’eau n’est pas satisfaisante : sous Forbach, l’eau, trop polluée, ne peut pas être potabilisée. En revanche, sous Saint Avold ou Foschviller, la nappe, mieux préservée, alimente les stations de pompage et de potabilisation.
Pour éviter d’y ajouter de la pollution, on procède désormais à des pompages importants dans le réservoir minier (c’est l’ensemble des galeries de mines désormais totalement remplies d’eau) depuis les puits de Simon5 et de Vouters2. 250 m3/h à Vouters et 200 m3/h à Simon 5 sont pompés en permanence du réservoir minier vers des stations qui traitent le fer et le manganèse dissous (Cascades d’oxygénation, bassins de décantation et lagunes).
Grâce à ce pompage continu, l’eau minière polluée ne remonte pas dans les nappes de l’aquifère au travers des fractures du permien. Elle est traitée et décantée puis reversée dans le Merle et la Rosselle.
En recevant par infiltration de l’eau « propre » des aquifères sus-jacents, le réservoir minier est progressivement nettoyé.
La nappe a déjà atteint son niveau maximal à Creutzwald et l’atteindra dans une dizaine d’années à Forbach. Des chapelets de forages de rabattement de nappe, pour éviter de noyer les secteurs habités, se mettent en place progressivement. A terme, on espère que l’eau pompée sera d’une qualité suffisante pour pouvoir être intelligemment valorisée (les réflexions sont en cours).
La collectivité fait son possible pour remédier à la pollution des nappes et il ne s’agit pas d’y rajouter de la pollution.
Les futures opérations minières devront être sérieusement encadrées vis à vis du risque de pollution de nappe.
Des opérations minières sont envisagées avec des forages profonds (prospection hydrogène et CH4, géothermie, captage CO2) et on comprend bien qu’elles doivent apporter de sérieuses garanties pour pouvoir intervenir dans cette géologie chaotique au travers d’aquifères que la collectivité essaie à grand frais de préserver.
Actuellement l’eau que nous utilisons provient du forage de Longeville-les-Saint-Avold, pour les secteur de Saint-Avold, Folschviller. Si les forages de gaz de couche sont accordées 200 puits autour de Longeville-les-Saint-Avold. Nous irons où chercher l’eau que nous utilisons ???
Et on va retrouver les mêmes problèmes avec la recherche d’hydrogène.
Article très intéressant ! J’ai envie de dire : tout ça pour ça ! Notons que les forages risquent de polluer les nappes que le gaz sorte ou pas.
Il ne faut non plus effrayer les gens en allant aux extrêmes : 40 plateformes et 10 puits par plateforme sont une valeur maximum qui ne sera probablement jamais atteinte.