Depuis quelques années, la technique de la fracturation hydraulique permet de récupérer le gaz et le pétrole de roche-mère, alors que ce type de gisement était jusqu’alors inexploitable. La fracturation hydraulique consiste à injecter de l’eau sous forte pression dans le gisement de manière à créer des fissures dans la roche réservoir.
L’eau injectée contient également un agent de soutènement constitué de petits grains de sable ou de céramique. L’agent de soutènement, en s’insérant dans les fissures, permet de les maintenir ouvertes après le retrait de l’eau. L’agent de soutènement a donc un rôle important : il permet de stabiliser les fissures créées par la fracturation et d’exploiter le gisement pendant plusieurs années.
Déjà plusieurs perfectionnements ont été apportés à l’agent de soutènement : remplacement du sable par des céramiques plus dures, enrobage des grains par de la résine pour empêcher la dispersion de fines en cas d’écrasement des grains, etc…
Une nouvelle amélioration de l’agent de soutènement est peut-être possible : ce serait un agent de soutènement constitué d’un mortier expansif. Plusieurs sociétés proposent déjà ce type de produit destiné à pulvériser des bétons ou des roches. La force de compression générée par le gonflement de ces mortiers peut atteindre plus de 100 MPa.
Ces mortiers expansifs s’utilisent de la manière suivante :
- un trou est foré dans la roche à traiter,
- le trou est rempli avec un mélange eau – mortier expansif,
- la réaction du mortier avec l’eau génère un gonflement en quelques heures,
- le mortier formé a une résistance mécanique suffisante pour faire éclater la roche traitée.
Les particules de mortier expansif réagissent avec l’eau. Si on veut les utiliser comme agent de soutènement, il est nécessaire de les protéger jusqu’à ce qu’elles soient en place dans les fractures créées dans le gisement. Cette protection pourrait être constituée d’un revêtement polymère étanche à l’eau enrobant chaque particule d’agent de soutènement. Une fois les particules en place dans les fractures du gisement, comment assurer le contact du mortier avec l’eau ? Une première solution serait d’utiliser un revêtement polymère sensible à la chaleur. Du fait de leur profondeur, les gisements visés ont une température plus élevée qu’en surface. Une autre solution serait d’utiliser un revêtement polymère sensible à un solvant. La fracturation et le transport de l’agent de soutènement serait assurés par de l’eau sans solvant. Une fois l’agent de soutènement en place, l’eau serait pompée et remplacée par un mélange eau – solvant pour dissoudre le revêtement des particules.
Quel serait l’intérêt d’un nouvel agent de soutènement à base de mortier expansif ? Alors que les agents de soutènement classiques se contentent de maintenir ouvertes les fissures générées par la fracturation hydraulique, un agent de soutènement constitué de particules de mortier expansif pourrait participer par leur gonflement à l’ouverture des fissures. Les fracturations hydrauliques pratiquées actuellement sont contestées à cause du risque de pollution des nappes phréatiques. Une fracturation hydraulique plus douce présenterait moins de risque de pollution. Les fissures créées dans le gisement seraient évidemment plus petites. L’agrandissement de ces fissures pourrait alors se faire par un agent de soutènement constitué de mortier expansif. Le gonflement des particules de l’agent de soutènement se fait par contact avec l’eau. Ce contact avec l’eau est contrôlé par le polymère qui enrobe chaque particule. Qu’il soit sensible à la température ou à un solvant, le polymère permettrait d’ajuster assez précisément le temps de réaction du mortier avec l’eau. Ce contrôle du gonflement des particules devrait permettre la poursuite de la fracturation étalée sur plusieurs heures sinon plusieurs jours. Cette fracturation lente pourrait peut-être réduire les risques de pollution des nappes phréatiques tout en maintenant un bon accès à la ressource.
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