D'où vient la "norme" de 400 m du règlement qui entre en vigueur le 14 août 2014 – impact sur Anticosti

Le gouvernement publie dans la Gazette Officielle le Règlement sur le Prélèvement des Eaux et leur Protection (RPEP). Dans ce règlement, qui porte sur le captage et la protection des eaux souterraines rappelons-le, on retrouve toute la section IV FRACTURATION, qui de façon plutôt étonnante, introduit une série de règles pour l'exploration/exploitation d’hydrocarbures par la fracturation des roches-mères, comme ce sera le cas à Anticosti. Nous faisons ci-dessous un examen de cette section IV en relation avec Anticosti et non pas une analyse complète des autres aspects du règlement; cette autre analyse se trouve à ce lien  Langelier, Brullemans, Savaria, Marier, Durand , août 2014.

Le gouvernement a tellement hâte d’encadrer officiellement l’exploitation des hydrocarbures de roche-mère, ce qui ne se fait qu’avec une technique de fracturation, qu’il choisi de commencer à le faire ici par le biais d'un règlement qui n'a pas à être voté, sans même un examen public de la question, sans attendre la future loi sur les hydrocarbures, ni même les recommandations du BAPE qui porteront sur l’emploi de la fracturation hydraulique dans l’Utica, ainsi que sur la pertinence d’exploiter par cette technique le shale dans l’île d’Anticosti.

Cette introduction des « normes » requises pour permettre la fracturation est faite de façon assez arbitraire, voire hautement fantaisiste à l’occasion, comme par exemple l’article 40:

"Une opération de fracturation dans un puits destiné à l’exploration ou à l’exploitation du pétrole ou du gaz naturel est interdite à moins de 400 mètres sous la base d’un aquifère".

Cela soulève plusieurs questions mal définies dans le texte, comme par exemple:

1) Est-ce la position d'une section du forage lui-même ou bien la limite supérieure de la zone fracturée qui sera prise en compte? La base des aquifère pourrait-elle être ramenée par le détenteur de permis de 200 à 50 m si il trouve de l’eau un peu saline (4000 ppm) à une faible profondeur?

Et plus important,

2) pourquoi 400 mètres, plutôt que 1000 m, 1500 m?

Il y a une réponse très apparente à cette dernière question dans la comparaison de l'impact de cette distance dans le cas d'Anticosti; figures 1 et 2 ci-dessous:

Figure 1. Avec une distance de 400 m, une petite partie des permis est exclue.

Quatre cent mètres est une distance deux fois et demi plus courte que ce que l’industrie s'est donné comme "norme" sous la base des aquifères: 1000 m. Je dois préciser ici qu'à ma connaissance, aucun État ou province n'a formellement une norme. C'est plutôt la distance que l'industrie présente comme preuve que la contamination ne peut rejoindre les nappes car, disent- ils, " il y a toujours une succession de couches imperméables sur une épaisseur de 1000 m entre là où on fracture et le bas des nappes".

La nature des couches, la présence de failles, etc. seraient tout autant, sinon plus, des paramètres à prendre en considération pour établir une "norme". Comme c'est très complexe de légiférer en tenant compte de l’ensemble ces divers aspects, les États en fait n'ont pas tenté d'établir de "norme". Le MDDEFP le fait et c'est bien le seul. Mais il le fait de façon tellement irréfléchie, juste pour "ouvrir" tout Anticosti l'an prochain à des futures demandes de permis de fracturation. À Anticosti là où le consortium Hydrocarbures Anticosti S.E.C. détient ses permis, le shale est trop peu profond; on "invente" au ministère donc une « norme » de 400 m.
Où se situe le motif d'urgence pour glisser une règlementation sur la fracturation dès maintenant? Avant même toute possibilité d’en présenter les impacts au BAPE ? Et pourquoi le faire dans un règlement qui fondamentalement est promulgué pour une question tout autre? C'est sur la figure 2 qu'on peut sans doute trouver la réponse:

Figure 2. Avec une distance de 1000 m, entre les nappes et la zone de fracturation, une très grande partie des permis serait exclue (dont ceux de Pétrolia pour lesquels le Québec a racheté à grand frais une participation).

Cet été les foreurs doivent connaitre dès maintenant dans quelle zone la fracturation du shale serait éventuellement autorisée. Il n'y aura sans doute pas de fracturation avant 2015, mais cet été il y aura l'étape No1 qui consiste à choisir les sites et peut-être aussi faire des forages horizontaux dans le shale même de Macasty. Les demandes de permis de fracturation seront faites plus tard certes, mais les forages préalables sont réalisés dès l’entrée en vigueur du règlement. On va surement les nommer "sondages stratigraphique", pour bénéficier des avantages de cette nouvelle appellation introduite dans la dernière version du règlement. L'industrie a un besoin pressant d'être autorisée à fonctionner avec la figure No 1 plutôt qu'avec la figure No 2. Est-ce bien là l'urgence? Je n'en vois pas d'autre et le MDDEFP n'en a pas indiqué d'autre non plus. L’extension, la pénétration de la fracturation est une donnée encore largement méconnue, mais des compilations montrant des extensions de 550 m ont été publiées (voir la question 8 dans le texte à ce lien).

D’où vient ce choix des rédacteurs pour introduire par le biais d'un simple règlement une norme arbitraire dont les impacts sont si considérables ?

Autre exemple de rédaction farfelue : 41. "Toute opération de fracturation doit être planifiée et réalisée de manière à prévenir la propagation de fractures vers une voie préférentielle naturelle d’écoulement des fluides ou un puits existant". C'est tout à fait irréaliste et sans signification, car il est reconnu par les experts qu’il est impossible à modéliser la propagation des fractures. Seule les mesures microsismiques pendant les opérations de fracturation peuvent APRÈS COUP donner des indications sommaires et indirectes sur la propagation des fractures.

46." Le responsable d’un puits doit transmettre au ministre, dans les 30 jours suivant la fin de la mise en œuvre d’un programme de fracturation... événements ... incidents... le cas échéant, la cartographie des événements microsismiques enregistrés."

Ce rapport est déposé, mais la pratique en vigueur au MRN est que seuls les rapports de forages sont publics trois ans après leur dépôt. Dans le cas de tous les autres travaux annexes, comme la fracturation du puits, ces rapports dits de complétion sont seulement déposées au MRN. Le ministère ne les divulgue pas et les garde confidentiels tant que l’entreprise le désire. Nous n’avons toujours pas accès pour les 18 puits fracturés dans l’Utica entre 2006 et 2010 à ce type de rapport;  la commission ÉES ne les a pas analysés, encore moins divulgués, malgré les millions de son budget. Finalement déposer un rapport confidentiel pour faire une déclaration volontaire d"incidents" (i.e. des fracturations qui entrent directement dans le bas des nappes), sans aucune pénalité prévue dans ce règlement, c'est une farce sinistre et c'est vraiment pas sérieux comme article de loi.

Le règlement ne fait aucune obligation d'utiliser la microsismique pour vraiment voir jusqu'où remontent les fractures, sauf pour le premier puits foré; cela ne sera pas exigé pour les autres puits "lorsque de tels suivis ont déjà été réalisés au sein de la même formation géologique" !?? Ces opérations de microsismique coûtent cher. Bien que l’industrie présente constamment cette technique comme une garantie du bon contrôle de leurs opérations, la microsismique n’a été utilisé aux USA que dans 3% des opérations de fracturation. Au Québec, on permettra donc encore moins! Une seule opération pour le shale d’Utica et une seule opération pour la formation Macasty sur toute l’île d’Anticosti, voilà ce qu’exige le règlement.

La migration des fluides vers les nappes se fera sur des années, et cela ne se mesure pas vraiment pendant les opérations de fracturation qui se font en quelques jours. De plus, écrire comme règle "ne rejoindra pas..." un aquifère est très différent de dire qu'une marge de 400 m ou 1000 m doit exister. Une opération de fracturation qui remonterait de 390 m par exemple ne "rejoindrait pas..." la nappe pendant les opérations de fracturation, car elle laisserait une marge (ou norme?) de 10 m; c'est extrêmement laxiste comme formulation de règlement. Et surtout cela permettra en toute légalité d'avoir des fracturations qui vont remonter vraiment très près du bas des nappes; cliquez pour voir l'implication bien réelle des articles 40 à 46 expliquée en vidéo.

Nulle part dans ce règlement sur la protection des eaux souterraines il n'est question de l'impact qu'aura la présence même des puits, qui demeurent en place même abandonnés, ni de l'impact hydrogéologique résultant de la transformation radicale de la perméabilité du shale et des roches encaissantes. Elles auront été fracturées de façon irréversible, formant une couche perméable continue sous toute l'Île. Les puits et leur cimentation imparfaite vont se dégrader dans le temps. À moyen terme les hydrocarbures encore en place dans le shale fracturé vont remonter et contaminer à coup sûr les nappes. Douze mille puits abandonnés signifient douze mille conduits potentiels pour faire passer de virtuelle à réelle cette contamination généralisée de l'Île d'Anticosti.

Tout n'est pensé qu'en terme de l'impact à très court terme des opérations d'une exploitation pétrolière que le gouvernement choisit aujourd'hui de légiférer. Le législateur a totalement oublié une chose fondamentale: nous aurons besoin de nos aquifères pas seulement pendant les activités de forage et de fracturation, mais également après et bien longtemps après.

Manifestement improvisée pour une application urgente à Anticosti, ce règlement aura des effets pernicieux hors du cadre de ce seul gisement de pétrole de roche-mère. Partout au Québec, y compris évidemment en Gaspésie, des forages passant à l'horizontale à tout juste un peu plus de 400 m sous une nappe, pourront obtenir des permis de fracturation. L'opérateur n'a comme seule restriction que de veiller en fracturant à ce que ses fractures ne dépassent pas 400 m de long, sinon elles entrent dans le bas de la nappe. Les médias ont rapporté qu'au Québec on allait avoir 400 m alors qu'aux USA on garde une distance de 1000 m entre la fracturation et les nappes. C'est cependant faux de dire ça; la marge de sécurité au Québec sera zéro mètre et non pas 400 m, parce qu'au Québec le MDDEFP fixe une règle pour fracturer dans* ce 400 m. C'est toute une nuance ! Et que dire de l’Allemagne qui fixe à 3000 m de profondeur la limite sous laquelle la fracturation hydraulique sera interdite d’ici la fin des études en 2021. En dehors du Québec avec 400 m et de l'Allemagne avec 3000 m, les États et provinces n'ont pas de norme de distance verticale. Nous avons discuté ci-dessus de la règle non officielle de garder >1000 m entre l'extension maximale de la fracturation et le bas des aquifères, mais ce n'est pas au sens strict une norme légale.

Comme par un "heureux hasard" le règlement conviendra sur mesure au très controversé puits Haldimand 4 dans le territoire de la municipalité de Gaspé, comme on peut le constater ci- dessous:

Pétrolia n'a pas indiqué à ce jour vouloir demander de permis de fracturation pour ce puits, mais la distance verticale de 400 m sous le bas de la nappe dans le règlement lui conviendrait tout-à- fait si jamais le puits horizontal ne se révélait pas assez productif sans fracturation. 

* Le rapport du BAPE 2014 (voir p. 408) a compris et signale l'absurdité de cette disposition du RPEP qui ne protège absolument pas les nappes phréatiques. Le gouvernement a tort de présenter cette norme de 400m comme "la plus sévère en Amérique du Nord"; c'est une norme scandaleuse qui doit être retirée du RPEP.

réponse à "Debunking Durand" sur le site de l'afspg /ogsaq

Document R-1 en réponse à "Debunking Durand" sur le site de l'afspg /ogsaq

Un document de sept pages titré "Debunking Durand" et sa traduction française de huit pages "Démystification des propos de Monsieur Durand" ont été diffusés sur le fil de presse le 21 juin 2012. J'ai hésité à répondre à ces textes, car leur(s) auteur(s) n'ont pas daigné signer leurs documents. Ils sont hébergés sur le site de M. Mario Lévesque, propriétaire de Séismotion et président de l'Association québécoise des fournisseurs des services pétroliers et gaziers.

Néanmoins, je vais répondre à ces deux documents, qui sont truffés d'erreurs factuelles et d'interprétation erronées de mes propres documents que j'ai publiés sur le projet d'exploitation du shale gazéifère de l'Utica au Québec.

Le titre français "Démystification des propos de Monsieur Durand" annonçait ce que j'aurais espéré: une analyse critique des arguments et questionnements que j'ai soulevés depuis plus d'un an sur le gaz de schiste. Il n'en est rien hélas dans ce texte et dans sa traduction. Faute d'avoir des arguments scientifiques structurés, les auteurs anonymes se livrent en fait à une tactique vieille comme le monde: dénigrer le messager. Le titre du document anglais "Debunking Durand"  est bien plus descriptif de l'objectif réel de ces textes; c'est ma crédibilité qui est la cible des auteurs et cela est perceptible dans tout le texte, tant en anglais qu'en français.

En plus d'un descriptif erroné de ce qu'ils croient être mon expertise, les auteurs ont parsemé leurs textes des petits bouts de phrases qui suggèrent que je serais incompétent, même dans des questions très élémentaires et des principes de base de physique. Voici quelques exemples de ces énoncés:

…méprise très élémentaire relativement à la géologie de l'Utica...

...dans le but de faire peur à son auditoire...

...une décision motivée par des raisons ...

...Il s’agit ici d’une méprise fondamentale du concept de gravité ...

...Durand dresse une liste de problèmes rares tout en ayant une compréhension limitée de la technologie employée selon les pressions utilisées...

Ces documents ont été mis sur le fil de presse et mettent en cause mon expertise dès le premier paragraphe. Je me dois de répondre sur ce point et ce sera l'objet de ce premier texte. Par ailleurs, l'analyse de concepts se fait normalement, en sciences, dans un texte signé par un ou des auteurs dont les compétences en la matière sont signalées de façon explicite. Cela n’a malheureusement pas été le cas ici, mais je me dois de reprendre certains des énoncés des auteurs qui me paraissent souvent réducteurs, sinon erronés.

Ce sera une bonne occasion de reprendre des explications et d'exposer quelques détails supplémentaires pour éliminer tout malentendu sur mes propos.  Ce premier texte précisant mon champ d'expertise est complété par d’autres qui traiteront successivement des sujets suivants :

Document R-2 - Le débat scientifique du 12 juin à Sherbrooke -

Document R-3 - Le poids des roches -

Document R-4 - La circulation des fluides -

Document R-5 - Les failles - différence entre évidences directes et indirectes - 

Document R-6 - Le pourcentage de gaz exploitable commercialement -

Document R-7 - Le volume de shale impliqué dans la fracturation hydraulique -

Document R-8 - L'ancienneté des techniques de fracturation - Le grand risque qui demeure 

Le dossier des gaz de schiste a très certainement un volet scientifique auquel je souhaite très sincèrement apporter une contribution et c'est en ce sens que j'ai produit des documents où j'ai exposé mes connaissances acquises en 40 ans de carrière. Cependant, ce même dossier fait actuellement l'objet d'une intense controverse, où chacun est libre d'apporter son point de vue. Je souhaite personnellement demeurer autant que possible dans le domaine scientifique. Mais dans le projet d'exploiter le shale d'Utica, nous sommes dans un domaine de sciences très appliquées. Plus on s'approche de l'application, plus on s'aventure dans des aspects controversés. Je crois que les auteurs du document"Debunking Durand" ont largement dépassé la barrière en me dénigrant en tant que personne et expert. Je n'ai pas d'autre choix pour rectifier les faits que de m'avancer un peu moi aussi hors du strict domaine où j'aurais souhaiter demeurer.

Avant d'aborder les aspects plus techniques, le texte anonyme, dans ses deux versions, s'attarde à parler de moi "Marc Durand est un ingénieur en stabilité des sols ayant de l’expérience à proximité de la surface, en particulier pour ce qui est du métro et du réseau d’égouts de Montréal…"  Leur première page se consacre à analyser l'expertise qu'ils pensent que j'ai pour démontrer que je ne connaîtrais rien de la géologie profonde, ce qui en fait est erronné. Cette référence réductrice à la géologie du Métro de Montréal, on me l'accole régulièrement; Michael Binnion a déjà écrit tout cela presque mot à mot dans son blogue intitulé:  De la pertinence des experts du Métro qui se terminait ainsi : "Géologues du métro et paléontologues priés de s’abstenir".** Il y dénigrait mon collègue Y. Pageau et moi-même de façon tout à fait injustifiée. Les auteurs de Debunking (MM. Lévesque et Binnion manifestement) se cachent sous un anonymat très commode. Ils n'ont aucune idée de mon champ d'expertise réel entre 1972 et 2012; en 40 ans de carrière, j'ai acquis une expertise bien plus large que celle qu'ils citent et qu'ils résument à la géologie du métro, une activité qui ne couvre que la période 1972-74, période de mon post-doctorat qui portait sur la géotechnique des grands travaux à Montréal.

«M. Durand a fait de nombreuses présentations à titre d'expert mais ses opinions n'ont jamais été revues et approuvées par des géologues. D'ailleurs, M. Durand n'est pas et n'a jamais été membre en règle de l'Ordre des géologues » a déclaré M. Mario Lévesque lors du communiqué de presse du 21 juin 2012 annonçant la publication de "Debunking Durand". Je me dois ici aussi de rétablir les faits quant au titre de géologue. Tout d'abord je tiens à rappeler que comme professeur-chercheur à L'Université, j'ai de tout temps publié mes recherches avec les normes universitaires d'évaluation par l'opinion des pairs; prétendre le contraire est un grossier mensonge.

Je ne me désigne pas comme géologue, terme réservé depuis 2001, année de la création de l'Ordre des Géologues du Québec (OGQ). J'ai appuyé le principe de la création de cet ordre professionnel; bien qu'il ne pouvait d'aucune façon me convenir personnellement, je le croyais utile pour les étudiants qui sortaient de mon département avec une formation de géologue. J'ai une formation d'ingénieur en géologie (anciennement désigné: ingénieur-géologue jusqu'en 2001) que j'ai acquise à Polytechnique de 1964 à 1968. C'est donc l'OIQ (Ordre des Ingénieurs du Québec) qui a pour moi encadré l'exercice de ma profession depuis 1968. J'ai été professeur-chercheur de 1974 à 1999 au Département des Sciences de la Terre et de l'atmosphère, UQAM. J'ai contribué, je le pense bien, à former une bonne partie des géologues diplômés au Québec. Malgré cela, j'évite depuis 2001 de me désigner par le terme "géologue", car techniquement cette appellation est réservée au Québec aux membres de l'Ordre des Géologues du Québec (OGQ).

La formation en ingénierie est plus longue et plus complète qu'un baccalauréat en sciences pures. Les géologues formés à l'UQAM ne peuvent donc être admis à l'Ordre des Ingénieurs. C'est de ce besoin d'encadrer la pratique de la géologie qu'est née la création en 2001 de l'Ordre des Géologues du Québec (OGQ).

Ayant un baccalauréat, une maîtrise, un doctorat et un post-doctorat en géologie appliquée, ayant dirigé de plus pendant dix ans les programmes de Maîtrise et Ph.D en géologie à l'UQAM, j'ai donc été identifié quelques fois par d'autres comme "géologue". Mais il est important de me désigner comme ingénieur en géologie; la nuance est subtile, mais importante, car l'Ordre des Géologues (OGQ) détecte avez zèle ceux qui utilisent le terme géologue sans être membre de l'OGQ.

La grande différence entre un géologue et un ingénieur-géologue, ne réside pas tant dans leurs connaissances géologiques qui sont à peu près équivalentes. Non, l'ingénieur a en plus la responsabilité professionnelle d'élaborer des plans et de réaliser des études pour des ouvrages bien réels implantés dans la géologie. C'est une différence comparable à cette qui distingue un biologiste et un médecin: pour le médecin, ses connaissances scientifiques impliquent une application immédiate où sa responsabilité personnelle est au premier plan. Pour cette responsabilité accrue, l'ingénieur a une formation plus complète dans des cours d'ingénierie, d'où des études plus longues et un ordre professionnel très ancien et bien reconnu pour encadrer cette responsabilité.

À l'université, une des choses importantes qu'on rappelle aux futurs géologues est l'importance d'acquérir une expertise par eux-même en continu pour élargir la formation reçue à l'université. J'ai évidemment appliqué à moi-même cette recommandation; depuis 2010 mon intérêt nouveau pour l'industrie des gaz de schiste a mis en branle une recherche intensive, afin d'augmenter une expertise dans ce domaine connexe, mais distinct de mes activités précédentes.  Le shale d'Utica et les autres composants de la géologie ordovicienne de la plaine du St-Laurent, c'est mon domaine de recherche depuis 1968. J'ai été témoin-expert pour des tunnels dans ces formations rocheuses. Avec mon intense recherche personnelle dans le domaine des shales gazéifères, je suis compétent pour exprimer une opinion éclairée sur les aspects géologiques, géotechniques et hydrogéologiques dans ce dossier.

Je tiens aussi à rectifier une imprécision dans la première ligne de la version française du texte "Démystification…", on écrit : "Marc Durand, Ph.D." Le doctorat que j'ai complété en France de 1969 à 1972 à l'Université de Nancy (ENSG) est un doctorat d'ingénieur (Doct-Ing). En Amérique du Nord, c'est le Ph.D qui est décerné. C'est donc inexact d'accoler "Ph.D", comme "géologue" aussi, à la suite de mon nom et je ne le fais jamais.

Pour ceux qui s’interrogeraient sur mon activité scientifique dans le domaine, je mentionne que j'ai soumis récemment deux textes scientifiques pour publication*. J'ai également eu l'occasion au cours des douze derniers mois de présenter mes exposés lors de conférences et de colloques à l'École Polytechnique, aux universités de Sherbrooke, Laval, à l'UQAM, également lors d'un colloque du conseil scientifique des universités de Paris, etc.

Je me plie donc volontiers au jugement de mes pairs; je le recherche activement. Les géologues de l'industrie ont déjà un point de vue totalement orienté vers les aspects commerciaux de la ressource, donc fort différents du mien, car je m'attache aux lacunes dans l'ingénierie des puits et aux risques à long terme pour l'environnement. Ces experts de l'industrie, n'ont jamais cru utile d'étudier les questions que j'aborde, car l'industrie n'a historiquement été que très peu liée au devenir des puits après abandon. Je ne pourrais donc pas m’étonner si ces experts de l'industrie n'appuient pas mes questionnements.

Marc Durand, Doct-ing en géologie appliquée

* deux textes anglais soumis au Journal of Environmental Studies and Sciences (JESS), Special Issue on Marcellus Shale, anticipate publication: June 2013. Également une communication en français au Colloque Gaz et Huile de Schiste, Paris 2012 dont les communications écrites soumises été publiées en juillet 2012: Compte-rendu du Colloque, pp.173 à 185.

** Le texte en français est maintenant disparu de sa page, mais la version anglaise demeure.

Le débat scientifique du 12 juin 2012 à Sherbrooke

Document R-2 - Le débat scientifique du 12 juin 2012 à Sherbrooke -

30 juin 2012, à 09:04

Document R-2 en réponse à "Debunking Durand"  sur le site de l'afspg

- Le débat "scientifique du 12 juin à Sherbrooke -

Je crois utile de fournir des précisions quant au premier débat scientifique opposant le point de vue d'un expert indépendant à deux personnes de l'industrie des gaz de schiste, car il y a un lien direct entre le débat et les documents "Debunking Durand". Suite à un exposé fait devant des députés à Québec en février dernier où il était présent, le député Étienne-Alexis Boucher m'a proposé de participer à un débat scientifique qu'il voulait organiser moi et des experts défendant la position de l'industrie. J'ai immédiatement donné mon accord en février dernier. J'ai été informé quelques mois plus tard que MM Michael Binnion de Questerre Corp. de Calgary et Mario Lévesque, propriétaire de Séismotion et président de l'Association Québécoise des Fournisseurs des Services Pétroliers et Gaziers interviendraient pour présenter le point de vue de l'industrie dans ce débat scientifique. Je m'attendais  plutôt à être confronté à l'ingénieur-géologue Jean-Yves Chatelier géologue responsable du projet chez Talisman Energy. MM Binnion et Lévesque, ne sont ni ingénieurs, ni géologues, ni des scientifiques, mais simplement des promoteurs de l'industrie. 

Le débat s'est tenu le 12 juin 2012 à Sherbrooke devant une assistance de plus de cent personnes. Il était organisé conjointement par le député E-A Boucher et Madame Marie-Christine Alarie de l'organisme Cocktails Verts. Deux présentations initiales limitées à quinze minutes ont été suivies d'échanges entre les trois experts; ensuite ce fut la période de questions du public. Bien qu'elle ait été favorisée par le tirage au sort de l'ordre des présentations, je crois réaliste de dire que l'industrie n'avait pas vraiment sur place des arguments bien étoffés en réponse à ma présentation. Ses deux représentants étaient mal préparés à un débat scientifique je crois bien, car ils se sont limités à un laïus promotionnel axé sur les hypothétiques retombées économiques. À une question venant du public sur la perte de valeur des propriétés avoisinant les puits, torchères et gazoducs, M. Binnion a choisi de répondre dans un très laborieux exposé que cela faisait plutôt augmenter la valeur des propriétés; je pense cependant qu’il n’a pas convaincu personne dans l'auditoire; on a entendu plutôt des protestations.

M. Binnion n'a pas pu répondre non plus à mes questions sur les raisons qui l’avaient amené à soumettre au Ministère des Ressources Naturelles et de la Faune (MRNF) un rapport de forage bien incomplet, ne décrivant que les douze premiers jours de travaux pour le seul puits identifié Questerre parmi la liste du MRNF des 18 puits fracturés. Il a confirmé que ce puits est bel et bien un puits vertical. Il est profond de 422m et il est fracturé dans des horizons entre 300 et 400m. Je lui ai souligné que c'était extrêmement inquiétant d'effectuer de la fracturation hydraulique si près du bas de la nappe phréatique, à moins de 200m. J'ai aussi demandé si cette fracturation avait été auscultée et contrôlée par détection microsismique, car rien dans le rapport déposé ne fournit de précisions sur cela. M. Binnion a répondu qu'il n'y avait pas eu de monitoring de ce type. Mais pourquoi, ajouta-t-il, parler de ce puits puisqu'il ne sera pas exploité ayant été évalué finalement non rentable. Les puits non exploitables n'intéressent manifestement pas le pdg de Questerre Energy Corp. Moi par contre ils m'inquiètent beaucoup, comme ils doivent inquiéter tous ceux qui vivent à proximité d'un puits avec fracturation artificielle du shale, surtout quand c'est fait sans monitoring et à moins de 200m du bas de la nappe phréatique.

André Boisclair a été engagé comme conseiller spécial en relations publiques par Michael Binnion. Il a assisté  à cette soirée qui lui a fort déplu car le débat a été désastreux pour l'image de l'industrie. Je constate que les documents "Debunking Durand" ont été émis dix jours après ce débat et qu'il y a un rapport direct avec les résultats de cette soirée. Le débat impliquait trois personnes: Marc Durand, Michael Binnion et Mario Lévesque. Les documents produits dix jours après impliquent nommément MM Durand et Lévesque; c'est sur le site Web de ce dernier que le document a été publié. Ces textes ne portent pas de signature, mais leur contenu reflète assez fidèlement les propos que m'a tenus M. Binnion en continuant de discuter avec lui après la soirée, ainsi qu'à une autre occasion en décembre 2011; j'avais pu alors discuter près de 30 minutes avec M. Binnion lors d'une rencontre à Québec. Si j'ajoute ce que M. Binnion a écrit sur son blogue antérieurement, je constate que ses propos et arguments sont tous contenus dans les textes "Debunking Durand", français et anglais.

À la toute fin du débat le 12 juin à Sherbrooke, comme c'est de mise, je suis allé serrer la main à mes deux interlocuteurs pour les remercier de leur participation à cette soirée qui certes nous opposait, mais qui s'est déroulée malgré tout fort civilement. À Mario Lévesque, j'ai exprimé le souhait que les échanges puissent se poursuivre avec des opposants de l'industrie dans le meilleur climat de discussion. M. Lévesque m'a assuré prôner lui-même la transparence, et que c'était là une bonne pratique pour gagner la confiance de la population.

À vrai dire, j'avais craint la possibilité d'un dérapage dans ce débat à cause d'un incident survenu le matin même. Quelques heures avant le débat, les organisateurs m'ont appelé un peu perplexes et inquiets d'un courriel qui leur avait été adressé la veille les enjoignant pour ainsi dire d'évacuer du débat toute discussion d'ordre géologique !  Ce courriel envoyé par un cadre de l'Ordre des Géologues du Québec (OGQ) précisait qu'aucun des intervenants dans cette soirée n'était membre de l'Ordre et qu'en conséquence personne n'était "légalement" autorisé à donner un avis d'ordre géologique et que les organisateurs devaient veiller à ce qu'il en soit ainsi. Ce courriel était adressé en copie conforme aux deux intervenants de l'industrie, mais pas à moi. Une manœuvre assez grossière de la part de cette personne à l'OIQ que je connais bien car il avait déjà auparavant tenté de limiter l'expression de mes analyses critiques sur l'industrie. Cette intervention ne m'a ni surpris*, ni inquiété, car à titre d'ingénieur-géologue j'ai pleine compétence pour analyser et donner un avis sur ces questions géologiques. Mais je craignais que soit M. Binnion, soit M. Lévesque ne sortent cette carte glissée gracieusement dans leur manche. J'appréhendais qu'ils disent ainsi pendant le débat que je n'avais pas d'autorisation et/ou de compétence pour parler de géologie. J'aurais évidemment répondu à cela en expliquant comment les champs de pratique communs sont encadrés par les lois respectives de l'OGQ et de l'Ordre des Ingénieurs et ne limitent en rien le droit de parole des membres des deux ordres; mais la discussion aurait alors quitté le domaine scientifique pour glisser sur des considérations relatives aux individus. C'est entre autres pour avoir eu cette retenue que je remerciais M. Lévesque en fin de soirée.

Dix jours plus tard, sans ma présence et devant les médias, M. Mario Lévesque sort ce lapin de sa poche et expose que je ne serais pas compétent en géologie: "M. Durand n'est pas et n'a jamais été membre en règle de l'Ordre des géologues » a déclaré M. Mario Lévesque, dans le communiqué de presse du 21 juin annonçant la publication de"Debunking Durand".  J'ai répondu à cette charge mal fondée dans le document R-1, et je déplore ici l'emploi d'un tel procédé. Avoir attendu d'être seul devant les médias pour sortir ce coup bas, n'est ni élégant, ni fortuit, car cela apparait plutôt assimilable à une opération de dénigrement, tout le contraire de véritables échanges de points de vue entre experts en sciences et en technologie.

Il est tout à fait dans l'ordre des choses pour deux personnes participant à un débat scientifique, de scruter les textes de la partie adverse, de préparer des arguments pour les contrer et d'y consacrer beaucoup de temps et d'énergie, mais cela dans ce cas-ci a été fait APRÈS la fin du débat !  Les  deux promoteurs de l'industrie étaient peut-être mal préparés à confronter mes analyses pour la soirée du 12 juin 2012. Dans une tentative après coup, ils semblent tenter de combler leurs lacunes dans la soirée du débat en sortant ces textes maintenant.

Mais un débat, cela se déroule avec des règles bien établies: temps de parole égal**, possibilité de répondre et de contre-argumenter pour les deux parties face à face devant public. Toute l'argumentation qu'on avance dans "Debunking Durand" aurait pu servir à mieux alimenter la discussion du 12 juin 2012 et cela aurait pu être très intéressant et constructif comme échange. J'aurais été là pour donner la réplique, point par points, à leurs énoncés. Je vais donc le faire maintenant dans les textes qui suivent( R3 à R8 incl.).

Marc Durand, Doct-ing en géologie appliquée

* Pas surpris, car j'avais déjà subi de la part de cette personne une tentative semblable pour atténuer la portée de mon questionnement critique de l'industrie gazière. Il est malheureux néanmoins que cette personne utilise ainsi son poste à l'Ordre des Géologues du Québec, car le public pourrait alors penser que cet Ordre professionnel tout entier qui opte pour la position des gazières.

** Dans ce cas-ci, le débat se faisait à deux contre un, mais je ne m'en suis jamais formalisé, car j'avais demandé que la règle temps égal s'applique aux deux côtés: pour et contre.

Le "poids des roches"

Document R-3 - Le "poids des roches" -

Remarque préliminaire : ce document, tout comme les cinq autres suivants (R-4, 5, 6, 7 et 8), est écrit pour apporter une réponse à un texte nommé "Debunking Durand", ainsi qu’à sa version en français. Nous voulons ici reprendre et compléter certaines explications techniques et scientifiques, qui sont dénaturées ou erronées dans les documents "Debunking Durand" (réf.1).

En ingénierie géologique, il n'est pas courant de traiter de questions géomécaniques en parlant de poids ; les auteurs de Debunking écrivent: "Ce sont plusieurs milliards de milliards de tonnes de roche…". Pour décrire une entité individuelle comme un paquebot, on peut le décrire par son poids total, mais pour analyser le comportement mécanique dans le roc, ce sont plutôt les concepts de pressions dans le cas d'un fluide comme l'eau dans les fractures, ou de contraintes dans le cas de roc solide, qui s’appliquent.

Un gros morceau de croûte terrestre de 1000m x 1000m x 1000m comme je l'utilise dans ma vidéo Gaz de schiste 101, cela représente un milliard de mètres cubes et chacun de ces mètres cubes pèse entre 2,7 et 3 tonnes. Le très gros volume de 1000m d'arête a donc une masse d'un peu moins de trois milliards de tonnes: c'est gros trois milliards, mais ce n'est pas des milliards de milliards. En considérant une profondeur allant jusqu’à 10 000 mètres, cela donnerait une masse d'au maximum 30 milliards de tonnes de roc , mais cette valeur serait encore 35 000 plus petite que la valeur énoncée dans "Debunking Durand" (plusieurs milliards de milliards de tonnes).  Je ne pense pas que les auteurs anonymes aient de l'expertise en ingénierie pour lancer ainsi de tels nombres absurdes.

Je ne pense pas non plus que leur texte ait été révisé par un géologue, car partout ils utilisent l'expression "schiste d'Utica" "schiste de Fayetteville", etc.  Gaz de schiste est une bonne expression, car elle est dans le langage courant comme dans les désignations officielles des commissions instituées par le Gouvernement du Québec (BAPE réf.2 et ÉES). Depuis deux générations, le terme exact en français adopté par les géologues d'Amérique du Nord est "shale d'Utica". Le terme schiste est réservé ici depuis plus de quarante ans à d'autres roches, schisteuses métamorphiques, lesquelles ne contiennent pas de gaz. On a donc débaptisé les "schistes argileux" des vieilles cartes géologiques pour le terme "shale". C'est le bon terme français qu'utilisent tous les géologues, même si schiste argileux peut encore à l'occasion être employé dans d'autres pays de la francophonie.

Cette petite dichotomie quant on parle du gaz de schiste est reliée à un héritage linguistique; l'expression la plus simple consiste à dire: "le gaz de l'Utica" ou "le gaz du shale d'Utica". Quand on traite de l’Utica comme entité géologique par contre, nous nous devons d’être rigoureux et d’employer le nom reconnu officiellement par les géologues.

Cependant "gaz de schiste" n'a pas à être changé, car son usage est pour désigner un contenu, c’est-à-dire le gaz (méthane et autres hydrocarbures associés). Si vous demandez un "verre d'eau", on vous le servira peut-être dans un gobelet de carton ou de plastique; c’est pour désigner le contenu avant tout et personne par exemple n'aurait l'idée rebaptiser cela "eau de styrofoam". Le bon nom géologique du contenant géologique est le mot shale. Donc le contenu dans son contenant nous demanderait de dire "le gaz de schiste du shale d'Utica" pour être conforme à la précision des termes en usage chez les professionnels de la géologie; mais cela serait inutilement compliqué, car tous comprennent déjà bien le sens des expressions courantes "gaz de schiste", "verre d'eau"; il est logique de s'en tenir à cela.

L’emploi erroné et systématique dans leur document de "schiste d'Utica" est un détail peu important qui ne sera remarqué que par les professionnels de la géologie. Mais ce détail est révélateur quant à l'identité des auteurs des textes.

Les personnes qui ont le moindrement une expertise en géologie vont aussi sursauter devant la phrase suivante: "Les forces tectoniques qui ont déplacé le Québec de l’équateur vers sa position actuelle il y a 400 millions d’années …". Ils confondent le déplacement tectonique avec l'âge du sédiment (l'Ordovicien ~ 450MA) . C’est tout à fait incompatible avec la séquence des événements géologiques ; la portion de plaque tectonique qui constitue le Québec d’aujourd’hui ne s’est absolument pas déplacée vers sa position actuelle il y a 400 millions d’années. Je ne ferai pas ici un exposé de la tectonique des plaques, car cela se trouve dans tous les bons manuels de géologie.

L'analyse des pressions et contraintes dans le substratum rocheux est bien plus importante, car elle est directement au centre des analyses qu’on doit faire de la fracturation hydraulique et de ses conséquences sur le milieu. La figure 1 à la page suivante, montre une façon simple d’estimer les pressions et les contraintes, à 1000m de profondeur dans cet exemple. Considérons un cube de shale de 1m x 1m x 1m (cube en vert au bas de la figure 1). Il reçoit le poids du roc surincombant, c'est-à-dire 1000 mètres cubes. En prenant une valeur de 2,8t/m3, la face horizontale de l'élément de volume de roc supporte donc 2800 tonnes. Le calcul serait le même pour tous les cubes voisins.

Évidemment les "colonnes de roc" sont toutes solidaires, liées en continu rigidement; l'ingénieur utilise pour ce calcul la relation   σv = p x ϒ  qui signifie:   la contrainte verticale (σv) = profondeur (p) en mètres multiplié par le poids volumique (ϒ) de la roche.  Dans l'exemple, c'est 1000m x 2,8 tonnes par mètre cube, ce qui donne 2800 tonnes par mètre carré, soit aussi 280 Kgf/cm2.  Une unité de force divisée par unité de surface, cela donne des unités de pression ou plus précisément de contrainte, un terme courant en géomécanique.

La sphère en bleu illustre la valeur de la pression d'eau qui sera présente au fond du puits et dans les fractures intercommunicantes qui virtuellement seraient en équilibre hydrostatique avec tous les fluides jusqu'au niveau de la nappe. À l'état naturel avant toute perturbation par pompage ou injection, cette pression d'eau est aussi approximativement estimée par la profondeur sous le niveau de la nappe. La pression hydrostatique est plus faible alors que la contrainte verticale calculée précédemment, car la densité de l'eau (ϒw) est  1,0 tonne/m3, ou un peu plus selon le degré de salinité. La pression  u =  p x ϒw   à 1000m de profondeur ou 990m sous la nappe, si celle-ci débute à -10m sous la surface est donc environ  1 tonne/m2 qu'on écrira plus couramment  100 Kgf/cm2. C'est environ 100 bars ou 100 atmosphères.

Figure 1 - Représentation de l'état de contraintes à 1000 m de profondeur.

La pression d'eau (u) est représentée par une sphère bleue dans la figure ci-dessus, car elle est indépendante de l'orientation dans l'espace. Par contre dans un roc solide, l'état des contraintes est plus complexe. Sur les six faces du cube, on peut considérer trois orientations dans l’espace; par exemple la contrainte verticale σv s'exerce sur la surface horizontale carré au sommet du cube et s'oppose à une contrainte équivalente sur la surface, horizontale également, au bas du cube.

Pour être rigoureux, cette analyse est dans la réalité toujours faite en relation d'éléments cubiques infinitésimaux (très petits); l'égalité des contraintes opposées est alors bien réelle. J'utilise ici une démonstration sur un cube d’un mètre d'arête et ce n'est alors pas rigoureusement exact, car le bas est à un mètre plus bas que le haut. Cette petite remarque faite, revenons à la figure 1. En plus de l'axe vertical, il y a deux autres axes perpendiculaires pour décrire l'espace et donc l'état de contraintes.

Dans l'exemple, j'ai choisi le cas où les contraintes horizontales sont plus élevées que la contrainte verticale et cela est représenté par des axes plus longs dans l'ellipsoïde. C'est fréquemment le cas au Québec en raison de l'histoire géologique. Ailleurs dans le monde, on pourrait représenter l'état des contraintes par un ellipsoïde de forme différente: avec des axes horizontaux plus courts que l'axe vertical. La forme serait étirée vers le haut, à l'inverse de celle de la figure 1.

La désignation des axes, 1, 2 et 3 appelés axes principaux, suit de façon conventionnelle l'ordre logique suivant: sigma 3 (σ3) est la contrainte la plus faible, sigma 2  (σ2) la valeur intermédiaire et sigma 1  (σ1) la contrainte la plus grande. Dans l'exemple, j'ai placé sigma 3 en coïncidence avec l'axe vertical; c'est un cas possible au Québec, mais c’est un cas simplifié. Dans la réalité quand on mesure l'état des contraintes in situ, l’ellipsoïde dans l'espace peut être orienté obliquement (figure 2) dans toute orientation possible. La géomécanique est complexe ; la valeur et l'orientation des contraintes naturelles sont affectées par un grand nombre de facteurs géologiques.

Figure 2 - Les dix composantes pour décrire les forces ou les contraintes qui agissent en un point dans le roc.

Finalement pour compléter cette présentation de l'état des contraintes, en fonction d'un espace à trois dimensions représenté par les trois axes X, Y (axes horizontaux) et Z (l'axe vertical), il faut en plus considérer, pour chacune des six faces, l'existence de contraintes tangentielles (τ). Il y a deux composantes sur chaque paire opposée de faces: sur la face perpendiculaire à l'axe X  on aura :  τxy  et τxz  et ainsi de suite pour les deux autres orientations (τyx , τyz et  τzy  et τzx).

Les contraintes normales σ sont perpendiculaires aux faces et exercent une force de compression; les contraintes tangentielles (τ) sont parallèles aux faces et elles exercent une force en cisaillement.

Tout cela est donc assez complexe, car on obtient au final pour décrire un état de contrainte neuf composantes, trois pour chacun des trois axes de l'espace. À cela s'ajoute une dixième valeur, celle de la pression des fluides (u) qui agit en opposition aux contraintes normales de compression. Nous limiterons cet exposé aux contraintes, ce qui est déjà assez complexe à présenter. Dans un véritable calcul géomécanique, on ferait intervenir en plus les modules de déformation (en compression, en cisaillement, leurs valeurs selon les trois axes, etc.), soit plus d’une dizaine de paramètres, tous requis pour compléter une modélisation simple du comportement du roc sous l’action des contraintes en un point de l’espace souterrain.

Tout en limitant ici la présentation aux contraintes, je dois ajouter une dernière équation: celle qui nous permettra un peu mieux de comprendre comment le roc peut être fracturé quant il se produit une modification de l'état des contraintes, comme par exemple lors d’une fracturation hydraulique. C'est l'équation des contraintes effectives (σ'):     σ'  =  σ – u         La contrainte effective s’obtient en soustrayant la pression d’eau de la contrainte totale, quelle que soit l’orientation considérée.

Poursuivons l’analyse à 1000m de profondeur et toujours avec l’état des contraintes montré sur la figure 1. En injectant de l’eau sous très haute pression en profondeur, on arrive à dépasser la valeur de la contrainte naturelle σz. Dans l’exemple donné à la figure 3, on regarde ce qui se passe dans une portion de fracture horizontale en train de s’ouvrir lors d’une injection sous très haute pression.

Que se passera-t-il si la pression d’eau (u) arrive à une valeur plus grande que la valeur de σz qui vient du poids du roc au-dessus ? Prenons une valeur de pression d’eau  u = 300 Kgf/cm2*. À cette profondeur on a estimé précédemment qu’on avait pour  une valeur de 280 Kgf/cm2.

L’équation des contraintes effectives:   σ'z = σz – u   donnera alors

                                                          σ'z =  280 - 300 Kgf/cm2 =  - 20 Kgf/cm2 *

Figure 3 - La contrainte effective est la résultante qui agit sur le roc – application ici à une fracture millimétrique lors d’une opération de fracturation hydraulique.

La contrainte résultante, ici la contrainte effective σ'z  est celle qui agit contre les deux parois d’une fracture dans un plan horizontal. Cette contrainte effective va ouvrir la fracture en annulant le poids de tout le roc au-dessus de ce plan. L’effet du poids de 1000m de roc exerçant une contrainte de 280 Kgf/cm2 est plus qu’annulé par le processus d’injection dans cette opération de fracturation hydraulique. La valeur négative ( -20 Kgf/cm2) dans notre exemple signifie que le roc à 1000m de profondeur ne subit plus de force de compression due à la pesanteur, mais bien l’inverse une force en traction de 20 Kgf/cm2, capable d’ouvrir des fractures dans des plans horizontaux.

Beaucoup d’autres éléments seraient à analyser pour décrire complètement tout le processus d’initiation de la fracture; si le forage est horizontal, les amorces de fractures seront dans un plan vertical, très probablement et opposition à la contrainte intermédiaire σ2. La pression (u) requise pour amorcer la fracture devra être plus élevée que la valeur locale de cette contrainte plus un surplus de pression pour dépasser la résistance en traction de la roche. Quand il y a un réseau de fractures naturelles virtuelles, elles vont constituer des voies de moindre résistance et elles vont devenir des fractures ouvertes. C’est complexe, car si des fractures s’ouvrent à un endroit, le corollaire est qu’il y a d’autres zones voisines qui elles subissent une compression accrue. L’état des contraintes est complètement modifié par toute l’opération d’injection sous une haute pression. Les modules de déformation en cisaillement et en compression, ainsi que les valeurs locales de la résistance en cisaillement viennent compliquer encore plus la modélisation de ce qui se produit en chaque point.

Les déformations sont maintenues permanentes et ne retrouvent jamais leurs valeurs qu’elles avaient à l’état naturel, car le processus d’injection s’accompagne de mise en place de particules solides dans les fractures ouvertes. Ces particules solides ont le rôle de maintenir les déformations et les ouvertures produites au moment du maximum des pressions d’injection.

Cette analyse vise essentiellement à démontrer une chose : la fracturation hydraulique annule localement l’effet du poids de la roche. La force de gravité ne disparaît pas pendant l’injection, mais l’opération de fracturation crée dans le massif en profondeur un état qui, un peu comme en surface, permet d’avoir des fractures ouvertes, parce que justement la pression σz est annulée par une pression d’eau. Dans cet état, l’eau injectée suit les zones de moindre résistance, c’est-à-dire le plus souvent le réseau des discontinuités naturelles préexistantes. Elles étaient probablement fermées avant l’injection. La contrainte effective devenant nulle et même négative dans un grand volume du substratum, cela modifie totalement de façon irréversible le comportement mécanique et hydrogéologique du massif rocheux. La technologie de fracturation hydraulique contrôle très mal où s’insère le fluide injecté et mesure encore moins bien jusqu’où il arrive à s’étendre.

J’ai fait ici cette analyse pour répondre au sous-titre du document "Debunking Durand" (réf.1) qui se lit ainsi : « L’hypothèse erronée de la présentation fait abstraction de la gravité et dupoids de la terre» et plus loin dans le texte « Une compréhension très rudimentaire des principes de la physique permet d’exposer les erreurs … » L’erreur essentielle de leur analyse est de commenter l’état des contraintes naturelles à 1000m et de ne pas voir que les opérations de fracturation hydraulique apportent des modifications telles que cela ne s’applique absolument plus après ces opérations.

Les exemples que j’ai illustrés dans mes documents qu’ils critiquent, se rapportent à des phénomènes relatifs au comportement du shale sous de faibles contraintes effectives ; c’est le cas à faible profondeur à l’état naturel, comme cela devient aussi le cas à grande profondeur, quand une très haute pression d'injection d'eau amène l’état des contraintes effectives à une très faible valeur comme en surface.

Marc Durand, Doct-ing en géologie appliquée, juin 2012.

Note: * On utilise des unités en MPa (MégaPascal) dans les calculs d'ingénierie; ici pour fins de vulgarisation, nous utilisons la notion de pesanteur est plus facile à visualiser et les valeurs en Kgf (une masse d'un Kilogramme soumise à la l'accélération de la gravité terrestre = son poids).

Références :

1- Anonyme 2012. Debunking Durand / Démystification des propos de Marc Durand,  ogsaq / afspg, 7 et 8 p.

2- BAPE février 2011. Rapport d’enquête et d’audience publique – Développement durable de l’industrie des gaz de schiste au Québec, Gouvernement du Québec, 324 p.