Stockage de gaz

Qu’est-ce que le gaz naturel ?

Le gaz naturel est composé à plus de 90 % de méthane (CH4), il est incolore et inodore, c’est l’hydrocarbure le plus simple qui existe dans la nature. Il n’est pas toxique.

Avant la seconde guerre mondiale, le gaz naturel n’était qu’un sous-produit d’extraction du pétrole, souvent brûlé directement. Il existait seulement quelques marchés locaux aux Etats-Unis. Après la seconde guerre mondiale, le marché du gaz naturel a pris une dimension internationale. En 1944, le premier gazoduc haute-pression de 2000 km de long a été construit aux Etats-Unis. En 1964, la première chaîne de gaz naturel liquéfié (GNL) est mise en place entre l’Algérie et l’Europe. La disparition des « usines à gaz » s’est fait progressivement avec l’arrivée du gaz naturel en France.

Le stockage de gaz naturel permet de répondre aux besoins de modulation saisonnière, journalière et horaire. Par exemple, la consommation française peut être jusqu’à six fois plus importante en hiver qu’en été.

Le gaz naturel peut être stocké :

• En aérien, sous sa forme liquide dans des réservoirs de gaz naturel liquéfié situés sur les sites des terminaux méthaniers, ou gazeuse, dans des réservoirs généralement sphériques ;
• Dans le sous-sol, sous forme gazeuse par injection dans des structures géologiques naturelles. Le stockage de gaz naturel en sous-sol est de loin la technique la plus efficace et la plus économique pour stocker le gaz à très grande échelle.

Stockages souterrains

En France, les volumes utiles des stockages souterrains aquifères et en cavités salines représentent respectivement environ 110 TWh et 15 TWh (source : site du Ministère en charge de l’Écologie).
Le volume utile des stockages aériens de gaz naturel liquéfié (GNL) représente 3,5 TWh.

Historiques des stockages

Avant la seconde guerre mondiale, la première expérience de stockage date de 1915 dans un gisement de gaz à Welland County dans l’Ontario au Canada. Le premier stockage en gisement de gaz déplété date de 1916, à Zoar, près de Buffalo dans l’Etat de New York. En 1930, onze sites avaient été créés représentant un volume utile de 500 millions de m³.
Après la seconde guerre mondiale, on dénombrait 75 sites en 1945, pour un volume utile de 12 milliards de m³. Le premier stockage en aquifère   date de 1946 dans le Kentucky aux Etats-Unis. Quant au premier stockage en aquifère   en France, il date de 1956 à Beynes dans les Yvelines. Aujourd’hui, 600 sites de stockages sont présents à travers le monde. Ce qui représente un volume utile de 310 milliards de m³.

Techniques de stockage dans le bassin Seine-Normandie

Dans le bassin parisien, il n’existe que des stockages aquifères et en gisement déplété.

Localisation des stockages de gaz dans le bassin parisien (BRGM)

Stockages souterrains aquifères

Un stockage aquifère   a une structure géologique équivalente à un gisement de gaz naturel.

La technique du stockage aquifère   consiste à injecter du gaz naturel sous pression à grande profondeur dans une couche géologique poreuse et perméable, qui n’est pas exploitée pour l’alimentation en eau potable, recouverte d’une couche imperméable formant une couverture étanche, le tout ayant une forme de dôme.
Les contraintes géologiques ne permettant qu’un soutirage en continu assez peu flexible, ces stocks sont utilisés tout au long de l’hiver.
En période estivale, le gaz est injecté dans la roche réservoir grâce aux puits   d’exploitation. Il prend alors la place d’une partie de l’eau qu’il chasse vers la périphérie du réservoir. En période hivernale, le gaz est soutiré par ces mêmes puits   d’exploitation et l’eau reprend en partie sa place. Des puits   de contrôle, disposés tout autour du stockage, permettent de suivre l’extension latérale et verticale de la bulle de gaz et de mesurer la qualité des eaux dans la couche réservoir et dans les aquifères supérieurs.

En surface, les puits   d’exploitation sont reliés à une station centrale par des canalisations enterrées. Sur cette station reliée au réseau de transport national, on trouve les équipements principaux suivants :

• des unités de traitement afin de purifier au soutirage, le gaz chargé d’eau et parfois de composés soufrés,
• des compresseurs pour l’injection du gaz,
• une installation d’odorisation du gaz,
• un laboratoire de contrôle de qualité,
• une salle de conduite et de télésurveillance.

Dans le bassin parisien, il existe neuf stockages en aquifère  .

Stockages en gisement déplété

Des anciens gisements d’hydrocarbures sont transformés en stockage ; c’est le mode de stockage majoritaire en Europe.
Les stockages en gisements épuisés se comportent de la même manière que ceux en nappes aquifères ; le soutirage doit être réalisé en continu avec peu de flexibilité.
Le gisement déplété est constitué d’une roche poreuse, perméable et remplie d’hydrocarbures. Ces fluides sont déplacés et compressés par l’injection de gaz. Cette technique de stockage a l’avantage d’avoir une grande capacité de réutilisation des installations pétrolières, de ne pas nécessiter d’exploration et d’avoir l’assurance de l’étanchéité de la couverture. Trois-Fontaines-l’Abbaye est le seul site de stockage en gisement déplété dans le Bassin Parisien. Il a été mis en service en 2010. Il est implanté dans le Trias à plus de 1700 m de profondeur.