L’appellation "gaz non conventionnels" recouvre principalement trois types de ressources gazières : le gaz de schiste (ou shale gas), le tight gas et le gaz de charbon (ou coal bed methane) Ce n’est pas leur nature chimique qui les distingue du gaz "conventionnel" (il s’agit dans tous les cas de gaz naturel), mais les caractéristiques géologiques de la roche qui les contient.

Gaz de schiste et tight gas : le défi de la perméabilité

Dans le sous-sol, les hydrocarbures (gaz, mais aussi pétrole) sont piégés dans des roches dites "réservoir". Malgré cette appellation, il ne s’agit pas de vastes poches continues, mais de minuscules pores entre les grains qui forment la matrice de cette roche.

La qualité d’une roche réservoir est caractérisée par sa porosité et sa perméabilité.

La porosité représente l'espace entre les grains, et donc sa capacité à stocker un hydrocarbure, liquide ou gazeux. Un réservoir très poreux pourra donc receler un gros volume de pétrole ou de gaz. Mais cela ne suffit pas. Encore faut-il qu’il laisse ces fluides circuler, autrement dit que les pores soient connectés entre eux. C’est la perméabilité qui mesure cette aptitude de la roche à se laisser traverser par le gaz ou le pétrole.

Les gaz de schiste (ou shale gas) et les tight gas ont en commun d’être piégés dans des roches de très faibles perméabilités. Des roches ultra-compactes qui interdisent, ou limitent très fortement, la circulation du gaz.

La perméabilité, qui s’exprime en Darcy, est l’un des paramètres marquant la frontière entre réservoirs "conventionnels" et "non conventionnels". Elle peut atteindre 1 Darcy, voire plus, dans un piège à hydrocarbures classique de bonne qualité, et chute à quelques dizaines de microDarcy dans les réservoirs de tight gas, plus compacts qu’une brique. Dans le cas des gaz de schiste, elle s’effondre encore, se réduisant à des valeurs mille fois plus faibles que dans les tight gas. Elle se mesure alors en nanoDarcy.

• Le tight gas est piégé dans des réservoirs ultra-compacts, dont la porosité et la perméabilité sont très faibles. Les pores de la roche réservoir contenant le gaz sont minuscules, et la compacité de la roche est telle que le gaz ne peut s’y mouvoir que très difficilement.
• Le gaz de schiste est quant à lui extrait d’une couche géologique appelée "roche mère", et non d’un réservoir pétrolier classique. Cette roche sédimentaire argileuse est naturellement peu perméable Le gaz s’y trouve soit adsorbé, c’est-à-dire intimement imbriqué dans la matière organique, soit à l’état libre dans le volume poreux de la roche.

Du gaz dans les filons de charbon

Le gaz de charbon est, comme son nom l’indique, emprisonné dans les gisements de charbon. La plus grande partie du gaz est adsorbée sur la surface du charbon. Excellent "stockeur" de gaz, le charbon peut contenir de deux à trois fois plus de gaz par unité de volume de roche que les gisements gaziers classiques.