Une décennie de recherche dans les opérations pétrolières et gazières du centre et de l’est des États-Unis a confirmé que l’injection de fluide provenant de la fracturation hydraulique et de l’évacuation des eaux usées peut induire la sismicité.
Maintenant, les données des puits de fracturation hydraulique dans l’est de l’Ohio indiquent que les activités d’extraction peuvent également influencer le taux de sismicité, selon une présentation à la Seismological Society of America (SSA) Assemblée annuelle 2023.
Lors de la fracturation hydraulique, les opérateurs de puits injectent un liquide sous pression dans une couche rocheuse après avoir foré verticalement et souvent horizontalement à travers la roche. Le liquide brise la couche rocheuse et permet au gaz naturel ou au pétrole de s’écouler plus librement. Ce processus peut induire une activité sismique suffisamment importante pour que les gens la ressentent, éventuellement en augmentant les pressions de fluide dans la roche, ce qui aide à déverrouiller les failles et leur permet de glisser.
Lorsque les sismologues ont détecté une vague de sismicité l’automne dernier dans l’est de l’Ohio, cependant, il n’y avait aucun lien clair avec l’injection, a déclaré Michael Brudzinski de l’Université de Miami.
« La quantité de sismicité ressemblait à des modèles que nous verrions lorsqu’une opération d’injection était en cours », a-t-il expliqué. « Cependant, lorsque nous avons demandé au régulateur quel type d’activités se déroulaient, il nous a dit qu’il n’y avait rien de nouveau. »
Intrigués, Brudzinski et ses collègues ont commencé à rechercher d’autres processus de puits susceptibles d’influencer la sismicité. Une idée qu’ils avaient était que « les fluctuations de la quantité d’extraction du réservoir pourraient influencer le moment où la sismicité se produit », a déclaré Brudzinski.
Parce que la fracturation est si répandue dans les nouveaux puits, a-t-il expliqué, la quantité de pétrole et de gaz qui peut être extraite « est importante au départ, mais elle diminue assez rapidement. Ainsi, parfois, les opérateurs arrêtent l’extraction pendant un mois ou deux, puis recommencent, et quand ils le redémarrent, il a tendance à produire un peu mieux. »
En comparant les données sismiques aux enregistrements des opérations pétrolières et gazières accessibles au public pour les puits de l’Ohio, les chercheurs ont constaté que le changement inhabituel des taux de sismicité était associé à ce processus de « charge ».
« Lorsqu’un puits particulier a été temporairement arrêté en termes d’extraction, c’est à ce moment-là que nous constatons une augmentation de la sismicité par la suite », a déclaré Brudzinski.
Les chercheurs ont également noté une augmentation du taux de sismicité accompagnant le reflux initial, lorsque le liquide injecté pour la fracturation remonte à la surface lorsque l’extraction commence après le processus de fracturation.
La sismicité liée à l’extraction n’est pas une nouvelle découverte, a déclaré Brudzinski, citant les études des tremblements de terre d’extraction sur le champ gazier de Groningen aux Pays-Bas comme exemple.
« Mais ce qui est nouveau pour nous, c’est que nous ne pensions pas vraiment au processus d’extraction ayant une influence sur la sismicité dans ces cas où l’injection a été la principale cause de sismicité », a-t-il déclaré.
Les tremblements de terre induits par les activités d’extraction dans cette région sont de magnitude 2,6 ou moins, suffisamment importants pour être ressentis mais pas dommageables. La distribution de magnitude des tremblements de terre liés à l’extraction est similaire à la distribution des tremblements de terre survenant lorsque les puits ont été initialement fracturés.
Cela a surpris Brudzinski et ses collègues, qui pensaient que les tremblements de terre d’extraction pourraient être plus petits. Mais cela suggère que la même faille activée lors de la fracturation pourrait être à nouveau activée lors de l’extraction, a-t-il déclaré.
La vague de sismicité liée à l’extraction ne dure que quelques jours, puis se désintègre en une à deux semaines, par rapport aux plusieurs semaines à plusieurs mois d’injection et d’activité sismique qui l’accompagne.
L’une des plus grandes questions auxquelles Brudzinski et ses collègues veulent répondre est de savoir s’ils ont découvert une situation unique dans l’est de l’Ohio, ou si l’extraction influençant les taux de sismicité est un phénomène plus répandu.
Dans d’autres parties du pays où l’échelle de la fracturation et de l’évacuation des eaux usées est beaucoup plus grande, a-t-il dit, il pourrait être difficile de détecter ce signal sismique d’extraction.
« Si nous constations que quelques pour cent du temps, ils fermaient les puits et les redémarraient, et qu’il y avait une augmentation de la sismicité, cela me suggérerait en quelque sorte que nous devons regarder même dans les endroits où l’injection est plus répandue juste pour voir si nous pouvons capter ce signal même dans ces endroits », a déclaré Brudzinski.