En utilisant une méthode qui fonctionne à rebours à partir d’un ensemble de tremblements de terre observés pour tester des modèles sismiques qui correspondent à ces observations, les chercheurs travaillant dans le bassin du Delaware ont pu déterminer si les tremblements de terre dans la région depuis 2017 étaient causés par des opérations pétrolières et gazières.
La nouvelle étude publiée dans Lettres de recherche sismologique indique également si l’activité sismique dans une partie spécifique ou « bloc » du bassin, qui s’étend à travers l’ouest du Texas et le Nouveau-Mexique, a été causée par la fracturation hydraulique ou l’évacuation des eaux usées peu profondes ou profondes.
Iason Grigoratos de l’ETH Zürich, du Service sismologique suisse et des collègues de l’Université du Texas à Austin ont calculé la probabilité que l’un ou les deux de ces processus aient provoqué une activité sismique dans chaque bloc, constatant qu’au moins 68% des tremblements de terre du bassin du Delaware dans leur étude se sont produits dans blocs où les activités pétrolières et gazières étaient la cause probable à un intervalle de confiance de 95 %. Grigoratos a mené l’étude lorsqu’il était chercheur postdoctoral à la Jackson School of Geosciences de l’UT.
La SRL Une étude a révélé que la fracturation hydraulique était liée à plus d’événements sismiques qu’on ne le soupçonnait auparavant, en particulier dans le comté de Reeves au Texas. Cependant, l’évacuation des eaux usées peu profondes (environ un à deux kilomètres sous le niveau du sol) est liée à davantage de tremblements de terre dans l’ensemble, concluent Grigoratos et ses collègues.
La sismicité autour de la ville de Pecos semble être affectée à la fois par la fracturation hydraulique et l’évacuation des eaux usées, ont découvert les chercheurs. Dans le comté de Culberson au Texas et autour de l’épicentre du tremblement de terre de magnitude 5,0 de 2020 à Mentone, au Texas, le mécanisme déclencheur semble être l’évacuation des eaux usées des puits profonds.
Historiquement, le bassin du Delaware a connu une très faible sismicité, avec seulement trois événements de magnitude supérieure à 4,8 au cours des 100 dernières années. Mais les taux de sismicité augmentent progressivement dans la région depuis 2009 et s’accélèrent encore après 2013. Ces changements sont corrélés à une augmentation du volume d’injection dans les puits de fracturation hydraulique et d’évacuation des eaux usées dans la région depuis 2013.
Dans leur article, Grigoratos et ses collègues « anticipent » les taux de tremblements de terre de magnitude 1,5 et plus qui se sont produits dans le bassin du Delaware après 2017, en utilisant des données sur la fracturation hydraulique ou l’évacuation des eaux usées dans la région comme données d’entrée pour leur modèle de prédiction. Ils ont comparé ces taux à ceux attendus dans des conditions tectoniques régulières dans la région.
La méthode de rétropolation fonctionne bien pour démêler les causes potentielles de la sismicité dans les zones où il existe plusieurs types d’opérations pétrolières et gazières qui se chevauchent, a déclaré Grigoratos.
L’examen des changements dans les opérations de puits sur un intervalle de temps et d’espace spécifique peut être utile pour étudier « des sursauts isolés de sismicité dans des zones à faible densité de puits, comme dans les tremblements de terre induits par la fracturation hydraulique dans des zones où les opérations pétrolières et gazières ne se chevauchent pas », il noté, mais « ils ne sont pas bien adaptés pour faire face à l’évacuation des eaux usées, qui présente souvent des retards de plusieurs années jusqu’à l’apparition d’une sismicité lointaine et progressive ».
Les taux de sismicité rétrospective au fil du temps dans des blocs spatiaux spécifiques peuvent prendre en compte les changements dans les taux d’injection ainsi que la façon dont les changements de pression interstitielle causés par l’injection se diffusent à travers les formations souterraines dans le temps et dans l’espace, a-t-il ajouté.
Dans les endroits où la fracturation hydraulique et l’évacuation des eaux usées ont eu lieu, la méthode n’identifie pas celle qui pourrait être la plus importante dans la cause des tremblements de terre, a déclaré Grigoratos. « La sismicité dans les zones touchées à la fois par la fracturation hydraulique et l’évacuation des eaux usées se situe dans les couches sédimentaires » peu profondes « et n’a pas atteint depuis 2017 des magnitudes supérieures à la magnitude 3,8 », a-t-il expliqué. « Par conséquent, tant que les ruptures sismiques ne grossissent pas et ne migrent pas très près des actifs exposés d’importance critique ou de vulnérabilité élevée, les restrictions du régulateur ne semblent pas très probables. »
La carte des blocs de la région pourrait aider les opérateurs pétroliers et gaziers et les régulateurs à identifier les endroits où les futures mesures d’atténuation ou de surveillance des tremblements de terre devraient être mises en place, ont noté les chercheurs.
Iason Grigoratos et al, Distinguer les facteurs causaux de la sismicité induite dans le bassin du Delaware : fracturation hydraulique ou évacuation des eaux usées ?, Lettres de recherche sismologique (2022). DOI : 10.1785/0220210320