Dans un write-up récemment publié, les géoscientifiques de Virginia Tech ont découvert que l’injection d’eaux usées peu profondes – et non les injections d’eaux usées profondes – peut entraîner une activité généralisée de tremblements de terre profonds dans les champs de production de pétrole et de gaz non conventionnels.



La saumure est un sous-produit toxique des eaux usées de la creation de pétrole et de gaz. Les foreurs de puits éliminent de grandes quantités de saumure en l’injectant dans des formations souterraines, où son injection peut provoquer des tremblements de terre, selon Guang Zhai, chercheur postdoctoral au Département de géosciences, qui fait partie du Virginia Tech Higher education of Science, et assistant invité. chercheur à l’Université de Californie, Berkeley.

Les résultats apparaissent dans l’édition du 10 mai de la revue Proceedings of the Countrywide Academy of Sciences. Rejoindre Zhai sur le papier sont Manoochehr Shirzaei, professeur agrégé de géosciences à Virginia Tech, et Michael Manga, professeur et directeur du département des sciences de la Terre et des planètes de Berkeley. Dans l’étude financée par le Département américain de l’énergie, l’équipe s’est concentrée sur le bassin du Delaware dans l’ouest du Texas, l’un des gisements d’hydrocarbures les plus productifs et non conventionnels des États-Unis.



Depuis 2010, le bassin a connu une augmentation significative des injections d’eaux usées peu profondes et une sismicité profonde généralisée, y compris le récent événement de magnitude 5, près de Mentone, au Texas. La plupart des tremblements de terre étaient relativement faibles, mais certains ont été importants et largement ressentis.

« Il est assez intéressant que l’injection au-dessus du réservoir de schiste épais et globalement à faible perméabilité puisse provoquer un tremblement de terre dans le sous-sol profond, malgré une connexion hydraulique minimale », a déclaré Zhai. « Ce que nous avons découvert, c’est que les soi-disant contraintes poroélastiques peuvent activer les failles du sous-sol, qui proviennent de l’injection de fluide provoquant la déformation de la roche. »

La poroélasticité est l’interaction résultante entre l’écoulement de fluide et les déformations solides au sein d’une development poreuse, ici le grès. « Cette découverte est significative car elle fulfilled les contraintes poroélastiques à l’honneur en tant que principal moteur des tremblements de terre à l’échelle du bassin dans le bassin », a déclaré Shirzaei, qui est également membre du corps professoral affilié du Virginia Tech Global Change Center.

Pourtant, prédire la quantité d’activité sismique de l’injection d’eaux usées est problématique car cela implique de nombreuses variables, dont l’une est la profondeur d’injection, a déclaré Zhai. Bien qu’il soit bien connu que l’augmentation de la pression des fluides due à une injection profonde est la raison dominante de l’augmentation récente de la sismicité dans le centre et l’est des États-Unis, on peut encore se demander remark les injections peu profondes provoquent des tremblements de terre.

Au cours de l’étude, l’équipe a examiné comment des quantités variables de saumure injectée perturbaient les contraintes crustales profondément sous le bassin du Delaware et remark ces perturbations conduisaient à des tremblements de terre sur une faille donnée. Ajout de Zhai, « Les fluides tels que la saumure et les eaux souterraines naturelles peuvent à la fois être stockés et se déplacer à travers les roches qui sont poreuses. »

Le trio a utilisé l’analyse de données et la modélisation informatique pour imiter le grand volume d’extraction de fluide des réservoirs de schiste de moreover de 1500 puits de production de schiste entre 1993 et ​​2020, avec 400 puits injectant de la saumure dans des formations de grès de 2010 à 2020. Pour rendre le scénario réaliste, le modèle incluait les propriétés mécaniques des roches dans le bassin du Delaware, a déclaré Shirzaei.

L’équipe a constaté que les tremblements de terre à l’échelle du bassin se produisent principalement là où la contrainte profonde augmente en raison d’une injection peu profonde. Cela signifie qu’il existe un lien de causalité entre les tremblements de terre profonds et l’injection de fluide peu profonde by way of le transfert de contraintes élastique.

« Le changement de pressure profond est reasonable aux propriétés de l’aquifère peu profond, en particulier la diffusivité hydraulique, qui décrit la facilité d’écoulement du fluide dans un milieu poreux », a déclaré Manga. « Une issue à se poser est de savoir pourquoi certaines zones qui accueillent de nombreuses injections peu profondes manquent de sismicité. Notre approche offre un moyen d’étudier d’autres facteurs importants qui contrôlent les tremblements de terre induits. »

En additionally des interventions humaines, les paramètres tectoniques eux-mêmes aident également à prédéterminer l’ampleur et la probabilité du tremblement de terre, a déclaré Shirzaei. Cette étude et les travaux futurs fourniront un moyen feasible d’évaluer les risques sismiques induits, en combinant des facteurs naturels et humains. Le but ultime : minimiser les risques liés à l’élimination des eaux usées pendant la generation de gaz naturel jusqu’à ce que les systems d’énergie renouvelable à extensive terme deviennent accessibles à tous.

« Alors que les futures demandes énergétiques augmentent dans le monde, il reste difficile de gérer l’énorme quantité d’eaux usées coproduites, et une injection peu profonde sûre pour l’élimination est plus rentable que l’injection profonde ou le traitement de l’eau », a déclaré Zhai. « Nous espérons que le mécanisme que nous découvrons dans cette étude pourra aider les gens à repenser les triggers des tremblements de terre induits, en aidant éventuellement à mieux les comprendre et à atténuer leurs risques.