La fracturation peut-elle être sûre ? Une nouvelle étude suggère comment la fracturation hydraulique - le processus d'extraction du pétrole et du gaz piégés dans les roches profondément sous terre en projetant de l'eau dans la roche à haute pression - peut être menée sans provoquer de tremblements de terre, qui est l'une des préoccupations les plus connues. Bien que ce type de recherche puisse aider à produire des lignes directrices pour réduire les risques associés à la fracturation hydraulique, finalement, cela n'a aucun sens de dire que la fracturation hydraulique est entièrement "sûre".

Autant vous demander si vous pouvez vous rendre au travail en toute sécurité. Il existe des règles destinées à réduire les risques, comme les limitations de vitesse et le code de la route, mais il y aura toujours un risque d'erreur humaine ou de défaillance de l'équipement. S'aventurer sur les routes est une activité intrinsèquement dangereuse. Bien sûr, cela ne veut pas dire que nous ne devrions jamais le faire. Les risques inhérents à toute activité industrielle nous obligent à bien réfléchir à leur gestion, plutôt que d'essayer de prétendre qu'il est sûr ou non.

La fracturation hydraulique ou fracturation hydraulique consiste à pomper jusqu'à 16 piscines olympiques d'eau, des additifs chimiques et du sable dans les roches de schiste situées entre 2 km et 3 km sous terre. Cela crée un réseau dense de petites fractures dans les roches, libérant du gaz ou du pétrole qui se déplace dans le cours d'eau et est pompé ou transporté à la surface.

Des tremblements de terre peuvent se produire lorsque la fracturation a lieu près d'une faille géologique. C'est un peu comme le fonctionnement d'un aéroglisseur, en pompant de l'air pour produire un coussin afin qu'il puisse glisser plus facilement sur la surface du sol. Si le fluide de fracturation est pompé dans une faille géologique, il peut aussi glisser plus facilement. La fracturation peut également modifier la contrainte sur la faille, provoquant sa libération, et un déplacement de faille suffisamment important sera ressenti comme un tremblement de terre.

Le nouveau papier, publié dans Geomechanics and Geophysics for Geo-Energy and Geo-Resources, essaie de prédire à quelle distance d'une faille géologique il est sécuritaire de fracasser un puits sans provoquer de tremblement de terre. Une telle recherche est importante car elle pourrait conduire à exclure des zones de terres pour la fracturation hydraulique, prévenir les tremblements de terre et, bien sûr, sauver l'industrie de la fracturation hydraulique d'un désastre de relations publiques.

Pour faire cette prédiction, les chercheurs des universités de Keele et de Birmingham ont exécuté 50 modèles d'une opération de fracturation hydraulique basée sur un site du nord-ouest de l'Angleterre et modélisé l'étendue du changement attendu des contraintes souterraines. Ils ont combiné cela avec une estimation du plus petit changement de contrainte qui, selon les géoscientifiques, pourrait déclencher un tremblement de terre. Les résultats montrent que tout site de fracturation doit être à au moins 63 mètres latéralement de toute faille, et peut-être jusqu'à 433 mètres. Ils n'ont pas estimé de combien cela réduirait le risque d'un tremblement de terre.

La fracturation hydraulique existe depuis les années 1950 et à grande échelle commerciale aux États-Unis depuis 15 ans, il peut donc sembler surprenant qu'il n'y ait pas déjà de lignes directrices qui couvrent ce type de risque. Mais cela reflète en partie notre connaissance limitée du paysage souterrain complexe et de la façon dont la fracturation hydraulique interagit avec celui-ci. En raison de la complexité et de la variabilité, une compréhension détaillée de la géologie de ce qui se trouve sous la surface de la Terre est très incomplète.

Le sous-sol inconnu

Nous savons que les couches de roche sous la surface de la Terre sont extrêmement complexes car nous pouvons le voir dans les affleurements rocheux au niveau de la surface. Dans les années 1970, les sociétés d'exploration ont commencé à utiliser des ondes sonores qui rebondissent sur les couches rocheuses souterraines pour créer des images acoustiques du sous-sol. Un forage permet alors de vérifier à quoi correspondent les images et les propriétés des couches rocheuses. Mais la résolution d'une sismique réflexion est faible, chacun représentant au mieux dix mètres de roche.

Cette variabilité et cette complexité de la roche - et notre compréhension floue de celle-ci - signifient que lorsque la fracturation est effectuée pour la première fois dans n'importe quel endroit, il existe des incertitudes et des risques. Jusqu'où s'étendent les couches rocheuses ? Qu'adviendra-t-il réellement du fluide de fracturation hydraulique ? Pourrait-il voyager plus loin que prévu dans une faille?

Pour essayer d'obtenir des réponses à ces questions, les géoscientifiques réalisent des expériences en laboratoire, construire des modèles informatiques et examiner les preuves empiriques des milliers d'opérations de fracturation qui ont été menées aux États-Unis. Mais, même à ce moment là, nous ne pouvons pas être sûrs des réponses.

Comprendre les risques de fracturation

Par exemple, en 2012, j'ai mené une étude sur la hauteur des fractures et leur proximité avec la surface. Nous avons utilisé des milliers de mesures de fractures provenant des États-Unis. Une incertitude évidente est de savoir si toute l'étendue des fractures a été détectée à l'aide de la méthode bien établie consistant à déployer des microphones dans un puits voisin et à détecter les fissures au fur et à mesure qu'elles se développent. Nous avons découvert que les fractures causées par la fracturation hydraulique sont peu susceptibles de s'étendre au-delà de 600 mètres verticalement. Cette preuve est maintenant la base de la loi britannique qui interdit la fracturation hydraulique à moins d'un kilomètre de la surface de la terre.

De la même manière, la nouvelle recherche sur les tremblements de terre pourrait un jour éclairer une loi sur l'endroit exact où le forage peut avoir lieu. Mais tous ces résultats sont préliminaires, en utilisant des données empiriques, modélisation et diverses hypothèses. Ce n'est qu'en forant et en surveillant de près davantage de puits que nous saurons si la science est solide.

Il existe des plans pour surveiller les premiers sites de fracturation hydraulique au Royaume-Uni. Cela nous donnera des données que nous pourrons utiliser pour mettre des paramètres plus précis dans nos modèles et savoir si les directives existantes sont trop laxistes ou trop conservatrices. Un jour, nous pourrions diffuser en direct les données environnementales de nombreux sites et détecter automatiquement les anomalies, nous permettant potentiellement de détecter rapidement les dommages environnementaux.

Plus nous en apprenons sur la fracturation, plus nous pourrons gérer et réduire ses risques. Le débat sur la fracturation hydraulique doit commencer avec une certaine honnêteté. Très peu de nos vies quotidiennes sont complètement "sûres", et la fracturation hydraulique ne fait pas exception.

Cet article a été initialement publié sur The Conversation. Lire l'article original.