Les géophysiciens de Stanford ont développé une carte détaillée des contraintes qui agissent sur la Terre dans tout le bassin permien dans l'ouest du Texas et le sud-est du Nouveau-Mexique, mettant en évidence les zones de la région riche en pétrole qui pourraient être plus exposées aux futurs séismes induits par les opérations de production.

La nouvelle étude, publié ce mois-ci dans la revue L'avant-garde , fournit une carte à code couleur des 75, Région de 000 milles carrés qui identifie les sites potentiels de développement pétrolier et gazier qui seraient les plus susceptibles de déclencher un tremblement de terre associé à l'injection de fluide.

Des recherches antérieures de Stanford ont montré que les eaux usées injectées comme étape de la fracturation hydraulique (fracking) sous-tendent une augmentation de l'activité sismique dans certaines parties du centre et de l'est des États-Unis, en particulier en Oklahoma, à partir de 2005. Bien qu'aucun de ces tremblements de terre de faible à modéré n'ait encore causé de dommages matériels ou de blessures importants, ils représentent une probabilité accrue de séismes plus importants.

Maintenant, Le Texas est sur le point d'occuper le devant de la scène alors que le bassin permien est en train de devenir la plus importante région productrice de pétrole et de gaz du pays. Dans les années 1920, les sociétés énergétiques ont commencé à extraire les abondants gisements de pétrole du bassin au cours d'un boom qui a duré des décennies. Plus récemment, l'avancée des techniques de fracturation hydraulique a suscité une nouvelle frénésie de développement. Des centaines de milliers de puits pourraient être forés dans la région au cours des prochaines décennies.

"Nous voulons prendre de l'avance sur le problème au Texas, " a déclaré le co-auteur de l'étude Mark Zoback, le professeur Benjamin M. Page de géophysique à la Stanford's School of Earth, Sciences de l'énergie et de l'environnement (Stanford Earth), qui a dirigé un certain nombre d'études de Stanford en Oklahoma. "Nous voulons empêcher l'injection de fluide de déclencher même de petits tremblements de terre au Texas afin que la probabilité de tremblements de terre plus importants soit considérablement réduite."

Environnement très stressant

Pour évaluer le risque de futurs séismes, les chercheurs doivent d'abord comprendre la direction des contraintes dans une région et leur amplitude approximative. Lorsque le champ de contrainte s'aligne d'une certaine manière sur une faille préexistante, la faute peut glisser, produisant potentiellement un tremblement de terre. Dans des régions comme le centre et l'est des États-Unis, loin des limites des plaques tectoniques comme la faille de San Andreas, ce glissement se produit comme un processus naturel, mais très rarement. Mais l'augmentation de la pression du fluide en profondeur réduit le frottement le long de la faille, déclenchant parfois un tremblement de terre.

"L'injection de fluide peut provoquer un séisme sur une faille qui pourrait ne pas produire de séisme naturel avant des milliers d'années, " a déclaré l'auteur principal de l'étude, Jens-Erik Lund Snee, un doctorat étudiant au département de géophysique de Stanford Earth.

Dans une étude précédente, Zoback et le chercheur postdoctoral Cornelius Langenbruch ont découvert qu'en Oklahoma, l'injection de fluide a causé environ 6, 000 ans de séismes naturels se produiront dans environ cinq ans.

Créer une carte de stress de nouvelle génération

S'appuyant sur les efforts antérieurs pour créer des cartes de stress et de potentiel sismique dans le bassin permien, les chercheurs de Stanford ont ajouté des centaines de nouveaux points de données de l'ouest du Texas et du sud-est du Nouveau-Mexique, la plupart des données sont fournies par l'industrie pétrolière et gazière. Leurs découvertes brossent un tableau compliqué du bassin permien, qui présente des zones de contraintes horizontales relativement cohérentes ainsi que d'autres qui montrent des rotations directionnelles spectaculaires. « Nous avons été surpris de voir une telle variabilité, " a déclaré Lund Snee. " Cela soulève beaucoup de questions sur la façon dont vous pouvez avoir des rotations comme ça au milieu d'une plaque continentale, loin d'une limite de plaque."

"C'est l'un des champs de stress les plus intéressants que j'aie jamais vu, " a déclaré Zoback. " Alors que le champ de stress dans cette région est étonnamment complexe, les données sont excellentes et ayant documenté ce qu'elles sont, nous pouvons maintenant prendre des mesures sur ces informations et essayer d'empêcher le bassin permien de devenir l'Oklahoma 2.0. »

Un outil pour plus de sécurité, forage plus efficace

Les chercheurs de Stanford ont déclaré que la nouvelle carte de stress fournit aux sociétés pétrolières des données quantitatives détaillées pour éclairer les décisions sur des opérations de forage plus efficaces dans le bassin permien. "C'est l'image la plus complète de l'orientation du stress et de l'ampleur relative qu'ils aient jamais eu, " a déclaré Zoback. " Ils peuvent utiliser ces données chaque jour pour décider de la meilleure direction à forer et comment effectuer des opérations de fracturation hydraulique optimales. "

Les études futures se concentreront sur l'amélioration de la connaissance des lignes de faille dans la région et une meilleure compréhension de la pression des fluides, spécifiquement comment la quantité d'injection d'eau (à la fois maintenant et dans le passé) a eu un impact sur les mécanismes géologiques à l'œuvre dans la région.

"Il y a un potentiel pour beaucoup de tremblements de terre dans cette région, ", a déclaré Lund Snee. "Nous voulons comprendre ce qui les provoque et fournir aux entreprises les outils pour éviter de les déclencher."