Deux gouffres géants près de Wink, Texas, n'est peut-être que la pointe de l'iceberg, selon une nouvelle étude qui a révélé des taux alarmants de nouveaux mouvements de terrain s'étendant bien au-delà des tristement célèbres gouffres.

C'est la découverte d'une équipe géophysique de la Southern Methodist University, Dallas qui a précédemment signalé la vitesse à laquelle les gouffres s'étendent et de nouveaux se forment.

Maintenant, l'équipe a découvert que divers endroits dans de grandes parties de quatre comtés du Texas sont également en train de couler et de s'élever.

Les images satellites radar montrent un mouvement important du sol sur une zone de 4000 milles carrés - en un seul endroit jusqu'à 40 pouces au cours des deux dernières années et demie, disent les géophysiciens.

"Le mouvement du sol que nous voyons n'est pas normal. Le sol ne le fait généralement pas sans cause, " a déclaré le géophysicien Zhong Lu, professeur au Département des sciences de la Terre Roy M. Huffington de la SMU et expert mondial en analyse d'images radar satellitaires.

« Ces aléas représentent un danger pour les riverains, routes, chemins de fer, digues, barrages, et les oléoducs et gazoducs, ainsi que la pollution potentielle des eaux souterraines, " dit Lu. "Proactif, une surveillance continue et détaillée depuis l'espace est essentielle pour garantir la sécurité des personnes et des biens."

Les scientifiques ont fait la découverte avec l'analyse d'images radar à moyenne résolution (15 pieds à 65 pieds) prises entre novembre 2014 et avril 2017. Les images couvrent des parties de quatre comtés pétroliers où il y a une forte production d'hydrocarbures de l'Ouest riche en pétrole. Bassin permien du Texas.

L'imagerie, couplé aux données de production de puits de pétrole de la Texas Railroad Commission, suggère que le sol instable de la région est associé à des décennies d'activité pétrolière et à ses effets sur les roches sous la surface de la terre.

Les chercheurs du SMU mettent en garde contre le fait que les mouvements au sol peuvent s'étendre au-delà de ce que le radar a observé dans la région des quatre comtés. L'ensemble de la région est très vulnérable à l'activité humaine en raison de sa géologie :formations de sel et de calcaire solubles dans l'eau, et les formations de schiste.

"Notre analyse n'a porté que sur cette zone de 4000 miles carrés, " a déclaré le co-auteur de l'étude et chercheur Jin-Woo Kim, chercheur au Département des sciences de la Terre de la SMU.

« Nous sommes à peu près certains que lorsque nous regardons plus loin, et nous sommes, que nous trouverons qu'il y a un mouvement au sol même au-delà de cela, ", a déclaré Kim. "Cette région du Texas a été perforée comme un coussin d'épingles de puits de pétrole et de puits d'injection depuis les années 1940 et nos découvertes associent cette activité au mouvement du sol."

Lou, Chaire Shuler-Foscue à SMU, et Kim ont rapporté leurs découvertes dans la publication Nature Rapports scientifiques , dans l'article "Association entre les géorisques localisés dans l'ouest du Texas et les activités humaines, reconnu par l'imagerie radar du satellite Sentinel-1A/B."

Les chercheurs ont analysé des images radar satellite rendues publiques par l'Agence spatiale européenne, et complété cela par des données sur l'activité pétrolière de la Texas Railroad Commission.

L'étude est l'une des premières du genre à identifier des signaux de déformation à petite échelle sur une vaste région en puisant dans de grands ensembles de données couvrant plusieurs années, puis en ajoutant des informations supplémentaires.

La recherche est soutenue par le programme Earth Surface and Interior de la NASA, et la dotation Shuler-Foscue à SMU.

Les images capturent les changements qui pourraient autrement passer inaperçus

Les géophysiciens de la SMU ont concentré leur analyse sur les petits, localisé, le développement rapide de mouvements de terrain dangereux dans certaines parties de Winkler, Salle, comtés de Reeves et Pecos, une zone presque de la taille du Connecticut. La zone d'étude comprend les villes de Pecos, Monahans, Fort Stockton, Impérial, Clin d'oeil et Kermit.

Les images de l'Agence spatiale européenne sont le résultat de l'interférométrie radar par satellite à partir de satellites en orbite open source récemment lancés qui rendent les images radar librement accessibles au public.

Avec radar interférométrique à synthèse d'ouverture, ou InSAR en abrégé, les satellites permettent aux scientifiques de détecter des changements qui ne sont pas visibles à l'œil nu et qui pourraient autrement passer inaperçus.

La technologie satellitaire peut capturer la déformation du sol avec une précision de quelques centimètres ou mieux, à une résolution spatiale de quelques mètres ou mieux sur des milliers de kilomètres, disent les chercheurs.

Mouvements de terrain associés à l'activité pétrolière

Les chercheurs du SMU ont découvert une relation significative entre les mouvements du sol et les activités pétrolières, notamment l'injection de fluide sous pression dans les formations rocheuses géologiquement instables de la région.

L'injection de fluide comprend l'injection d'eau salée usée dans les puits avoisinants, et l'inondation de dioxyde de carbone des réservoirs épuisés pour stimuler la récupération du pétrole.

Les fluides injectés augmentent la pression interstitielle dans les roches, et la libération de la contrainte est suivie d'un soulèvement du sol. Les chercheurs ont découvert que le mouvement du sol coïncidait avec des séquences voisines de taux et de volume d'injection d'eaux usées et d'injection de CO2 dans les puits voisins.

Également liés à l'affaissement et au bouleversement du sol sont la dissolution des formations de sel dues à la fuite d'eau douce dans les installations pétrolières souterraines abandonnées, ainsi que l'extraction du pétrole.

Descente et soulèvement détectés de Wink à Fort Stockton

Comme on pouvait s'y attendre, l'affaissement le plus important se situe à environ 800 mètres à l'est de l'énorme gouffre Wink n°2, où il y a deux cuvettes d'affaissement, dont l'un a coulé de plus de 15,5 pouces par an. Le naufrage rapide est probablement causé par une fuite d'eau à travers des puits abandonnés dans la formation Salado et la dissolution des couches de sel, menaçant d'un éventuel effondrement du sol.

À deux puits d'injection d'eaux usées à 9,3 milles à l'ouest de Wink et Kermit, le radar a détecté un bouleversement d'environ 2,1 pouces qui a coïncidé avec des augmentations du volume d'injection. Les puits d'injection s'étendent sur environ 4, 921 pieds à 5, 577 pieds de profondeur dans une formation de grès.

A proximité de 11 puits d'injection de CO2 à près de 11 km au sud-ouest de Monahans, l'analyse radar a détecté un soulèvement de surface de plus de 1 pouce. Les puits sont environ 2, 460 pieds à 2, 657 pieds de profondeur. Comme pour l'injection des eaux usées, L'injection de CO2 a augmenté la pression interstitielle dans les roches, Ainsi, lorsque le stress a été soulagé, il a été suivi d'un soulèvement d'environ 1 pouce à la surface.

Les chercheurs ont également examiné une zone à 4,3 miles au sud-ouest d'Imperial, où un affaissement important dû à l'eau douce s'écoulant à travers des tubages de puits fissurés, des tuyaux en acier corrodés et des puits abandonnés non bouchés ont été largement signalés.

De l'eau s'y est infiltrée dans la formation de Salado facilement dissoute, créé des vides, et fit couler le sol et faire monter l'eau du sous-sol, y compris la création du lac Boehmer, qui n'existait pas avant 2003.

L'analyse radar par l'équipe SMU a détecté un affaissement rapide allant de trois quarts de pouce à près de 4 pouces autour des puits actifs, puits abandonnés et puits orphelins.

« Déplacements autour des routes et des installations pétrolières au sud-ouest de l'Impériale, Texas, doivent être soigneusement surveillés pour atténuer les catastrophes potentielles, " écrivent les chercheurs dans l'étude.

À environ 5,5 miles au sud de Pecos, leur analyse radar a détecté plus de 1 pouce d'affaissement à proximité de nouveaux puits forés par fracturation hydraulique et en production depuis début 2015. Il y a également eu six petits tremblements de terre enregistrés ces dernières années, suggérant que la déformation du sol a généré des contraintes accumulées et fait glisser les failles existantes.

"Nous avons assisté à une augmentation de l'activité sismique autour de Pecos au cours des cinq à six dernières années. Avant 2012, aucun tremblement de terre n'y avait été enregistré. À la fois, nos résultats indiquent clairement qu'il y a une déformation du sol près de Pecos, " a déclaré Kim. " Bien que les tremblements de terre et l'affaissement de surface puissent être une coïncidence, nous ne pouvons pas exclure la possibilité que ces séismes aient été induits par des activités de production d'hydrocarbures."

Scientifiques :Booster le réseau de stations sismiques pour mieux détecter l'activité

Kim a déclaré la nécessité d'améliorer la localisation et le seuil de détection des tremblements de terre grâce à un réseau élargi de stations sismiques, ainsi qu'une surveillance continue de la surface avec les méthodes de télédétection radar démontrées.

« Cela est nécessaire pour connaître la cause de l'augmentation récente de l'activité sismique, ", a déclaré Kim. "Nos efforts pour surveiller en permanence l'ouest du Texas avec cette technique satellitaire avancée peuvent aider à maintenir la sécurité, production de pétrole en cours.

Suivi en temps quasi réel de la déformation du sol possible en quelques années

Les jeux de données radar satellitaires ont permis aux géophysiciens de la SMU de détecter à la fois la déformation est-ouest bidimensionnelle du sol, ainsi que la déformation verticale.

Lou, un scientifique de premier plan dans les applications InSAR, est membre de l'équipe scientifique de la mission InSAR américaine et indienne NASA-ISRO (appelée NISAR), dont le lancement est prévu en 2021 pour étudier les risques et les changements environnementaux mondiaux.

InSAR accède à une série d'images capturées par un instrument radar de lecture monté sur le satellite en orbite Sentinel-1A/B. Les satellites orbitent à 435 milles au-dessus de la surface de la Terre. Sentinel-1A a été lancé en 2014 et Sentinel-1B en 2016 dans le cadre du programme Copernicus de l'Union européenne.

La constellation Sentinel-1A/B fait rebondir un signal radar sur la terre, puis enregistre le signal au fur et à mesure qu'il rebondit, fournir des mesures. Les mesures permettent aux géophysiciens de déterminer la distance du satellite au sol, révélant comment les caractéristiques de la surface de la Terre changent au fil du temps.

« Un suivi en temps quasi réel de la déformation du sol à des résolutions spatiales et temporelles élevées est possible en quelques années, en utilisant plusieurs satellites tels que Sentinel-1A/B, NISAR et autres, " a déclaré Lu. "Cela va révolutionner notre capacité à caractériser les risques naturels et d'origine humaine, et réduire leurs dommages à l'humanité, infrastructures et l'industrie de l'énergie.