Les géophysiciens de SMU affirment que les preuves d'une fuite dans un puits d'évacuation des eaux usées de l'ouest du Texas entre 2007 et 2011 devraient soulever des inquiétudes quant au potentiel actuel de contamination des eaux souterraines et de dommages aux infrastructures environnantes.

Le géophysicien de la SMU Zhong Lu et le reste de son équipe pensent que la fuite s'est produite dans un puits d'évacuation des eaux usées dans le champ de Ken Regan dans le nord du comté de Reeves, qui aurait pu laisser échapper des produits chimiques toxiques dans l'aquifère de Rustler. La même équipe de géophysiciens de la SMU a révélé que des dolines s'étendent et se forment dans l'ouest du Texas à un rythme effarant.

Les eaux usées sont un sous-produit de la production de pétrole et de gaz. En utilisant un processus appelé forage horizontal, ou "fracking, " les entreprises pompent de grandes quantités d'eau, du sable et des produits chimiques profondément enfoncés dans le sol pour aider à extraire plus de gaz naturel et de pétrole. Avec ce gaz et ce pétrole, cependant, viennent de grandes quantités d'eaux usées qui sont injectées profondément dans la terre par des puits d'élimination.

Les réglementations pétrolières et gazières fédérales et étatiques exigent que les eaux usées soient évacuées à une grande profondeur, allant généralement d'environ 1, 000 à 2, 000 mètres de profondeur dans cette région, il ne contamine donc pas les eaux souterraines ou l'eau potable. Un petit nombre d'études suggèrent que l'arsenic, le benzène et d'autres toxines potentiellement présentes dans les fluides de fracturation hydraulique peuvent présenter de graves risques pour la santé reproductive et le développement.

Même si la fuite se serait produite entre 2007 et 2011, la découverte est toujours potentiellement dangereuse, dit Weiyu Zheng, un doctorat étudiant à SMU (Southern Methodist University) qui a dirigé la recherche.

"L'aquifère de Rustler, dans la zone de la profondeur d'injection effective, n'est utilisé que pour l'irrigation et le bétail, mais pas pour l'eau potable en raison des fortes concentrations de solides dissous. Les eaux usées déversées dans cet aquifère peuvent éventuellement contaminer les sources d'eau douce, " expliqua Zheng.

« Si j'habitais dans cette région, je serais un peu inquiet, " dit Lou, professeur de la chaire Shuler-Foscue au département des sciences de la Terre Roy M. Huffington de la SMU et chercheur correspondant des résultats.

Il a également noté que les fuites d'eaux usées peuvent causer des dommages considérables aux infrastructures environnantes. Par exemple, les oléoducs et les gazoducs peuvent être fracturés ou endommagés sous la surface, et le soulèvement du sol qui en résulte peut endommager les routes et mettre les conducteurs en danger.

Les géophysiciens de la SMU affirment que l'imagerie radar par satellite indique qu'une fuite dans le puits de stockage à proximité s'est produite en raison de changements qui se produisent dans le champ voisin de Ken Regan :une grande partie du sol, cinq terrains de football de diamètre et à environ 230 pieds du puits, a été élevé de près de 17 centimètres entre 2007 et 2011. Dans le monde de la géologie, c'est ce qu'on appelle un soulèvement, et cela se produit généralement là où des parties de la terre ont été poussées vers le haut par la pression souterraine.

Lu a déclaré que l'explication la plus probable de cette augmentation est que des fuites se produisaient dans le puits voisin.

"Nous soupçonnons que les eaux usées se sont accumulées à une très faible profondeur, ce qui est assez différent de ce que disent les données du rapport à ce sujet, " il a dit.

Un seul puits d'évacuation des eaux usées est situé à proximité immédiate de la zone soulevée du champ Ken Regan. La société qui en est propriétaire a signalé l'injection de 1, 040 mètres d'eaux usées dans le puits d'évacuation de Ken Regan. Ce puits n'est plus actif.

Mais une combinaison d'images satellite et de modèles réalisés par SMU montre que l'eau s'échappait probablement à un niveau moins profond que celui pour lequel le puits a été foré.

Et l'étude, qui a été publié dans la publication Nature Rapports scientifiques , estime qu'environ 57 pour cent des eaux usées injectées sont allés à cette profondeur moins profonde. A cette profondeur moins profonde, les eaux usées, qui contiennent généralement de l'eau salée et des produits chimiques, pourraient s'être mélangées aux eaux souterraines de l'aquifère de Rustler à proximité. L'eau potable ne vient pas de l'aquifère de Rustler, qui s'étend sur sept comtés. Mais l'aquifère finit par se jeter dans la rivière Pecos, qui est une source d'abreuvement.

Les scientifiques ont fait la découverte de la fuite après avoir analysé des images satellites radar de janvier 2007 à mars 2011. Ces images ont été capturées par un instrument radar de lecture appelé Phased Array type L-band Synthetic Aperture Radar (PALSAR) monté sur l'Advanced Land Observing. Satellite, qui était géré par l'Agence japonaise d'exploration aérospatiale

Avec cette technologie appelée radar interférométrique à synthèse d'ouverture, ou InSAR pour faire court, les images radar du satellite permettent aux scientifiques de détecter des changements qui ne sont pas visibles à l'œil nu et qui pourraient autrement passer inaperçus. La technologie satellite 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.

Lu et son équipe ont également utilisé des données que les sociétés pétrolières et pétrolières sont tenues de déclarer à la Railroad Commission of Texas (Texas RRC), ainsi que des modèles hydrogéologiques sophistiqués qui ont cartographié la distribution et le mouvement de l'eau souterraine ainsi que des roches de la croûte terrestre.

« Nous avons utilisé InSAR pour détecter le soulèvement de la surface et appliqué des modèles d'éléments finis poroélastiques pour simuler les champs de déplacement. Les résultats indiquent que la profondeur d'injection effective est beaucoup plus faible que celle signalée, " a déclaré Zheng. " L'explication la plus raisonnable est que le puits subissait des fuites en raison de défaillances du tubage et/ou de problèmes d'étanchéité. "

« L'un des problèmes est que les tuyaux en acier peuvent se dégrader en vieillissant et/ou que les puits peuvent être mal gérés. En conséquence, les eaux usées des pièces défectueuses peuvent s'échapper, " dit Jin-Woo Kim, chercheur au SMU Radar Laboratory de Lu et co-auteur de cette étude.

La combinaison de l'imagerie InSAR et de la modélisation réalisée par SMU a donné aux scientifiques une image claire de la façon dont la zone de soulèvement dans le champ de Regan s'est développée.

Lou, qui est mondialement connu pour ses scientifiques de premier plan dans l'utilisation des applications InSAR pour détecter les changements de surface, a déclaré que ces types d'analyses sont essentiels pour l'avenir de l'ouest du Texas, producteur de pétrole.

"Notre recherche qui exploite les données de télédétection et les modèles numériques fournit un indice pour comprendre le processus hydrogéologique souterrain répondant aux activités pétrolières et gazières. Ce type de recherche peut en outre être considéré comme une méthode de surveillance indirecte des fuites pour compléter la détection des fuites peu fréquentes actuelles, " a déclaré Zheng.

« Il est très important de soutenir l'économie de l'ensemble du pays. Mais ces opérations nécessitent un certain contrôle pour garantir que les opérations sont également conformes à l'environnement, " dit Lu.

Précédemment, Kim et Lu ont utilisé l'imagerie radar par satellite pour découvrir que deux gouffres géants près de Wink, Le Texas, deux comtés au-dessus du soulèvement de Ken Regan, n'était probablement que la pointe de l'iceberg des mouvements de terrain dans l'ouest du Texas. En effet, ils ont trouvé des preuves que de vastes étendues de la zone pétrolière de l'ouest du Texas se soulevaient et s'affaissaient à des taux alarmants. Des décennies d'activités de production de pétrole dans l'ouest du Texas semblent avoir déstabilisé des localités dans une zone d'environ 4, 000 miles carrés peuplés de petites villes comme Wink, routes et un vaste réseau d'oléoducs et de gazoducs et de réservoirs de stockage.