La fracturation hydraulique pour la production de pétrole et de gaz peut déclencher des tremblements de terre, grand et petit. Une nouvelle approche pour gérer le risque de ces séismes pourrait aider les opérateurs et les régulateurs à freiner suffisamment tôt pour éviter les nuisances et réduire les risques de dommages matériels et de blessures.

L'approche, développé par quatre chercheurs de l'Université de Stanford et publié le 28 avril dans le Bulletin de la Société sismologique d'Amérique , se concentre sur un calcul du risque que les secousses déclenchées par un projet donné soient ressenties dans les communautés environnantes, bien avant que les tremblements de terre ne deviennent suffisamment importants pour causer des dommages.

Fracturation hydraulique, ou la fracturation hydraulique, consiste à pomper des fluides à haute pression dans des puits forés dans et à travers des formations rocheuses à des milliers de pieds sous terre. La pression crée de petits tremblements de terre qui brisent la roche, forcer l'ouverture des fractures existantes ou en créer de nouvelles. Le pétrole s'écoule alors plus facilement des roches fissurées et dans le puits. "Le but est de faire beaucoup de petits tremblements de terre, mais parfois ils sont plus gros que prévu, " a déclaré le co-auteur de l'étude William Ellsworth, professeur de géophysique à la Stanford's School of Earth, Sciences de l'énergie et de l'environnement (Stanford Earth).

En partant du risque local de secousses intempestives, la nouvelle stratégie contraste avec la pratique courante actuelle de gestion des séismes liés à la fracturation hydraulique en fonction de la taille. Dans le cadre d'un système connu sous le nom de protocole de feux de circulation, les opérateurs ont le feu vert pour procéder tant que les séismes restent relativement faibles. Les tremblements de terre plus importants peuvent nécessiter qu'un opérateur ajuste ou arrête le travail. Le système est largement utilisé pour gérer les risques de la fracturation hydraulique pour le pétrole et le gaz aux États-Unis, Canada, Chine et Europe, et aussi pour le développement de l'énergie géothermique en Corée du Sud, Europe et États-Unis.

"Implicitement, Je pense que les régulateurs ont le risque en tête, " a déclaré le co-auteur de l'étude Greg Beroza, professeur de géophysique à Stanford. "Mais les cadres basés sur les risques n'ont pas été utilisés auparavant, peut-être parce que cela nécessite un peu d'analyse supplémentaire."

La taille du tremblement de terre offre une approximation approximative des dommages auxquels on peut s'attendre, et c'est une mesure que les régulateurs et les opérateurs peuvent surveiller en temps réel. Le problème est que des séismes de même ampleur peuvent présenter des risques très différents d'un endroit à l'autre en raison des différences de densité de population. "Un projet situé dans une zone pratiquement inhabitée de l'ouest du Texas poserait un risque bien moindre qu'un projet similaire situé à proximité d'une ville, " expliqua Ellsworth.

En outre, facteurs géologiques, y compris la profondeur du séisme, la géométrie des failles et les conditions locales du sol peuvent influencer la façon dont l'énergie d'un tremblement de terre - et son potentiel de dommages - s'amplifient ou s'épuisent au fur et à mesure qu'il se déplace sous terre. Tout ce contexte est essentiel pour se concentrer sur une quantité tolérable de secousses et établir des seuils de feux de circulation en conséquence.

« Des régions comme l'Oklahoma, avec des bâtiments qui n'ont pas été conçus pour résister à de fortes secousses, ou des zones qui anticipent des secousses amplifiées dues à des sols mous, peuvent rendre compte des besoins de leur communauté avec cette approche, " a déclaré le co-auteur de l'étude Jack Baker, un professeur de génie civil et environnemental qui dirige le Stanford Center for Induced and Triggered Seismicity avec Beroza, Ellsworth et le géophysicien de Stanford Mark Zoback.

Les chercheurs de Stanford ont développé des techniques mathématiques pour tenir compte du réseau de facteurs de risque qui façonnent la probabilité qu'un tremblement de terre génère des secousses perceptibles ou dommageables dans un endroit spécifique. Ils se sont appuyés sur ces techniques pour traduire la magnitude du séisme. Cela leur a permis de créer des lignes directrices pour la conception de nouveaux protocoles de feux de circulation qui utilisent toujours la taille du tremblement de terre pour délimiter clairement entre le vert, zones jaunes et rouges, mais avec beaucoup plus d'adaptation aux préoccupations locales et à la géologie.

"Si vous me dites quelle exposition vous avez dans une certaine zone—densité de population, agrandissement du site, distance des villes ou des infrastructures critiques - notre analyse peut cracher des chiffres pour le vert, des seuils de feux jaunes et rouges assez bien informés par les risques réels, " a déclaré l'auteur principal de l'étude Ryan Schultz, un doctorat étudiant en géophysique.

L'analyse permet également, il ajouta, pour commencer avec un certain niveau de risque jugé tolérable, disons, une probabilité de 50 % de secousses nuisibles dans le foyer le plus proche et calculez la magnitude maximale du séisme qui maintiendrait le risque à ce niveau ou en dessous. "Il s'agit de rendre plus clair les choix qui sont faits, " Schultz a dit, "et faciliter une conversation entre opérateurs, les régulateurs et le public.

En général, les auteurs recommandent de définir des seuils de lumière jaune à environ deux unités de magnitude en dessous de la lumière rouge. Selon leur analyse, cela entraînerait un saut de 1% des cas de la zone verte au rouge. « Si vous arrêtez l'opération juste au seuil ou avant le seuil des dommages, vous supposez que vous avez un contrôle parfait, et souvent ce n'est pas la réalité, " dit Schultz. " Souvent, les plus gros tremblements de terre se produisent après avoir éteint les pompes."