Quels facteurs influencent la probabilité de sismicité liée à la fracturation en Oklahoma? – Technoguide

La profondeur d’un puits de fracturation hydraulique dans l’Oklahoma, entre autres facteurs, augmente la probabilité que la fracturation conduise à une activité sismique, selon un nouveau rapport publié dans le Bulletin de la Seismological Society of America.

Les chercheurs espèrent que leurs conclusions, publiées dans le cadre d’un prochain numéro spécial de la BSSA sur les observations, les mécanismes et les risques de sismicité induite, aideront les opérateurs pétroliers et gaziers et les régulateurs de l’État à affiner leurs stratégies de forage pour éviter des tremblements de terre dommageables.

Lors de la fracturation hydraulique, les exploitants de puits injectent un liquide sous pression dans une couche rocheuse après avoir foré verticalement et souvent horizontalement à travers la roche. Le liquide se brise – fracture – la couche rocheuse et permet au gaz naturel ou au pétrole de s’écouler plus librement. Un nombre croissant d’études suggèrent que ce processus peut induire une activité sismique suffisamment importante pour que les gens la ressentent, éventuellement en augmentant les pressions de fluide dans la roche qui soulagent le stress sur les failles et leur permettent de glisser.

Dans une couche de roche examinée dans l’étude BSSA, la probabilité que la fracturation hydraulique déclenche une activité sismique est passée de 5 à 50% et les opérations sont passées de 1,5 à 5,5 kilomètres (0,9 à 3,4 miles) de profondeur, ont découvert les chercheurs.

Bien que les mécanismes exacts liant la profondeur du puits et la probabilité sismique soient toujours à l’étude, Michael Brudzinski et ses collègues suggèrent que la surpression des fluides piégés à l’intérieur de la roche peut être importante.

“Plus les couches rocheuses sont profondes, plus il y a de roches qui reposent au sommet d’un puits, et cela va potentiellement augmenter les pressions des fluides en profondeur”, a déclaré Brudzinski, l’auteur correspondant de l’étude de l’Université de Miami dans l’Ohio.

L’Oklahoma a été au centre d’une augmentation spectaculaire de l’activité sismique au cours de la dernière décennie, principalement causée par des sociétés pétrolières et gazières injectant des eaux usées produites par forage dans des couches rocheuses plus profondes. Cependant, une étude de 2018 a identifié des endroits dans l’État où des quantités importantes d’activité sismique étaient liées à près de 300 puits de fracture hydraulique.

La fracturation hydraulique est associée à un tremblement de terre de magnitude 4,6 au Canada et à un tremblement de terre de magnitude 5,7 en Chine, bien que les tremblements de terre induits par la fracturation aient tendance à être plus petits que ceux causés par l’évacuation des eaux usées. En conséquence, les exploitants pétroliers et gaziers et les régulateurs aimeraient en savoir plus sur les raisons pour lesquelles certains puits déclenchent une activité sismique et sur la manière d’ajuster leurs opérations pour éviter des tremblements de terre dommageables.

Brudzinski et ses collègues ont trouvé le lien entre la profondeur et la probabilité sismique dans leur examen des données de 929 puits de fracturation hydrauliques horizontaux et 463 verticaux dans l’Oklahoma. Les scientifiques ont utilisé des données accessibles au public sur le volume injecté sur les sites de puits, le nombre de puits sur une plate-forme de forage, le type de fluide injecté et la profondeur verticale du puits, entre autres caractéristiques.

Le volume total de liquide injecté dans les puits de l’Oklahoma n’a pas affecté la probabilité d’activité sismique près des puits – une découverte surprenante qui diffère des autres études sur la sismicité induite. Certaines études antérieures sur la fracturation hydraulique (et l’évacuation des eaux usées) montrent une augmentation de l’activité sismique avec l’augmentation du volume.

La plupart des puits de l’étude actuelle sont des puits uniques, cependant, et non plusieurs puits regroupés sur une plate-forme de forage, a noté Brudzinski. Dans certains endroits de l’ouest du Canada et du Texas, où il existe un lien entre le volume injecté et la sismicité, les puits multiples sur une plateforme sont plus courants.

“C’est donc là que nous avons commencé à penser que c’est peut-être la différence entre ce que nous voyons dans notre étude par rapport à d’autres études”, a déclaré Brudzinski. «Nous proposons que l’injection de plusieurs puits les uns à côté des autres explique peut-être pourquoi le volume est important dans ces cas, même si nous devons l’étudier davantage.

“Il se peut que le volume ait encore de l’importance, mais plus de manière cumulative que pour un puits donné”, a-t-il ajouté. “Un puits isolé avec un volume important peut ne pas avoir autant [seismic] risque comme un puits de grand volume qui se trouve à proximité d’autres puits de grand volume. “

Les chercheurs ont également comparé la probabilité d’activité sismique dans les puits où le liquide injecté était un gel par rapport à «l’eau de mer» – eau additionnée de produits chimiques pour augmenter le débit. Ils ont trouvé un niveau de sismicité plus faible dans les opérations sur gel par rapport à l’eau de mer, bien que la différence ne soit pas aussi statistiquement significative que les autres tendances.

Des études de simulation suggèrent que le gel le plus visqueux peut ne pas s’écouler aussi loin que la nappe, limitant ses effets sur les défauts, a déclaré Brudzinski.

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