Séismes induits par injections de fluides

Mardi 5 Mai 2015

L’un des inconvénients moins connus de la récupération des gaz de schiste par fracturation hydraulique est l’induction de tremblements de terre. Des géologues américains publient un article* qui analyse ces phénomènes et donnent quelques pistes pour en éviter des effets graves.

Il est difficile de séparer l’enregistrement d’un séisme naturel de celui d’un séisme provoqué ; il faut disposer pour cela de cartes séismiques et voir si sur des zones stables apparaît une séismicité nouvelle. A partir de 2001 on a enregistré un accroissement de l’activité séismique dans la partie centrale des Etats Unis normalement stable. Cette activité s’est maintenue et a continué de croître; ainsi dans l’Oklahoma en 2014 le nombre de tremblements de terre de force 3 (échelle de Richter) était plus élevé qu’en Californie zone pourtant très instable. Cette séismicité résulte généralement de l’injection de fluides pour la récupération d’hydrocarbures résiduels.

On peut obtenir ces séismes en injectant des fluides dans le sous-sol pour différents objectifs : injection dans des formations profondes en vue d’éliminer des eaux usées, injection d’eau ou de CO2 pour récupérer un supplément d’hydrocarbures dans des réservoirs déjà exploités, fracturation hydraulique pour la recherche des gaz de schiste, injection de CO2 dans des réservoirs profonds pour éviter que ce gaz  ne passe dans l’atmosphère et contribue à l’effet de serre, réalimentation en eau d’un réservoir géo-thermal profond fournissant de la vapeur d’eau. L’intensité du séisme induit semble corrélée avec la quantité de fluide injecté ; mais on ne sait pas bien encore si le volume injecté est le facteur prédominant, ou s’il est contrôlé par la dimension de la faille tectonique voisine du point d’injection ou de l’état de contrainte tectonique des couches géologiques présentes.

Peut-on prévoir les incidences d’une injection sur la séismicité qu’elle peut induire ? Sur un sismographe les tracés d’un tremblement de terre naturel ou induit sont semblables, leur différenciation n’est pas innocente car elle va déterminer le responsable du sinistre. Lorsque un tremblement de terre se produit dans une zone normalement stable à la suite d’une injection et peu après cette injection, il est vraisemblable que l’injection est la cause du séisme. Cette situation n’est cependant pas toujours aussi simple, il peut y avoir un long délai entre le début de l’injection et la survenue du séisme, celui-ci peut aussi se produire bien plus loin que la zone de forage.

La délivrance d’un permis de forage suivi d’injection doit prendre en compte l’accroissement des risques de séismicité. On s’éloignera des zones habitables, une analyse doit confronter aussi les retombées économiques de la récupération d’énergie avec l’accroissement des risques. Il sera nécessaire de densifier le réseau de détection des séismes et d’accroître en même temps  leur sensibilité ; cette détection pouvant révéler des failles susceptibles d’être réactivées lors des injections. Ces réseaux devraient aussi ne pas exclure la recherche de nouvelles techniques réduisant les risques séismiques.


*A. McGarr et al. Science 20 février 2015, N° 6224, pp. 830-831.  



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