Sismicité induite
La sismicité induite fait référence à de petits tremblements de terre (généralement d’une magnitude comprise entre 1,0 et 3,5 sur l’échelle de Richter) qui peuvent survenir à la suite d’une activité humaine. L’enjeu environnemental est que des activités telles que la stimulation d’un réservoir géothermique ou l’injection de fluide pour reconstituer un réservoir géothermique peuvent provoquer une sismicité induite.1Aaron Levine, A., Cook, J., Beckers, K., and Young, K. (2017). Geothermal Induced Seismicity National Environmental Policy Act Review. National Renewable Energy Laboratory. https://www.nrel.gov/docs/fy18osti/70203.pdf
Enseignements tirés de l’industrie pétrolière et gazière
La sismicité induite par l’injection de fluides dans le sous-sol est devenue un sujet de préoccupation publique et de recherche important depuis environ 2010, à la suite d’une augmentation marquée de la sismicité dans le centre-sud des États-Unis, en particulier l’Oklahoma. La recherche a montré que les opérations pétrolières pour améliorer la production de pétrole et de gaz à partir de schistes et d’autres roches compactes sont responsables d’une partie importante de l’activité sismique.
L’activité principalement responsable de la sismicité induite est l’injection d’eau qui est coproduite avec le pétrole et le gaz des puits. Cette eau produite doit être éliminée par injection en profondeur dans le sous-sol. Si le taux d’injection était trop rapide ou si l’injection était proche de failles préexistantes, un certain niveau de sismicité (souvent inférieur au seuil de ce que les humains peuvent ressentir) en résultait. D’autres recherches ont révélé d’autres cas, y compris la fracturation hydraulique, où des tremblements de terre « ressentis » se produisent, mais ceux-ci sont beaucoup plus rares. 2Beard, J.C., et Jones, B.A., eds. (2023, 1er mai). Chapitre 10 : Considérations environnementales et impact. L’avenir de la géothermie au Texas. p. 268-9. https://energy.utexas.edu/research/geothermal-texas
L’attention des médias, les réunions publiques avec des centaines de participants et les conclusions de la recherche scientifique ont conduit les différents États à réagir, allant de nouvelles réglementations à la mise en place de programmes de surveillance sismique gérés par l’État, capables de fournir des données en temps quasi réel sur les événements sismiques. Par exemple, au Texas, le programme étatique de surveillance de la sismicité (« TexNet ») est géré par Bureau of Economic Geology de l’université du Texas à Austin, Il met à la disposition du public un catalogue des activités sismiques3https://www.beg.utexas.edu/texnet-cisr qui est utilisé par l’industrie, les régulateurs, les chercheurs et d’autres acteurs. Plusieurs autres États exploitent des réseaux sismiques, ainsi que le
U.S. Geological Survey. 4Beard, J.C., et Jones, B.A., eds. (2023, 1er mai). Chapitre 10 : Considérations environnementales et impact. L’avenir de la géothermie au Texas. p. 268-9. https://energy.utexas.edu/research/geothermal-texas
Les tremblements de terre peuvent être induits lorsque des fluides sont injectés dans le sous-sol, y compris de l’eau pour la fracturation hydraulique ou l’élimination des eaux usées (par exemple, l’eau produite), ou des gaz (souvent du CO2) pour la récupération assistée du pétrole. Les organismes d’État qui réglementent l’exploration et la production de pétrole et de gaz (par exemple, la Texas Railroad Commission) dirigent généralement des mesures réglementaires qui peuvent inclure la fermeture de puits, la réduction des volumes ou des débits d’injection, les modifications de la profondeur des injections, les exigences pour une communication améliorée des pratiques d’injection (débits, volumes, pressions de fond de trou) et/ou les exigences pour une surveillance améliorée de la sismicité grâce au déploiement de stations de sismomètres à proximité du puits d’injection. 5Beard, J.C., et Jones, B.A., eds. (2023, 1er mai). Chapitre 10 : Considérations environnementales et impact. L’avenir de la géothermie au Texas. p. 268-9. https://energy.utexas.edu/research/geothermal-texas
La cause la plus fréquente de sismicité induite dans le sous-sol est :
Sismicité induite et projets géothermiques
Projet Bâle 1
Nous en avons beaucoup appris sur la sismicité induite au cours des dernières décennies, non seulement avec les opérations pétrolières et gazières, mais aussi avec les programmes géothermiques. L’événement de stimulation hydraulique le plus tristement célèbre pour la création d’un réservoir de système géothermique amélioré (EGS) s’est produit en 2006 avec le projet Bâle 1 à Bâle, en Suisse. Bâle était connue pour son activité sismique historique et la présence de failles géologiques actives à proximité. Six jours après le début d’un projet de stimulation hydraulique de 21 jours, une activité sismique accrue (événement maximal de 3,4) a entraîné 2 700 réclamations pour dommages et intérêts de la part des résidents locaux. Bâle 1 a interrompu prématurément l’injection et a finalement mis fin à l’ensemble du projet.6Aaron Levine, A., Cook, J., Beckers, K., and Young, K. (2017). Geothermal Induced Seismicity National Environmental Policy Act Review. National Renewable Energy Laboratory. https://www.nrel.gov/docs/fy18osti/70203.pdf
Préoccupations concernant la sismicité induite avec la géothermie
La création de perméabilité dans les réservoirs EGS par fracturation hydraulique entraîne l’apparition d’une sismicité induite, bien qu’une planification minutieuse et une connaissance de la géologie du sous-sol ainsi qu’une attention au contrôle de la pression pendant l’injection puissent atténuer l’ampleur des événements à des niveaux inférieurs à ce qui peut être ressenti par l’être humain. Le grand public est de plus en plus conscient du risque de déclenchement de séismes lié au développement des activités énergétiques, en particulier le pétrole et le gaz, et a appelé les organismes de réglementation à adopter des mesures quivisant à atténuer les événements futurs et à réduire l’aléa et le risque sismiques liés aux injections. 7Beard, J.C., et Jones, B.A., eds. (2023, 1er mai). Chapitre 10 : Considérations environnementales et impact. L’avenir de la géothermie au Texas. p. 268-9. https://energy.utexas.edu/research/geothermal-texas
Bien que les systèmes hydrothermaux conventionnels réinjectent l’eau utilisée, ces systèmes ont des puits d’injection et de production, et fonctionnent idéalement en équilibre entre les deux. Ceci contraste avec l’injection d’eaux usées dans le pétrole et le gaz, l’origine d’une grande partie de la sismicité induite vécue par l’industrie, qui n’implique pas la production de fluides en conjonction avec l’injection. 8Beard, J.C., et Jones, B.A., eds. (2023, 1er mai). Chapitre 10 : Considérations environnementales et impact. L’avenir de la géothermie au Texas. p. 268-9. https://energy.utexas.edu/research/geothermal-texas
Les préoccupations concernant la sismicité induite sont principalement associées à des concepts géothermiques tels que les systèmes hydrothermaux conventionnels et les EGS. Les concepts géothermiques de nouvelle génération, en particulier les systèmes non basés sur la fracturation hydraulique et certains systèmes géothermiques hybrides, dans lesquels les fluides ne sont pas injectés ou pompés à partir de réservoirs souterrains, sont en cours de développement. Ces applications devraient présenter un faible risque de sismicité induite. Cela est particulièrement vrai par rapport aux opérations pétrolières et gazières qui nécessitent une fracturation hydraulique importante ou une élimination importante des eaux usées des champs pétrolifères par injection. Il s’agit d’un domaine qui nécessitera davantage d’études à mesure que les concepts géothermiques de nouvelle génération, dont plusieurs sont actuellement en phase pilote, produiront des données de terrain. 9Beard, J.C., et Jones, B.A., eds. (2023, 1er mai). Chapitre 10 : Considérations environnementales et impact. L’avenir de la géothermie au Texas. p. 268-9. https://energy.utexas.edu/research/geothermal-texas
La sismicité induite est-elle un enjeu majeur pour les projets hydrothermaux conventionnels ?
Source d’image :
- Sismicité induite cumulée 1970-2018: U.S. Geological Survey via Wikipedia
