Les injections de CO2 présentent-elles un risque de tremblements de terre dangereux ?
Quelle est la fréquence des tremblements de terre mesurables associés aux opérations pétrolières ? La réponse est extrêmement rare. Néanmoins, un autre article scientifique a évoqué la possibilité que des événements sismiques se produisent à la suite de l'injection de CO2 pour stimuler une nouvelle production de pétrole à partir de champs pétrolifères épuisés. Étant donné que ce processus, connu sous le nom de récupération assistée du pétrole (RAH), est un élément essentiel pour rendre le captage et le stockage du carbone (CSC) économiquement viable comme moyen de lutter contre le changement climatique mondial, nous devons examiner de près les faits. Voici donc ce que nous savons :
Le 4 novembre, la revue Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) a publié un article sur la sismicité qui pourrait avoir été induite par des injections de gaz dans un champ pétrolifère de l'ouest du Texas. Le champ pétrolifère étudié, situé près de Snyder au Texas, fait l'objet d'une stimulation de la production par injection depuis 1957. Dans la présente étude, les auteurs rapportent une sismicité mineure enregistrée entre 2006 et 2011 avec 18 séismes. Sur les 18 événements enregistrés, 17 étaient de magnitude 3 sur l'échelle de Richter (associés à des secousses du sol à peine ou non perceptibles) et un était de magnitude 4,3 (secousses du sol capables de faire trembler la vaisselle mais sans causer de dommages importants). Pour mettre cela en perspective, selon l'U.S. Geological Survey (USGS), on estime qu'il y a chaque année dans le monde 1,3 million de séismes d'une magnitude de 2,0 à 2,9, 130 000 séismes d'une magnitude de 3,0 à 3,9 et 13 000 séismes d'une magnitude de 4,0 à 5,0. Aucune de ces séismes n'a interrompu l'injection ; au contraire, les opérateurs ont porté une attention particulière à l'optimisation des taux d'injection.
L'étude souligne en outre que dans le champ voisin et bien connu de SACROC, situé dans la même ville de Snyder, au Texas, qui a été soumis à des tests de CO2 depuis 40 ans - qu'il n'y a eu aucune sismicité induite. En fait, le CO2 est née dans ces champs, où elle est exploitée depuis 1971. Depuis lors, plus de quatre décennies d'expérience de la récupération assistée du pétrole par le CO2avec environ un milliard de tonnes métriques de CO2 injectées sur cette période dans des dizaines de milliers de puits, a permis de produire un milliard et demi de barils de pétrole. Cependant, seuls trois tremblements de terre connus, d'une magnitude supérieure à 4,0, ont été enregistrés lors de l'injection d'eau dans les champs pétrolifères, et aucun n'a été associé au CO2 selon l'étude complète revuedes événements sismiques associés à la technologie de l'énergie aux États-Unis publié par l'Académie nationale des sciences (NAS, 2012).
Il est bien connu que de minuscules tremblements de terre - ceux qui provoquent une libération d'énergie à une profondeur d'un kilomètre similaire à la chute d'un gallon de lait sur le sol - peuvent être associés à de minuscules fissures qui peuvent se former pour accueillir des fluides injectés dans les pores des roches. Cette sismicité (connue sous le nom de microséisme) ne peut être mesurée qu'à l'aide d'instruments extrêmement sensibles et ne constitue pas un signe précurseur d'événements majeurs, ni un signal de mouvement sur des failles connues ou inconnues. En fait, dans le cadre de la RAP, les opérateurs s'efforcent de veiller à ce que les roches ne soient pas surpressées et fracturées par inadvertance, car les fractures permettent au CO2 de contourner les pores remplis de pétrole plutôt que de balayer le pétrole. En fait, la fracturation est évitée dans le cadre de la RAP et du stockage du carbone car elle réduirait fortement l'efficacité de la propagation du CO2 à travers les pores de la formation. Au lieu de cela, la RAP s'effectue dans un réservoir dont la pression est épuisée et la pression est rétablie pour atteindre une miscibilité minimale, c'est-à-dire le point auquel le CO2 se mélange avec le pétrole pour le déplacer le plus efficacement possible hors de la roche. Ce processus se déroule bien en dessous du point de fracture de la roche. Dans un régime de stockage du carbone, les exploitants se concentreront sur le "stockage simultané", c'est-à-dire sur les opérations normales auxquelles s'ajoutent le suivi et la surveillance comptable. Si les exploitants souhaitent entreprendre le stockage seul, ils doivent alors, selon les règles actuelles, appliquer la règle de contrôle des injections souterraines de l'EPA qui exige de rester bien en dessous de la pression de fracturation à 90 % de la résistance de la roche.
CO2 Les opérations d'injection sont monnaie courante aux États-Unis. Aujourd'hui, 4 000 miles de conduites de CO2 sont reliés à 127 projets produisant plus de 100 millions de barils de pétrole par an et utilisant 57 millions de tonnes de CO2. En outre, plus de 100 000 puits sont aujourd'hui inondés par l'eau et 13 000 autres puits sont soumis à un traitement au CO2 dans 13 000 autres puits. Après des décennies d'exploitation, l'élimination des eaux usées n'a également été associée qu'à huit événements qui ont été effectivement ressentis par les résidents des environs, aucun d'entre eux n'ayant été associé à des dommages importants. En outre, plus de 4 milliards de tonnes de fluides sont injectés dans le sous-sol dans plus de 30 000 puits chaque année aux États-Unis et la sismicité induite mineure est limitée à quelques champs. Alors que l'expérience avec le CO2pour les projets de stockage du carbone est faible, selon l'étude de la NAS de 2012, il n'y a aucun événement connu historiquement ressenti et aucun d'une magnitude de 2,0 ou plus. Comment cela s'explique-t-il ? Le stockage du CO2 dans les champs pétrolifères s'accompagne généralement de la production d'eau, d'hydrocarbures et de CO2 ce qui entraîne un équilibrage de la pression souterraine. En fait, le "stockage superposé" dans les champs de pétrole et de gaz en utilisant des formations de saumure associées peut s'avérer avantageux à plusieurs égards, y compris la possibilité de gérer la pression par la production de fluides.
La sismicité induite associée aux opérations pétrolières et gazières continue cependant de susciter l'intérêt des décideurs politiques, suite à un article publié en 2012 par les chercheurs de Stanford Mark Zoback et Steve Gorelick, relatif à la capacité future des formations géologiques de subsurface profonde à accepter et à contenir de grands volumes de CO2 capturé par les centrales électriques. Cependant, les chercheurs du MIT Ruben Juanez, Brad Hagar et Howard Herzog ont rédigé dans le PNAS une réfutation à cette étude, soulignant que les tremblements de terre se produisent en grande partie dans les roches cristallines du "socle" qui se trouvent sous les milliers de pieds de roches sédimentaires réservoirs où se trouvent les gisements de pétrole et de gaz ou où le CO2 pourrait être stocké. Il est très peu probable que les injections dans ces roches sédimentaires déclenchent un tremblement de terre dans les roches du socle cristallin sous-jacent. CATF a également abordé cette étude sur le site suivant notre propre site web.
Comment éviter de provoquer des tremblements de terre ? Malgré le risque infime de provoquer des tremblements de terre avec le CO2 la sélection minutieuse des sites, l'analyse des risques, la surveillance constante et la gestion des injections doivent être des composantes essentielles de projets sains de stockage géologique du carbone, en particulier dans les zones sismiquement actives. Les sites de stockage du carbone doivent être soigneusement sélectionnés, et ceux qui présentent un risque sismique (ou autre) élevé doivent être évités ou faire l'objet de systèmes de gestion. La surveillance du CO2doit inclure la gestion de la pression et le suivi des injections de CO2 de subsurface par rapport aux structures géologiques.
Ainsi, le récent article du PNAS permet de mieux comprendre la sismicité associée à l'injection souterraine de CO2mais il est important de noter que dans l'article, les auteurs relativisent correctement leurs résultats, en déclarant : "Le fait qu'aucun autre site d'injection de gaz n'ait signalé de séismes d'une magnitude aussi importante que 3, suggère que, malgré les préoccupations de Zoback et Gorelick (2012), il est possible que, dans de nombreux endroits, de grands volumes de CO2 injection puisse ne pas induire de tremblements de terre. "
