Le problème du puits d'injection d'eaux usées de l'industrie de la fracturation

Le premier puits de pétrole connu en Oklahoma s'est produit par accident. C'était en 1859 et Lewis Ross était en train de forer pour l'eau salée (saumure), pas pour le pétrole. La saumure était très appréciée à l'époque pour le sel qui pouvait être utilisé pour conserver la viande. Alors que Ross forait plus profondément pour la saumure, il a touché le pétrole. Et depuis, les gens forent du pétrole dans l'Oklahoma.
Lewis Ross pourrait trouver quelque peu ironique le paysage de forage actuel dans le Sooner State. L'industrie pétrolière et gazière, dont la production augmente en raison du forage horizontal et de la fracturation hydraulique, pompe d'énormes volumes de pétrole mais encore plus de saumure. Il y a tellement de saumure, en fait, que l'industrie de la fracturation a besoin d'un moyen de se débarrasser de la saumure ou de l'eau produite », qui sort des puits de pétrole et de gaz parce qu'elle n'est pas appropriée pour le durcissement des viandes. En plus des sels, ces eaux usées peuvent contenir des éléments radioactifs naturels et des métaux lourds
Mais les approches préférées de l'industrie pour l'élimination des eaux usées de fracturation hydraulique - le pompage souterrain dans des puits d'injection profonds ou peu profonds pour un stockage à long terme - présentent toutes deux de graves risques pour les communautés voisines.
En Oklahoma, les foreurs utilisent principalement des puits à injection profonde pour stocker leurs eaux usées à partir de puits de schiste fracturés, et alors que l'État produisait la même quantité de pétrole en 1985 qu'en 2015, quelque chose d'autre a changé. La montée de l'industrie de la fracturation dans le centre des États-Unis a coïncidé avec une augmentation de l'activité sismique.
De 1975 à 2008, l'Oklahoma a enregistré en moyenne un à trois tremblements de terre de magnitude 3 ou plus par an. Mais en 2014, l'État faisait en moyenne 1,6 de ces tremblements de terre par jour. Il a maintenant un site Web qui les suit en temps réel.
FAQ L'Oklahoma a maintenant plus de tremblements de terre sur une base régulière que la Californie. Sont-ils dus à la fracturation? #OklahomaStateHoodDay / fXM2KCO10P
Cependant, l'État a hésité à lier les deux.
En 2015, E News a rapporté que l'industrie pétrolière de l'Oklahoma, y ​​compris Harold Hamm, PDG du géant de la fracturation continentale Resources, a fait pression sur les scientifiques de l'État pour éviter de reconnaître le lien entre les tremblements de terre et l'élimination des déchets de forage: les scientifiques de l'État de l'Oklahoma soupçonnent depuis des années que les opérations pétrolières et gazières dans l'État provoquait un essaim de tremblements de terre, mais en public, ils ont rejeté une telle connexion. »
Comme DeSmog l'a noté dans une récente couverture électorale, l'un des principaux problèmes de la dernière course à un siège à la Commission de l'Oklahoma Corporation, l'agence d'État qui réglemente l'activité pétrolière et gazière, était les tremblements de terre causés par des puits à injection profonde utilisés pour éliminer les eaux usées de fracturation.
Le républicain sortant Bob Anthony a facilement remporté cette élection, avec l'aide financière de Hamm et d'autres dans l'industrie du pétrole et du gaz.
Puits d'injection d'eaux usées et tremblements de terre
Des recherches récemment publiées, dirigées par l'Université du Texas à Austin, offrent un aperçu supplémentaire du lien entre la fracturation des puits d'injection d'eaux usées et les tremblements de terre.
Les puits d'injection pour la fracturation hydraulique travaillent en pompant ces fluides dans des formations géologiques avec de la pierre poreuse pouvant servir de zones de stockage. Théoriquement, l'eau restera là où elle a été pompée.
La réinjection d'eau souterraine produite n'est pas propre à la production de pétrole fracturé. Cependant, les formations de schiste où la fracturation hydraulique se produit nécessitent une approche différente des eaux usées, et leurs puits de stockage profonds en particulier sont liés aux tremblements de terre.
Pendant la production de pétrole conventionnelle, l'eau produite est souvent pompée dans le réservoir de pétrole dans un processus connu sous le nom de récupération améliorée du pétrole. » Cette eau produite remplace le pétrole qui a été pompé hors du réservoir, aidant à maintenir la pression sous terre et à extraire encore plus d'huile à l'avenir.
En raison de la nature géologique des formations de schiste, les foreurs ne peuvent pas y pomper de l'eau produite après la fracturation du schiste et la production de pétrole et de gaz. Au lieu de cela, ils transportent les eaux usées vers des zones où les puits d'injection peuvent être forés dans des roches poreuses et les eaux usées peuvent être pompées. Ces puits d'injection peuvent être profonds ou peu profonds.
Contrairement à la récupération améliorée du pétrole, ces puits d'injection d'eaux usées augmentent la pression sous la surface et, lorsqu'ils sont suffisamment profonds (avec d'autres facteurs), entraînent des tremblements de terre.
Nombre annuel de tremblements de terre d'une magnitude de 3,0 ou plus dans le centre et l'est des États-Unis, 1970-2016. Le taux à long terme d'environ 25 tremblements de terre par an a fortement augmenté à partir de 2009 environ, ce qui coïncide avec l'essor de l'industrie de la fracturation hydraulique. Crédit: U.S.Geological Survey
Et pourtant, toutes les zones de fracturation ne voient pas le même niveau de tremblements de terre d'origine humaine, et dans ce nouveau document de l'Université du Texas, les chercheurs exposent les facteurs connus pour augmenter la probabilité que les puits d'injection provoquent des tremblements de terre.
En Oklahoma, ils concluent que ces facteurs sont triples: les taux d'injection d'eau produite, les volumes cumulés d'eau produite et la proximité des puits avec une couche de roche connue sous le nom de sous-sol. »
En d'autres termes, cette étude indique que la probabilité de tremblements de terre augmentera à mesure que les entreprises pomperont les eaux usées dans le sol à des taux plus élevés et à des volumes plus importants, ce qui augmentera la pression de l'eau souterraine et le taux auquel elle sera appliquée.
La proximité du sous-sol »ne se réfère pas à la profondeur réelle du puits d'injection mais à sa proximité avec une couche de roche généralement profonde et ancienne appelée le sous-sol.
Cette étude a cité un autre article scientifique récent qui a identifié cette bonne proximité de la couche du sous-sol comme le principal facteur déclenchant l'activité sismique. Cela est probablement dû au fait que, comme les chercheurs l'ont écrit: les grandes failles devraient être plus répandues à plus grande profondeur, en particulier dans les vieilles roches du socle cassantes qui ont été soumises à différentes contraintes pendant de longues périodes. »
La profondeur du sous-sol peut varier considérablement à travers les États-Unis, mais plus un puits d'injection est profond, plus il est probable qu'il sera proche ou pénétrera dans cette couche.
Selon l'étude de l'Université du Texas, les tremblements de terre sont un problème plus important en Oklahoma par rapport à d'autres grands schistes américains, tels que Bakken, Eagle Ford et Permian Basin, qui disent que la principale différence est que les eaux usées d'Oklahoma sont injectées dans des puits plus profonds et plus profonds. plus près de la couche du sous-sol, tandis que d'autres bassins de schiste moins sujets aux tremblements de terre ont des puits d'injection moins profonds plus loin de cette couche de roche.
Cela soulève une question évidente: si l'activité sismique de l'Oklahoma a augmenté alors que l'industrie pétrolière et gazière de l'État commençait à injecter des eaux usées de fracturation dans des puits profonds près de la couche du sous-sol, alors pourquoi ne pas utiliser des puits moins profonds? Surtout lorsque l'on considère le coût des puits à injection profonde peut être deux à trois fois plus élevé que les puits moins profonds, comme le note ce document.
L'industrie de la fracturation hydraulique devrait être désireuse d'économiser de l'argent et de mettre des questions sur les tremblements de terre, non?
Malheureusement, les puits d'injection d'eaux usées peu profonds ont leur propre suite de problèmes potentiels.
Les puits d'injection peu profonds sont plus susceptibles de contaminer les aquifères
Plus une entreprise injecte des eaux usées de fracturation hydraulique (et tous les sels et polluants qui peuvent les accompagner) dans les aquifères fournissant de l'eau douce pour la consommation et l'agriculture, plus ces aquifères sont susceptibles d'être contaminés. Dans un récent article de l'Université du Texas, les chercheurs soulignent cette probabilité accrue dans le gisement de schiste le plus productif du pays, le Permian Basin au Texas et au Nouveau-Mexique.
Autrement dit, la haute pression s'écoule vers les zones de basse pression. Placer une grande quantité d'eau contaminée sous pression sous le sol augmente le risque que cette pression plus élevée soit libérée par des failles ou des fractures ou par des puits de pétrole abandonnés qui n'ont pas été correctement bouchés. »
Et si ces voies mènent à un aquifère qu'une communauté utilise comme source d'eau douce, alors il y a un problème.
Il y avait plus d'un demi-million de puits de pétrole forés dans le bassin du Permien au cours du siècle dernier, avec de nombreux puits abandonnés ou orphelins qui pourraient fournir des voies pour les fluides en surpression », a écrit la chercheuse de l'Université du Texas Bridget Scanlon et ses collègues dans leur récent article.
Quelle est la probabilité que la fracturation des puits d'injection d'eaux usées contamine les aquifères? Quelle est la portée de ce problème? Comme pour de nombreux aspects de l'expérience de fracturation massive à travers l'Amérique, la réponse reste floue.
Mais les volumes d'eaux usées provenant de l'industrie de la fracturation hydraulique augmentent rapidement et le principal moyen d'éliminer cette eau est d'utiliser des puits d'injection. Et pour réitérer, l'injection d'eau produite sous des pressions plus élevées sous la surface est unique aux puits d'élimination de la fracturation hydraulique et n'est pas caractéristique des méthodes traditionnelles de production de pétrole d'élimination des eaux usées.
L'Oklahoma peut déjà avoir des problèmes avec les puits peu profonds
Des preuves en Oklahoma suggèrent que certains puits d'injection peuvent être trop peu profonds pour éviter les approvisionnements en eau utilisables et de nombreux puits d'eau potable sont forés à des profondeurs les exposant à un risque de contamination.
Un rapport de 2017 commandé par le Clean Water Fund a trouvé 18 puits d'injection forés au-dessus de la base d'eau traitable »(BTW), ou la plus faible profondeur à laquelle l'État a identifié une eau souterraine qui est à son état naturel» et potentiellement utile pour le type gamme des utilisations humaines de l'eau douce.
En plus de ces préoccupations, le rapport a noté que 6 844 puits d'eau domestique et 175 puits publics d'approvisionnement en eau puisent de l'eau souterraine en dessous de la BTW signalée », ce qui signifie que les puits d'injection pourraient être forés à des profondeurs similaires à celles des puits d'eau potable.
La Commission de l'Oklahoma Corporation a contesté les conclusions, qui étaient fondées sur ses propres données accessibles au public que l'agence a qualifiées de défectueuses », et a déclaré que les 18 puits d'injection sélectionnés n'étaient pas injectés dans des sources souterraines d'eau potable.
Bien que le rapport ne fournisse pas de lien direct avec une contamination, il suggère que la question des puits d'injection peu profonds et de l'approvisionnement en eau potable mérite un examen plus approfondi.
L'industrie de la fracturation hydraulique produit des quantités records de pétrole, de gaz et d'eaux usées, ce qui signifie que ce problème d'élimination des eaux usées ne disparaîtra pas bientôt et que les puits d'élimination feront probablement partie de la solution à long terme. Le Washington Post a noté le manque d'options en surface pour l'élimination des eaux usées par fracturation hydraulique en 2015: actuellement, il n'y a aucun moyen de traiter, stocker et libérer les milliards de gallons d'eaux usées à la surface. »
Comme Scanlon l'a dit à DeSmog par e-mail, je pense que l'injection souterraine continuera d'être une partie importante du portefeuille de l'élimination des eaux usées de fracturation hydraulique. » Il reste à voir si cette injection souterraine de déchets de fracturation finit par se mélanger avec l'eau douce souterraine dont nous dépendons pour notre survie.