Dans l'ouest du Texas, l'eau est rare pour la fracturation hydraulique, chère pour le recyclage, bon marché pour les puits d'évacuation et elle provoque des tremblements de terre M5.

Le bassin permien de l'ouest du Texas et du Nouveau-Mexique est en grande partie désertique. Le désert s'appelle le Chihuahuan mais n'est pas un désert brut comme le Sahara, mais un désert dû en moyenne à 10 pouces de précipitations par an. Des buissons clairsemés et broussailleux comme la créosote et le mesquite et quelques grands arbres, comme les peupliers qui existent le long des lits de ruisseaux qui transportent l'eau. L'eau est rare dans le Permien. Mais pas d'huile !

Le bassin permien est le premier bassin aux États-Unis pour la production de pétrole et de gaz. Il produit plus de 5.5 MMbpj (millions de barils de pétrole par jour), ce qui représente une grande partie de la production totale des États-Unis approchant les 12 MMbpd. Le succès là-bas a permis au Texas de rester l'État américain n ° 1 dans la production de pétrole brut et l'année dernière a propulsé le Nouveau-Mexique au n ° 2.

L'eau est rare pour la fracturation.

La fracturation est la clé du succès dans le bassin permien où la technique de schiste commence par un puits horizontal de 1 à 2 miles de long et pompe environ 40 traitements de fracturation séparés le long du puits. L'eau totale utilisée est de 20 millions de gallons, ce qui remplirait un stade de football à 40 pieds au-dessus de la zone gazonnée. Pour être utilisée dans la fracturation hydraulique, l'eau douce doit provenir des villes, des aquifères ou du recyclage de l'eau produite.

Depuis qu'une sécheresse généralisée a frappé le sud-ouest des États-Unis il y a environ 30 ans, l'eau douce n'est plus bon marché. Et si l'eau de fracturation est en concurrence avec l'eau de l'aquifère pompée par les éleveurs, cela pose problème.

Cher à recycler.

L'eau est produite par un puits avec du pétrole et du gaz. Il est trop salé pour être utilisé, mais il peut être nettoyé. Combien d'eau produite ? Généralement 1 à 5 barils pour chaque baril de pétrole. Le bassin permien produit 5 MMbopj, ce qui se traduirait par 5 à 25 MMbwpj (millions de barils d'eau par jour). Ces énormes volumes d'eau produite doivent être éliminés d'une manière ou d'une autre ou recyclés.

Le schiste Marcellus, la reine des schistes gazeux, a très peu de puits d'élimination par décret du gouvernement de l'État. L'eau produite est recyclée ou peut également être transportée par camion vers l'Ohio où elle est versée dans des puits d'évacuation.

Le recyclage de l'eau produite a augmenté dans le Permien au cours des dernières années. Cela comprend le nettoyage sur place et le recyclage de l'eau sale pour l'utiliser lors du prochain travail de fracturation. Ou envoyer l'eau sale pour un nettoyage commercial, comme dans une usine de dessalement.

Plus de 100 installations de recyclage à petite échelle sont en service depuis 2015, et une poignée d'usines de recyclage de l'eau plus importantes devraient être mises en service d'ici 2022.

Bien que les méthodes de nettoyage/recyclage soient plus coûteuses, elles gagnent du terrain car les compagnies pétrolières et gazières se sentent obligées de résoudre un problème qui a causé deux tremblements de terre de M5 (magnitude 5) qui se sont produits à un mois d'intervalle fin 2022. Ce n'est pas bon pour l'image de l'industrie, même si les tremblements de terre ont causé des dommages matériels limités.

L'eau est bon marché pour les puits d'évacuation.

En 2022, les sous-bassins combinés du Midland et du Delaware du Permien produit 7 milliards de barils ce qui équivaut à 19 MMbwj. Une grande partie de celle-ci a été injectée via des puits de stockage dans des couches géologiques profondes. Cet énorme volume d'eau était bien supérieur à ce que l'Oklahoma a produit en une année, 2015, lorsque cet État a enregistré 890 tremblements de terre de M > 3.

En regardant le comté de Culberson, où la plupart des tremblements de terre récents se sont produits (voir la figure 1), volumes injectés en 2020 étaient de près de 0.7 MMbwpj.

L'eau d'évacuation provoque des séismes M5.

Dans le bassin permien, les tremblements de terre ont augmenté au prorata des volumes d'eau injectés dans les puits de stockage. La corrélation est forte, comme c'était le cas dans l'Oklahoma.

Des avertissements sont apparus que le bassin permien pourrait suivre la trajectoire du tremblement de terre de l'Oklahoma, qui a conduit à un tremblement de terre de 5.9 M, le plus important jamais enregistré dans l'Oklahoma, même après que les régulateurs eurent reconnu le problème et réduit les injections dans les puits d'évacuation. Ces retards étaient de l'ordre de 6 à 12 mois.

Alors que s'est-il passé dans le Permien ? La Texas Railroad Commission (RRC) a agi rapidement après un tremblement de terre de 5.4 M s'est produit dans le comté de Culberson le 16 novembre 2022 (Figure 1).

Volumes d'injection dans le La zone de Culberson a dû être réduite environ 70% à partir du début de 2022 – et cela devait être achevé d'ici la mi-2023. Cette zone compte 78 puits de stockage actifs. 19 d'entre eux sont des puits profonds exploités par Chevron et Coterra. Les nouvelles limites d'injection devaient être de 745,000 10 bwpj dans les 615,000 puits de Chevron et de 9 XNUMX bwpj dans les XNUMX puits de Coterra.

Le point décisif de RRC était de savoir comment RRC réagirait si un autre tremblement de terre M5 se produisait dans la région. Si un autre séisme de M4.5 ou plus se produit dans la région de Culberson, les puits d'évacuation profonds à proximité de la source du séisme seront fermés pendant deux ans. Cela impliquerait de trouver des alternatives pour éliminer l'eau produite : soit transporter l'eau par camion vers des puits d'élimination situés dans d'autres zones, soit nettoyer/recycler l'eau produite sur place.

Cependant, ce ne serait qu'une légère tape dans la main et toucherait à peine le d'énormes profits étant fabriqué à partir du bassin permien.

Un autre tremblement de terre M5 s'est produit un mois plus tard.

Un autre grand tremblement de terre, M5.3, s'est produit un mois plus tard, le 16 décembre 2022. Cela semblait suivre le schéma de l'Oklahoma, mais avec une différence importante. Le deuxième séisme de type M5 s'est produit dans une zone totalement différente - à environ 15 miles à l'ouest de Midland, au Texas (Figure 1).

Le tremblement de terre était généralisé – et ressenti par des habitants d'Amarillo et d'Abilene au Texas jusqu'à Carlsbad, au Nouveau-Mexique, selon l'USGS.

Pour comprendre cela, RCC a identifié une activité sismique renforcée dans certaines zones appelées SRA (Seismic Response Areas). Selon RJ DeSilva, directeur de la division des communications de la Railroad Commission of Texas, l'objectif est « de traiter et de réduire la sismicité et de protéger les résidents et l'environnement dans différentes parties de l'ouest du Texas. Chaque SRA est adapté aux régions respectives.

La ARS du Nord de Culberson-Reeves C'est là que le premier séisme M5 s'est produit le 16 novembre 2022.

Le deuxième séisme de M5 qui s'est produit près de Midland le 16 décembre 2022 se situe dans une SRA distincte appelée le Gardendale SRA. Tous les puits d'injection profonds ont été suspendus dans le Gardendale SRA, a déclaré DeSilva.

L'explication la plus simple pour les deux tremblements de terre M5 est qu'ils recouvrent deux systèmes de failles distincts dans le sous-sol de granit ci-dessous. DeSilva dit que ces failles du sous-sol s'étendent jusqu'à la section sédimentaire où se trouvent des puits d'évacuation profonds. Et c'est ainsi que la pression de l'eau des puits d'évacuation pénètre dans les failles du sous-sol qui sont soumises à des contraintes critiques et susceptibles de se déplacer et de créer des tremblements de terre.

Contrôle des puits de stockage dans les SRA.

En général, la RRC a adopté en 2019 des lignes directrices pour l'exploitation des puits de stockage dans les zones sismiquement actives, qui incluent des limites de volume et de pression et une prise en compte des conditions géologiques locales. Le RRC suit actuellement ces lignes directrices.

Gardendale SRA: Les puits d'évacuation profonds signifient généralement sous le sommet de la formation Strawn qui se trouve sous la formation Wolfcamp qui a les intervalles de production de pétrole les plus profonds. Tous les puits de stockage profonds ont été suspendus dans le SRA de Gardendale.

SRA Culberson-Reeves du Nord : Les puits d'évacuation profonds signifient généralement sous la base de la formation de Wolfcamp, encore une fois la formation productive la plus profonde. Selon DeSilva, deux puits profonds dans la SRA ont déjà été suspendus en mars 2022 à la suite d'un tremblement de terre de magnitude 4.5.

De plus, après le tremblement de terre du 16 novembre 2022, les directives générales ont été spécifiquement élargies pour inclure ceci : « Si un futur événement de plus de 4.5 millions d'années se produit dans la limite de 9 km (environ 5 miles) identifiée le 9 décembre 2022, des puits profonds dans la 9 zone La limite de km sera fermée pendant 24 mois à compter de la date de l'événement. Ce ne sont donc pas tous les puits de la SRA qui seraient suspendus, mais uniquement les puits situés dans un rayon de 9 km.