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Aug 18, 2023

Chris Sherman, géoscientifique informatique du LLNL (à gauche) et la sismologue Kayla Kroll présentent la boîte à outils ORION (Operational FoRecasting for Induced Seismicity) qui a été financée par le Bureau de l'énergie fossile et de la gestion du carbone du ministère de l'Énergie dans le cadre du Partenariat national d'évaluation des risques et de la Machine informée par la science. Apprentissage pour accélérer la décision en temps réel dans l’initiative d’application souterraine. ORION est une plateforme logicielle de prévision sismique basée sur la physique pour aider les opérateurs et les régulateurs à mieux comprendre et gérer les risques sismiques sur les sites de stockage de carbone.

(Photo de Blaise Douros)

Le Laboratoire national Lawrence Livermore (LLNL) s'est associé à un autre laboratoire national et à une société de surveillance d'instruments sismiques pour développer une plate-forme logicielle de prévision sismique basée sur la physique afin d'aider les opérateurs et les régulateurs à mieux comprendre et gérer les risques sismiques sur les sites de stockage de carbone.

Les scientifiques du LLNL ont travaillé avec des chercheurs du Lawrence Berkeley National Laboratory (LBNL) et de Nanometrics, Inc., basé à Ottawa, au Canada, pour développer la boîte à outils Operation FoRecastingof Induced Seismicity (ORION), une plate-forme logicielle open source. Les opérations de stockage de carbone à l'échelle commerciale courent un risque important d'induire une sismicité lorsque les fluides sont rejetés dans le sous-sol terrestre. Les tremblements de terre induits ou les événements sismiques générés par des activités anthropiques peuvent endommager des propriétés et menacer l'intégrité des unités d'étanchéité moins profondes, permettant ainsi au dioxyde de carbone, ou CO2, de s'échapper. Même si la plupart des opérations connaîtront des secousses de faible intensité, il est possible que des séismes de plus grande magnitude se produisent. De tels événements peuvent conduire à l’interruption de l’injection de CO2 sur un seul site de stockage ou éroder la confiance dans l’ensemble du secteur. Pour gérer ces risques, les opérateurs individuels doivent comprendre les risques sismiques actuels et futurs sur un site de stockage et les régulateurs doivent être capables d'évaluer le risque sismique à l'échelle du bassin. "Le stockage du CO2 est un élément essentiel d'une atténuation efficace du climat et la sismicité induite doit être gérée pour permettre un déploiement à grande échelle", a déclaré Joe Morris, responsable associé du programme d'énergie souterraine du LLNL. « ORION met la puissance des techniques statistiques et d'apprentissage automatique entre les mains des opérateurs, leur permettant de gérer ces systèmes souterrains de manière plus sûre et plus efficace. La combinaison complexe de technologies et d’expertise contenue dans ORION n’aurait pas été possible sans le leadership des laboratoires nationaux. Le chef du programme énergétique du LLNL, Dan Flowers, était d'accord avec l'évaluation de Morris sur l'importance des laboratoires nationaux travaillant sur ce problème. « ORION s'appuie sur des décennies de leadership en laboratoire national dans les mesures haute fidélité et les simulations basées sur la physique des processus sismologiques dans le sous-sol. Je suis ravi que la version open source d'ORION fournisse à l'industrie et aux décideurs un outil puissant pour aider à accélérer le déploiement du stockage de CO2 à grande échelle », a déclaré Flowers. ORION intègre des prévisions indépendantes basées sur la physique, les statistiques et l'apprentissage automatique, soutenues par des estimations analytiques, observationnelles et basées sur la physique de l'évolution de la pression et des contraintes liées à l'injection. ORION fournit également une analyse du risque sismique avant, pendant et après l'injection et peut évaluer l'efficacité des stratégies d'atténuation potentielles, telles que la réduction du volume de fluide injecté dans un puits ou la modulation des débits d'injection dans plusieurs puits pour gérer les risques en cas de séismes induits. dépassement des seuils de tolérance. La boîte à outils ORION fournit une interface facile à utiliser pour la génération de prévisions et la visualisation du risque sismique. Les fonctionnalités de base fournissent à l'utilisateur des estimations du risque sismique à un emplacement basé sur des sources de données accessibles au public provenant de l'United States Geological Survey et des agences de réglementation des États. Les fonctionnalités avancées permettent aux utilisateurs de télécharger des catalogues locaux de tremblements de terre de haute précision, des profils d'injection projetés et/ou des estimations spatio-temporelles de la pression et des contraintes et de divers paramètres de propriétés des roches et des fluides. ORION produit ensuite une prévision d’ensemble spatiale et temporelle de la sismicité ou de la probabilité de provoquer un tremblement de terre au cours de la période de prévision. ORION génère également une distribution d'une magnitude de séisme maximale possible statistiquement dérivée attendue. ORION propose également des stratégies de gestion opérationnelle, telles que la réduction des volumes d'injection sur des puits spécifiques, en fonction du niveau de risque. Le développement d'ORION s'appuie sur l'expertise technique multidisciplinaire du LLNL et du LBNL, notamment la physique et la nucléation des tremblements de terre, la sismologie statistique, la géomécanique des réservoirs, l'apprentissage automatique et le génie logiciel. ORION a été financé conjointement par le biais de deux projets de recherche appliquée parrainés par le Bureau de l'énergie fossile et de la gestion du carbone du DOE des États-Unis et financés par la loi bipartite sur les infrastructures : le Partenariat national d'évaluation des risques et l'Initiative d'apprentissage automatique fondée sur la science pour accélérer les décisions en temps réel dans les applications souterraines. ORION a été développé par Kayla Kroll, sismologue au LLNL, et Christopher Sherman du LLNL, spécialisé dans la géomécanique computationnelle ; et l'ancien géophysicien du LBNL, Keurfon Luu.