Небольшие землетрясения в Огайо, Пенсильвании, Западной Вирджинии, Оклахоме и Техасе могут быть связаны с гидроразрывом скважин в этих регионах, считают исследователи, выступая на Ежегодном собрании SSA 2019.
По сравнению с землетрясениями, вызванными сбросом сточных вод на нефтяных и газовых месторождениях в центральной части Соединенных Штатов, это относительно редкое явление, но Майкл Брудзински из Университета Майами в Огайо и его коллеги выявили более 600 небольших землетрясений (от 2,0 до 3,8 баллов). в этих штатах.
Брудзински сказал, что эти землетрясения могут быть «недооценены» по сравнению с сейсмичностью, связанной со сбросом сточных вод, поскольку они происходят реже. Он и его коллеги изучают тенденции, связанные с вероятностью индуцированной сейсмичности в результате гидроразрыва или гидроразрыва пласта, что может помочь отраслевым и государственным регулирующим органам лучше управлять методами бурения.
Нетрадиционная добыча нефти в США, при которой нефть добывается из сланцев и плотных пород с использованием различных методов бурения, была связана с увеличением числа землетрясений, вызванных деятельностью человека, в средней части континента Соединенных Штатов в течение почти десятилетия. Исследователи, изучающие увеличение в таких местах, как Оклахома, считают, что основной движущей силой этого увеличения сейсмичности является закачка сточных вод, образующихся при добыче, обратно в слои горных пород, что увеличивает поровое давление в породах и может влиять на напряжение вдоль разломов в слоях, выбранных для захоронения.
Гидравлический разрыв пласта использует жидкость под давлением для разрушения или создания трещин в горной породе, через которые могут течь нефть и природный газ и их легче извлекать.
В восточной половине штата Огайо и других частях Аппалачского бассейна, где за последние два десятилетия произошел резкий рост добычи природного газа, скважины для фрекинга более распространены, чем скважины для сброса сточных вод, отчасти потому, что геологические слои, содержащие нефть и газ, не такие влажные, как в таких местах, как Оклахома, что снижает потребность в сбросе сточных вод.
Многочисленные скважины для гидроразрыва пласта в восточном Огайо побудили Брудзинского и его коллег более внимательно изучить вопрос о том, могут ли небольшие землетрясения в регионе быть связаны с операциями по гидроразрыву пласта. «Скважины расположены более широко, когда они активны, и сброс сточных вод не так велик, - объяснил Брудзински, - поэтому вы можете более конкретно и непосредственно увидеть, когда сброс сточных вод вызывает сейсмичность, а когда гидроразрыв пласта. вызывает сейсмичность в Аппалачском бассейне».
Ученые использовали метод, называемый сопоставлением шаблонов с несколькими станциями, который сканирует сотни сейсмических сигналов, чтобы найти те, которые соответствуют «отпечаткам пальцев» известных землетрясений. Этот метод позволил им обнаруживать небольшие землетрясения, которые в противном случае можно было бы не заметить, и сравнивать более полный каталог землетрясений в регионе с информацией о времени и местоположении региональных скважин для гидроразрыва пласта.
Сейсмологи идентифицируют землетрясения как вызванные гидроразрывом скважин, когда они тесно связаны во времени и пространстве с операциями гидроразрыва. По словам Брудзинского, сейсмичность, связанная с гидроразрывом пласта, также отличается от сейсмичности, вызванной сбросом сточных вод.
"Сейсмическая сигнатура [гидроразрыва пласта], когда вы смотрите на нее на временной шкале, показывает эти всплески сейсмичности, сотни, а иногда и тысячи событий в течение пары дней или недель, а затем снова затишье. Вы не Я не склонен видеть эту закономерность при утилизации сточных вод», - объяснил он.
Брудзински и его коллеги теперь используют свой набор данных из Оклахомы, чтобы посмотреть, как различные переменные могут повлиять на вероятность землетрясений, вызванных гидроразрывом пласта, от объема и вязкости закачиваемой жидкости до глубины слоев горных пород. нацелен на гидроразрыв.
«Нам больше всего бросилось в глаза то, что глубина скважины больше связана с вероятностью сейсмичности, чем мы ожидали», - сказал Брудзински.
Дело не только в том, что чем глубже скважина, тем выше вероятность того, что она будет ближе к породе фундамента и зрелым разломам, которые, вероятно, будут скользить, сказал он, хотя это все еще может играть роль в этих землетрясениях. Вместо этого избыточное давление, по-видимому, имеет более сильную корреляцию с сейсмичностью, вызванной гидроразрывом пласта. Избыточное давление возникает, когда внутри горных пород, погребенных глубоко в бассейне многими вышележащими слоями горных пород, существует высокое давление жидкости. «Это одна из самых сильных тенденций, которые мы видели», - сказал Брудзински.
Исследователи обсудили некоторые из своих выводов с коллегами в Канаде и Китае, где ведется тщательное изучение сейсмичности, вызванной гидроразрывом пласта. «Мы проводим такое международное сравнение, чтобы лучше понять основные особенности и тенденции, которые не привязаны только к конкретному месту», - сказал Брудзински.