Стэнфордские геофизики разработали подробную карту напряжений, которые действуют в Земле по всему Пермскому бассейну в Западном Техасе и на юго-востоке Нью-Мексико, выделяя области богатого нефтью региона, которые могут подвергаться большему риску будущих землетрясений. по производственным операциям.
Новое исследование, опубликованное в этом месяце в журнале The Leading Edge, представляет собой карту региона площадью 75 000 квадратных миль с цветовой кодировкой, на которой указаны те потенциальные участки разработки нефти и газа, которые наиболее вероятны. вызвать землетрясение, связанное с закачкой жидкости.
Предыдущее исследование в Стэнфорде показало, что сточные воды, закачиваемые на этапе гидравлического разрыва пласта (гидроразрыва пласта), лежат в основе повышения сейсмической активности в некоторых частях центральной и восточной части США, особенно в Оклахоме, начиная с 2005 года. Землетрясения от - до умеренных еще не вызвали значительный материальный ущерб или травмы, они представляют собой повышенную вероятность более сильных землетрясений.
Теперь Техас готов занять центральное место, поскольку Пермский бассейн становится самым важным нефтегазовым регионом страны. В 1920-х годах энергетические компании начали добычу богатых нефтяных месторождений в бассейне во время бума, который длился десятилетиями. В последнее время развитие методов гидроразрыва пласта вызвало новый ажиотаж в области разработки. В ближайшие десятилетия в регионе могут быть пробурены сотни тысяч скважин.
«Мы хотим опередить проблему в Техасе», - сказал соавтор исследования Марк Зобак, Бенджамин М. Пейдж Профессор геофизики Стэнфордской школы наук о Земле, энергетике и окружающей среде (Stanford Earth), который руководил рядом исследований Стэнфорда в Оклахоме. «Мы хотим, чтобы закачка жидкости не вызывала даже небольшие землетрясения в Техасе, чтобы значительно снизить вероятность более сильных землетрясений».
Стрессовая среда
Чтобы оценить риск будущих землетрясений, исследователи должны сначала понять направление напряжений в регионе и их приблизительную величину. Когда поле напряжений определенным образом совпадает с ранее существовавшим разломом, разлом может сместиться, что может привести к землетрясению. В таких регионах, как центральная и восточная часть США, вдали от границ тектонических плит, таких как разлом Сан-Андреас, это смещение происходит как естественный процесс, но очень редко. Но увеличение давления жидкости на глубине уменьшает трение вдоль разлома, что иногда вызывает землетрясение.
«Нагнетание жидкости может вызвать землетрясение в разломе, которое может не привести к естественному землетрясению в ближайшие тысячи лет», - сказал ведущий автор исследования Йенс-Эрик Лунд Сни, аспирант кафедры геофизики Стэнфордского университета. Земля.
В предыдущем исследовании Зобак и ученый Корнелиус Лангенбрух обнаружили, что в Оклахоме закачка жидкости вызвала около 6 000 лет естественных землетрясений примерно за пять лет.
Создание стресс-карты следующего поколения
Основываясь на предыдущих усилиях по созданию карт напряжений и сейсмического потенциала в Пермском бассейне, исследователи из Стэнфорда добавили сотни новых точек данных из Западного Техаса и юго-востока Нью-Мексико, причем большая часть данных предоставлена нефтегазовым сектором. промышленность. Их результаты рисуют сложную картину Пермского бассейна, в котором есть несколько относительно устойчивых областей горизонтального напряжения, а также другие, которые демонстрируют резкое направленное вращение. «Мы были удивлены, увидев такую высокую изменчивость», - сказал Лунд Сни. «Это поднимает много вопросов о том, как вы можете иметь такие вращения в середине континентальной плиты, вдали от границы плиты».
«Это одно из самых интересных полей стресса, которые я когда-либо видел», - сказал Зобак.«Хотя поле напряжений в этом регионе удивительно сложное, данные превосходны, и, задокументировав, что это такое, мы можем теперь принять меры на основе этой информации и попытаться предотвратить превращение Пермского бассейна в Оклахому 2.0».
Инструмент для более безопасного и эффективного бурения
Исследователи из Стэнфорда заявили, что новая карта напряжений предоставляет нефтяным компаниям подробные количественные данные для обоснования решений о более эффективных буровых работах в Пермском бассейне. «Это самая полная картина ориентации и относительной величины стресса, которую они когда-либо получали», - сказал Зобак. «Они могут использовать эти данные каждый день для определения наилучшего направления бурения и проведения оптимальных операций гидроразрыва пласта».
Будущие исследования будут сосредоточены на улучшении знаний о линиях разломов в регионе и лучшем понимании давления флюидов, в частности того, как объем закачки воды (как сейчас, так и в прошлом) повлиял на геологические механизмы, действующие в район.
«В этом районе существует вероятность большого количества землетрясений», - сказал Лунд Сни. «Мы хотим понять, что их вызывает, и предоставить компаниям инструменты, чтобы их не вызывать».
Зобак также является старшим научным сотрудником Стэнфордского института энергетики, содиректором Стэнфордского центра индуцированной и вызванной сейсмичности и директором Стэнфордской инициативы по природному газу.