巨大的研究将污水注入井与地震联系起来

在2008年之前,俄克拉荷马州每年经历大约一次明显的地震。 到2014年,这个数字已经飙升到近一天,而且这个州并不孤单。 科学家已经记录了美国中部和东部地区地震活动的天文数字上升,将其与从新兴的石油和天然气生产中泵入地下的废水联系起来。 现在,新的研究表明,高流体注入速率 - 而不是其他因素,如体积或深度 - 可能是问题的根源。

自20世纪60年代以来,地质学家已经认识到,流体注入可以通过沿断层提高液压来引发地震,将两侧推开以使地壳沿着它滑动。 但科学家并不确切知道井操作的哪个方面最重要。

到目前为止,大多数研究都集中在个别地震及其与附近井的连接上。 但是,这种方法很难发现与地震有关的井与不与井有关的井之间的区别,马修Weingarten博士说。 科罗拉多大学博尔德分校的学生,以及主要作者 。 “如果你不看绝大多数不吸烟的人,你永远不会知道吸烟者更容易患癌症或其他疾病,”他说。

因此,Weingarten的团队编制了第一个在美国中部和东部运行的所有注入井的综合数据集。 他们研究了用于提高采收率的井 - 其中注入了流体以冲洗来自枯竭油藏的挥之不去的油 - 以及那些用于处理常规油气开采或水力压裂(压裂)废水的井。

巨大的研究将污水注入井与地震联系起来

流体处理(左)会增加地下压力和地震风险,但使用流体驱油(右)可以控制压力。

EPA

科学家们发现,处理井与地震相关的可能性是地震的1.5倍,尽管该地区的恢复井数量要大得多。 在更高的注入率下,该链接最强,超过每月约30万桶。 研究人员表示,其他潜在的重要因素 - 例如井口压力,注入的液体总量以及是否在基底岩石附近注入流体 - 似乎在区域范围内没有太大差异。

他们提出,快速注入流体可能会通过更大幅度地增加储层压力并且在更大的区域上比增加更慢的地区来引发地震。 高压增加了在已经处于自然压力下的附近断层上引发滑移的可能性。 康奈尔大学的地震学家Katie Keranen说:“你正在考虑平衡流速和它可以扩散的速度之间的平衡。”他没有参与这项研究。 这可以解释为什么用于提高采收率的井不太可能引发地震:在注入水时抽出油有助于控制压力。

Weingarten表示,该团队的结果表明,限制注入率可能会减少地震危险。 之前的研究表明,潜在的联系已经促使一些州采取行动。 在堪萨斯州,监管机构于3月份发布命令,以降低三个受灾严重地区的注入率。 劳伦斯堪萨斯地质调查局的临时主任雷克斯布坎南说,从那时起,地震活动似乎已经平静下来,尽管现在说这个还为时尚早。

俄克拉荷马州公司委员会还采用了“红绿灯”系统,迫使运营商减少甚至停止潜在地震井的注入。 俄克拉荷马州俄克拉荷马州石油和天然气保护部门主任蒂姆·贝克(Tim Baker)在上个月发表的一份声明中说:“我们可以选择解决这个问题。”

本周发表于Science Advances的另一项新研究发现,俄克拉荷马州的地震活动在处理率飙升的地区有所增加。 然而,它提出了降低单个井注入率的好处的问题。 “许多井彼此相邻注入的井可以产生与注入其组合体积的井相同的效果,”博士Rall Walsh说。 加利福尼亚州帕洛阿尔托斯坦福大学地球物理专业的学生,​​也是该研究的主要作者。 他说,对于邻近的水井来说,问题是“近距离接近多少?”

新研究也没有解释为什么该国的大部分地区 - 包括北达科他州,墨西哥湾沿岸和密歇根盆地 - 尽管有高注入率的处理井,却几乎没有经历过地震。 加利福尼亚州门洛帕克的美国地质调查局的地球物理学家威廉埃尔斯沃思说,也许流体没有到达那里的基岩,或地壳中的背景应力水平较低。 埃尔斯沃思说,理解这个原因可能有助于运营商和监管机构“在项目开始之前评估项目的危害”。

这项新研究为可能为相对较新的诱发地震问题提供更多答案的工作奠定了基础。 “我很高兴他们在一个真正有意义的时间范围内做到这一点,所以人们可以讨论它,”金色科罗拉多矿业学院的地质学家Murray Hitzman说,他是国家研究委员会关于诱发地震活动的委员会的主席。 “所有这一切都发生得非常快。”

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