Seismiske stresskortprofiler inducerede jordskælvsrisiko for West Texas, Ny mexico

Stanford geofysikere har udviklet et detaljeret kort over de spændinger, der virker i Jorden i hele Perm-bassinet i det vestlige Texas og det sydøstlige New Mexico, fremhæve områder i den olierige region, der kan være i større risiko for fremtidige jordskælv forårsaget af produktionsoperationer.

Den nye undersøgelse, offentliggjort denne måned i tidsskriftet Den førende kant , giver et farvekodet kort over de 75, 000 kvadratkilometer område, der identificerer de potentielle olie- og gasudviklingssteder, der ville være mest tilbøjelige til at udløse et jordskælv i forbindelse med væskeinjektion.

Tidligere Stanford-forskning har vist, at spildevand, der injiceres som et trin i hydraulisk frakturering (fracking), ligger til grund for en stigning i seismisk aktivitet i dele af det centrale og østlige USA, især i Oklahoma, startende i 2005. Selvom ingen af ​​disse små til moderate jordskælv endnu har forårsaget væsentlig skade på ejendom eller personskade, de repræsenterer en øget sandsynlighed for større jordskælv.

Nu, Texas er klar til at tage i centrum, da Perm-bassinet er ved at blive landets vigtigste olie- og gasproducerende region. I 1920'erne, energiselskaber begyndte at udvinde bassinets rigelige olieforekomster under et boom, der varede årtier. For nylig, fremskridt inden for hydrauliske fraktureringsteknikker har ansporet et nyt udviklingsvanvid. Hundredtusindvis af brønde kan blive boret i regionen i de næste par årtier.

"Vi ønsker at komme ud foran problemet i Texas, " sagde undersøgelsens medforfatter Mark Zoback, Benjamin M. Page professor i geofysik ved Stanford's School of Earth, Energi- og miljøvidenskab (Stanford Earth), som ledede en række af Stanford-studierne i Oklahoma. "Vi ønsker at stoppe væskeinjektion i at udløse selv små jordskælv i Texas, så sandsynligheden for større jordskælv reduceres væsentligt."

Højt stressende miljø

For at måle risikoen for fremtidige jordskælv, forskere skal først forstå retningen af ​​spændingerne i en region og deres omtrentlige størrelse. Når spændingsfeltet flugter med en allerede eksisterende fejl på en bestemt måde, fejlen kan glide, potentielt forårsage et jordskælv. I regioner som det centrale og østlige USA, langt fra tektoniske pladegrænser såsom San Andreas-forkastningen, denne glidning sker som en naturlig proces, men meget sjældent. Men øget væsketryk i dybden reducerer friktionen langs fejlen, nogle gange udløser et jordskælv.

"Væskeinjektion kan forårsage et jordskælv på en fejl, der måske ikke producerer et naturligt jordskælv i tusinder af år fra nu, " sagde studielederforfatter Jens-Erik Lund Snee, en ph.d. studerende ved Institut for Geofysik på Stanford Earth.

I en tidligere undersøgelse, Zoback og postdoktor Cornelius Langenbruch fandt ud af, at i Oklahoma, væskeinjektion forårsagede omkring 6, 000 år med naturlige jordskælv, der vil forekomme om cirka fem år.

Oprettelse af næste generations stresskort

Bygger på tidligere bestræbelser på at skabe kort over stress og seismisk potentiale i Perm-bassinet, Stanford-forskerne tilføjede hundredvis af nye datapunkter fra det vestlige Texas og det sydøstlige New Mexico, meget af dataene leveres af olie- og gasindustrien. Deres resultater tegner et kompliceret billede af Perm-bassinet, som har nogle relativt konsistente vandrette spændingsområder sammen med andre, der viser dramatiske retningsdrejninger. "Vi var overraskede over at se så høj variation, " sagde Lund Snee. "Det rejser mange spørgsmål om, hvordan man kan have sådan rotationer midt på en kontinentalplade, langt fra en pladegrænse."

"Dette er et af de mest interessante stressfelter, jeg nogensinde har set, " sagde Zoback. "Mens stressfeltet i denne region er overraskende komplekst, dataene er fremragende og har dokumenteret, hvad det er, vi kan nu tage skridt til denne information og forsøge at forhindre, at Perm-bassinet bliver Oklahoma 2.0."

Et værktøj til sikrere, mere effektiv boring

Stanford-forskerne sagde, at det nye stresskort giver olieselskaber detaljerede kvantitative data til at informere beslutninger om mere effektive boreoperationer i Perm-bassinet. "Dette er det mest komplette billede af stressorientering og relativ størrelse, som de nogensinde har haft, " sagde Zoback. "De kan bruge disse data hver dag til at beslutte den bedste retning at bore på, og hvordan man udfører optimale hydrauliske fraktureringsoperationer."

Fremtidige undersøgelser vil fokusere på at forbedre viden om brudlinjer i regionen og opnå en bedre forståelse af væsketryk, specifikt hvordan mængden af ​​vandinjektion (både nu og tidligere) har påvirket de geologiske mekanismer, der arbejder i området.

"Der er potentiale for en masse jordskælv i dette område, " sagde Lund Snee. "Vi ønsker at forstå, hvad der forårsager dem og give virksomhederne værktøjer til at undgå at udløse dem."