Radarbilleder viser, at store dele af Texas olielaster svæver og synker med alarmerende hastigheder

To kæmpe synkehuller nær Wink, Texas, kan bare være toppen af ​​isbjerget, ifølge en ny undersøgelse, der fandt alarmerende hastigheder for ny jordbevægelse, der strækker sig langt ud over de berygtede synkehuller.

Det er fundet af et geofysisk team fra Southern Methodist University, Dallas, der tidligere rapporterede om den hurtige hastighed, hvormed synkehullerne ekspanderer og nye dannes.

Nu har teamet opdaget, at forskellige steder i store portioner af fire Texas amter også synker og opløfter.

Radarsatellitbilleder viser markant bevægelse af jorden over et område på 4000 kvadratkilometer-ét sted op til 40 tommer i løbet af de sidste to og et halvt år, siger geofysikerne.

"Jordbevægelsen, vi ser, er ikke normal. Jorden gør typisk ikke dette uden en eller anden årsag, "sagde geofysiker Zhong Lu, en professor i Roy M. Huffington Institut for Jordvidenskab ved SMU og en global ekspert i analyse af satellitradarbilleder.

"Disse farer udgør en fare for beboerne, veje, jernbaner, dæmninger, dæmninger, og olie- og gasledninger, samt potentiel forurening af grundvand, "Sagde Lu." Proaktiv, kontinuerlig detaljeret overvågning fra rummet er afgørende for at sikre menneskers og ejendoms sikkerhed. "

Forskerne gjorde opdagelsen med analyse af mellemopløselige (15 fod til 65 fod) radarbilleder taget mellem november 2014 og april 2017. Billederne dækker dele af fire olieplaster-amter, hvor der er tung produktion af kulbrinter fra det olierige vest Texas Permian Basin.

Billedet, kombineret med oliebrønds produktionsdata fra Texas Railroad Commission, tyder på, at områdets ustabile grund er forbundet med årtiers olieaktivitet og dets virkning på klipper under jordoverfladen.

SMU-forskerne advarer om, at jordbevægelse kan strække sig ud over, hvad radar observerede i fire-amtsområdet. Hele regionen er meget sårbar over for menneskelig aktivitet på grund af dens geologi-vandopløselige salt- og kalkformationer, og skiferformationer.

"Vores analyse kiggede kun på dette 4000 kvadratkilometer store område, "sagde studieforfatter og forsker Jin-Woo Kim, en forsker i SMU Institut for Jordvidenskab.

"Vi er ret sikre på, at når vi kigger længere, og vi er, at vi finder ud af, at der er jordbevægelse endda, "Kim sagde." Denne region i Texas er blevet punkteret som en nålepude med oliebrønde og injektionsbrønde siden 1940'erne, og vores fund forbinder denne aktivitet med jordbevægelse. "

Lu, Shuler-Foscue stol på SMU, og Kim rapporterede deres fund i Nature -publikationen Videnskabelige rapporter , i artiklen "Forening mellem lokaliserede geohazards i West Texas og menneskelige aktiviteter, genkendt af Sentinel-1A/B satellitradarbilleder. "

Forskerne analyserede satellitradarbilleder, der blev offentliggjort af European Space Agency, og supplerede det med olieaktivitetsdata fra Texas Railroad Commission.

Undersøgelsen er blandt de første af sin art til at identificere små deformationssignaler over et stort område ved at trække fra store datasæt over en årrække og derefter tilføje supplerende oplysninger.

Forskningen understøttes af NASA Earth Surface and Interior Program, og Shuler-Foscue Endowment på SMU.

Billeder fanger ændringer, der ellers ville blive uopdaget

SMU -geofysikerne fokuserede deres analyse på små, lokaliseret, hurtigt udvikler farlige jordbevægelser i dele af Winkler, Afdeling, Reeves og Pecos amter, et område, der er næsten på størrelse med Connecticut. Studieområdet omfatter byerne Pecos, Monahans, Fort Stockton, Kejserlig, Blink og Kermit.

Billederne fra European Space Agency er resultatet af satellitradarinterferometri fra nyligt lancerede open-source kredsløbssatellitter, der gør radarbilleder frit tilgængelige for offentligheden.

Med interferometrisk syntetisk blænde radar, eller InSAR for kort, satellitterne tillader forskere at opdage ændringer, der ikke er synlige for det blotte øje, og som ellers kan gå uopdaget.

Satellitteknologien kan fange deformation af jorden med en nøjagtighed på sub-tommer eller bedre, ved en rumlig opløsning på et par yards eller bedre over tusinder af miles, siger forskerne.

Jordbevægelse forbundet med olieaktivitet

SMU -forskerne fandt et betydeligt forhold mellem jordbevægelse og olieaktiviteter, der omfatter trykindsprøjtning af væske i regionens geologisk ustabile klippeformationer.

Væskeindsprøjtning omfatter injektion af saltvand fra spildevand i nærliggende brønde, og kuldioxidoversvømmelse af nedbrydende reservoirer for at stimulere olieindvinding.

Injicerede væsker øger poretrykket i klipperne, og frigivelsen af ​​spændingen efterfølges af jordløftning. Forskerne fandt ud af, at jordens bevægelse faldt sammen med nærliggende sekvenser af spildevandsindsprøjtningshastigheder og volumen og CO2 -injektion i nærliggende brønde.

Også relateret til jordens synke og omvæltning er opløsning af saltformationer på grund af ferskvand, der lækker ind i forladte underjordiske oliefaciliteter, samt udvinding af olie.

Synk og opløftning registreret fra Wink til Fort Stockton

Som man kunne forvente, den mest betydningsfulde nedsynkning er omkring en halv kilometer øst for det enorme synkehul nr. 2, hvor der er to nedsænkningsskåle, hvoraf den ene er sunket mere end 15,5 tommer om året. Den hurtige synke skyldes sandsynligvis vand, der lækker gennem forladte brønde i Salado -formationen og opløser saltlag, truer med mulig jordkollaps.

Ved to spildevandsindsprøjtningsboringer 9,3 miles vest for Wink og Kermit, radaren opdagede omvæltninger på cirka 2,1 tommer, der faldt sammen med stigninger i injektionsvolumen. Injektionsbrøndene strækker sig omkring 4, 921 fod til 5, 577 fod dybt ned i en sandstensformation.

I nærheden af ​​11 CO2 -injektionsbrønde næsten syv miles sydvest for Monahans, radaranalysen registrerede overfladehøjning på mere end 1 tommer. Brøndene er omkring 2, 460 fod til 2, 657 fod dyb. Som med indsprøjtning af spildevand, CO2 -injektion øgede poretryk i klipperne, så da stress blev lettet blev det efterfulgt af en løftning på ca. 1 tomme ved overfladen.

Forskerne kiggede også på et område 7 km sydvest for Imperial, hvor betydelig nedsynkning fra ferskvand, der strømmer gennem revnede brøndhylstre, korroderede stålrør og frakoblede forladte brønde er blevet bredt rapporteret.

Vand der er sivet ind i den let opløste Salado -formation, skabte hulrum, og fik jorden til at synke og vand stige op fra undergrunden, herunder oprettelse af Boehmer Lake, som ikke eksisterede før 2003.

Radaranalyse af SMU-teamet opdagede hurtig nedsynkning, der spænder fra tre fjerdedele af en tomme til næsten 4 tommer omkring aktive brønde, forladte brønde og forældreløse brønde.

"Bevægelser rundt om vejene og oliefaciliteterne sydvest for Imperial, Texas, bør overvåges grundigt for at afbøde potentielle katastrofer, "skriver forskerne i undersøgelsen.

Ca. 8,5 miles syd for Pecos, deres radaranalyse opdagede mere end 1 tommer nedsænkning nær nye brønde boret via hydraulisk frakturering og i produktion siden begyndelsen af ​​2015. Der har også været registreret seks små jordskælv der i de seneste år, hvilket tyder på, at deformationen af ​​jorden genererede akkumuleret stress og fik eksisterende fejl til at glide.

"Vi har oplevet en stigning i seismisk aktivitet omkring Pecos i de sidste fem til seks år. Inden 2012, der var ikke registreret jordskælv der. På samme tid, vores resultater viser tydeligt, at der opstår jorddeformation nær Pecos, "Sagde Kim." Selvom jordskælv og overfladesænkning kan være tilfældigt, vi kan ikke udelukke muligheden for, at disse jordskælv blev forårsaget af kulbrinteproduktionsaktiviteter. "

Forskere:Boost netværket af seismiske stationer for bedre at registrere aktivitet

Kim erklærede behovet for forbedret placering af jordskælv og detektionstærskel gennem et udvidet netværk af seismiske stationer, sammen med kontinuerlig overfladeovervågning med de påviste metoder til radarfjernelse.

"Dette er nødvendigt for at lære årsagen til den seneste øgede seismiske aktivitet, "Kim sagde." Vores bestræbelser på løbende at overvåge West Texas med denne avancerede satellitteknik kan hjælpe med at opretholde sikre, løbende olieproduktion. "

Nær realtidsovervågning af jorddeformation mulig om et par år

Satellitradardatasættene tillod SMU-geofysikerne at opdage både todimensionel øst-vest deformation af jorden, samt lodret deformation.

Lu, en førende forsker inden for InSAR -applikationer, er medlem af Science Team for den dedikerede amerikanske og indiske NASA-ISRO (kaldet NISAR) InSAR-mission, planlagt til lancering i 2021 for at undersøge farer og globale miljøforandringer.

InSAR får adgang til en række billeder, der er taget med et udlæst radarinstrument monteret på den kredsløbende satellit Sentinel-1A/B. Satellitterne kredser 435 miles over Jordens overflade. Sentinel-1A blev lanceret i 2014 og Sentinel-1B i 2016 som en del af Den Europæiske Unions Copernicus-program.

Sentinel-1A/B konstellationen afviser et radarsignal fra jorden, registrerer derefter signalet, når det hopper tilbage, levere målinger. Målingerne gør det muligt for geofysikere at bestemme afstanden fra satellitten til jorden, afslører, hvordan funktioner på Jordens overflade ændrer sig over tid.

"Nær realtidsovervågning af jorddeformation ved høje rumlige og tidsmæssige opløsninger er mulig om et par år, ved hjælp af flere satellitter såsom Sentinel-1A/B, NISAR og andre, "sagde Lu." Dette vil revolutionere vores evne til at karakterisere menneskeskabte og naturlige farer, og reducere deres skade på menneskeheden, infrastruktur og energiindustrien. "