Placering af bortskaffelse af spildevand driver induceret seismicitet på amerikanske olielokaler

Dybden af ​​klippelaget, der tjener som bortskaffelsessted for spildevand produceret under ukonventionel olieudvinding, spiller en væsentlig rolle for, om den bortskaffelse udløser jordskælv i USA, ifølge en ny undersøgelse, der ser bredt på problemet.

Forskningen offentliggjort i Seismologiske forskningsbreve gennemgået data om spildevandsbortskaffelse for olieanlæg i Oklahoma, det østlige Montana, det vestlige North Dakota, Texas og New Mexico.

Seismicitetsniveauer er højere i Oklahoma sammenlignet med de andre stater, dels fordi spildevand sprøjtes dybere ned i jorden i Oklahoma, tættere på den underliggende kældersten, ifølge undersøgelsesforfatter Bridget Scanlon fra University of Texas i Austin og hendes kolleger.

Den samlede mængde spildevand, der injiceres i jorden i Oklahoma, er også højere end i de andre olieproducerende områder, og kan også være forbundet med øget seismicitet i staten, konkluderede forskerne.

Resultaterne adskiller sig fra en tidligere undersøgelse baseret på data på midten af ​​kontinentet, som ikke fandt en signifikant sammenhæng mellem den samlede deponerede spildevandsmængde, eller mellem injektionsdybden, og øget seismicitet. Den nye undersøgelse indeholder yderligere 3,5 års data om injektionsvolumen og seismicitet i Oklahoma, imidlertid, og bruger også et nyt kort over kælderens klippedybde, sagde Scanlon.

Ukonventionel amerikansk olieproduktion, som udvinder olie fra skifer og tætte klipper ved hjælp af hydraulisk frakturering og vandrette brønde, har været forbundet med en stigning i menneskeskabte jordskælv på tværs af midten af ​​kontinentet i USA i næsten et årti. Den vigtigste drivkraft bag denne stigning i seismicitet er injektionen af ​​spildevand produceret ved udvinding, hvilket øger poretrykket i bjergarter og kan påvirke spændinger langs forkastninger i de klippelag, der er udvalgt til bortskaffelse.

"Tætheden" af de olieproducerende stenlag på disse steder betyder, at spildevand ikke kan sprøjtes tilbage i de samme lag, så virksomheder har i stedet fundet "løsere, "mere permeable klippelag til at bore bortskaffelsesbrønde i.

Undersøgelsen af ​​Scanlon og kolleger undersøgte spildevandsindsprøjtningshastigheder, kumulative regionale injektionsvolumener og injektionsnærhed til kældersten til tætte oliespil i Oklahoma, Bakken-skuespillet (Montana og North Dakota), Eagle Ford play (Texas) og Permian play (Texas og New Mexico).

Mange af spildevandsbortskaffelsesbrøndene i Oklahoma er boret ind i et klippelag kaldet Arbuckle Formation, som ligger op til kælderen og er meget dybere end de stenlag, der bruges til deponering i Bakken, Eagle Ford og Permian spiller.

Brønde boret ind i Arbuckle dræner vand ind i formationen uden behov for tryk ved brøndhovedet, og klippezonen er meget permeabel, hvilket gør det til et tiltalende bortskaffelsessted, sagde Kyle Murray, en medforfatter på undersøgelsen fra Oklahoma Geological Survey. Arbuckle har også kun ekstraktionsbrønde "i nogle få små områder, så bortskaffelse formindsker ikke producerende brønde."

Den lette at bruge Arbuckle som et bortskaffelsessted kan være en af ​​grundene til, at olieproducenter har valgt dybere deponeringssteder i Oklahoma sammenlignet med de andre regioner, "men at bore grundere brønde og bortskaffelse i lavere zoner i andre teaterstykker kan være relateret til økonomi. Dybere brønde er meget dyrere og ikke altid vellykkede, " han tilføjede.

Murray sagde, at oliefeltoperatører i disse andre regioner måske også kender til de undersøgelser, der forbinder stigningen i seismicitet i Oklahoma med injektionsnærhed til kældersten, får dem til at undgå dyb bortskaffelse på deres steder.

Forskerne bemærkede, at deres fund er i overensstemmelse med den reducerede seismicitet, der blev dokumenteret i Oklahoma efter direktiver fra Oklahoma Corporation Commission i 2014 og 2016 om at reducere injektionshastigheder og regionale injektionsmængder, samt at proppe bortskaffelsesbrønde, der er boret i kælderen. Disse direktiver har ført til en reduktion på 70 procent i antallet af jordskælv på 3,0 eller større i staten i 2017, i forhold til 2015.

Der er afvejninger mellem at injicere spildevand i lavvandede versus dybe klippelag, konstaterer forskerne. Lavere brønde, som ofte koster to til tre gange mindre end dybere brønde og ser ud til at udløse lavere niveauer af seismicitet, kunne forurene grundvandsmagasiner med saltvand eller forstyrre olieproduktionsbrønde.

Scanlon og kolleger siger, at en måde at reducere mængden af ​​den samlede spildevandsindsprøjtning kan være at genanvende spildevandet til hydraulisk brud. "Værdien af ​​at genbruge produceret vand til hydraulisk frakturering svarer til geninjektion af produceret vand til vandoversvømmelser i konventionelle oliereservoirer, at opretholde presset, "Scanlon sagde." Genbrug af produceret vand til hydraulisk brud ville reducere problemer med vandtilførsel og vandforringelse i forbindelse med det, og ville også reducere spildevandsbortskaffelse og relateret potentiel seismicitet."

Denne strategi fungerer måske bedst på steder, hvor det producerede spildevand omtrent svarer til de mængder, der er nødvendige for hydraulisk frakturering, imidlertid. I Oklahoma, for eksempel, hydrauliske fraktureringsoperationer ville kun bruge 10 procent af mængden af ​​produceret spildevand.