Undersøgelser forbinder jordskælv med fracking i det centrale og østlige USA

Små jordskælv i Ohio, Pennsylvania, West Virginia, Oklahoma og Texas kan forbindes med hydrauliske fraktureringsbrønde i disse regioner, ifølge forskere, der taler ved SSA 2019 årsmøde.

Selvom det er relativt sjældent sammenlignet med jordskælv forårsaget af spildevandsbortskaffelse i olie- og gasfelter i det centrale USA, Michael Brudzinski fra Miami University i Ohio og hans kolleger har identificeret mere end 600 små jordskælv (mellem styrke 2,0 og 3,8) i disse stater.

Brudzinski sagde, at disse jordskælv kan være "undervurderet" sammenlignet med seismicitet relateret til bortskaffelse af spildevand, da de ser ud til at ske sjældnere. Han og hans kolleger studerer tendenserne relateret til sandsynligheden for induceret seismicitet fra hydraulisk frakturering eller fracking, som kunne hjælpe industri- og statstilsynsmyndigheder med bedre at styre borepraksis.

Ukonventionel amerikansk olieproduktion, som udvinder olie fra skifer og tætte sten ved hjælp af en række boreteknikker, har været forbundet med en stigning i menneskeskabte jordskælv på tværs af det midterste kontinent i USA i næsten et årti. Forskere, der studerer stigningen på steder som Oklahoma, mener, at hoveddrivkraften bag denne stigning i seismicitet er injektionen af ​​spildevand produceret ved udvinding tilbage i klippelagene, som øger poretrykket i sten og kan påvirke belastning langs fejl i lag, der er valgt til bortskaffelse.

Hydraulisk frakturering bruger tryksat væske til at bryde fra hinanden eller skabe revner i en klippeformation, hvorigennem petroleum og naturgas kan strømme og lettere udvindes.

I den østlige halvdel af Ohio og andre dele af Appalachian Basin, hvor der har været en dramatisk stigning i naturgasproduktion i løbet af de sidste to årtier, fracking brønde er mere udbredte end spildevandsboringer, dels fordi de geologiske lag, der indeholder olie og gas, ikke er så våde som i steder som Oklahoma, reducere behovet for bortskaffelse af spildevand.

De talrige fracking-brønde i det østlige Ohio fik Brudzinski og hans kolleger til at se nærmere på, om små jordskælv i regionen kunne forbindes med fracking-operationer. "Brøndene er mere spredt, når de er aktive, og der er ikke så meget spildevandsbortskaffelse i gang, Brudzinski forklarede, "så du kan se lidt mere specifikt og direkte, hvornår bortskaffelse af spildevand genererer seismicitet, og hvornår hydraulisk frakturering genererer seismicitet i Appalachian-bassinet."

Forskerne brugte en teknik kaldet multi-station template matching, som scanner gennem hundredvis af seismiske signaler for at finde dem, der matcher "fingeraftrykket" fra kendte jordskælv. Teknikken tillod dem at opdage små jordskælv, der ellers kunne have været overset, og at sammenligne det mere komplette jordskælvskatalog i en region med information om timingen og placeringen af ​​regionale fracking-brøndoperationer.

Seismologer identificerer jordskælv som forårsaget af hydrauliske brudbrønde, når de er tæt forbundet i tid og rum til fracking -operationer. Fracking-relateret seismicitet har også en tendens til at se anderledes ud end seismicitet forårsaget af spildevandsbortskaffelse, sagde Brudzinski.

"Den [fracking] seismiske signatur, når du ser på den i en slags tidslinje, viser disse udbrud af seismicitet, hundredvis eller nogle gange tusindvis af begivenheder over et par dage eller uger, og så er der stille igen. Du plejer ikke at se det mønster med spildevandsbortskaffelse, " forklarede han.

Brudzinski og hans kolleger bruger nu deres datasæt fra Oklahoma til at se på, hvordan en række variabler kan påvirke sandsynligheden for fracking-inducerede jordskælv, fra volumen og viskositeten af ​​den indsprøjtede væske til dybden af ​​stenlagene, der er målrettet af fracking.

"Den, der har stukket os mest af, er, at brøndens dybde er mere bundet til sandsynligheden for seismicitet, end vi havde forventet, "Sagde Brudzinski.

Det er ikke kun jo dybere brønden er, jo mere sandsynligt er det tættere på kældersten og modne forkastninger, der sandsynligvis vil glide, han sagde, selvom det stadig kan spille en rolle i disse jordskælv. I stedet, overtryk synes at have en stærkere korrelation med fracking-induceret seismicitet. Overtryk opstår, når der er højt væsketryk i klipper begravet dybt i et bassin af mange overliggende klippelag. "Det er en af ​​de stærkeste tendenser, vi så, sagde Brudzinski.

Forskerne har diskuteret nogle af deres resultater med kolleger i Canada og Kina, hvor induceret seismicitet fra fracking-operationer studeres nøje. "Vi laver den slags international sammenligning for at få et bedre greb om de fremtrædende træk og tendenser, der ikke kun er knyttet til et bestemt sted, sagde Brudzinski.