Forudsiger seismisk aktivitet på fracking -steder for at forhindre jordskælv

Forskere fra University of Bristol har fundet en mere effektiv måde at forudsige seismisk aktivitet på hydrauliske fraktureringssteder, at sikre, at potentiel jordskælvsaktivitet forbliver inden for sikre niveauer.

Hydraulisk brud, eller fracking, er en teknik designet til at genvinde gas og olie fra skifersten ved at bore ned i jorden og injicere en blanding af vand og sand under højt tryk, skaber brud, der tillader gas eller olie at strømme ud.

Ligesom mange andre brancher, såsom kulminedrift, vandkraft og geotermisk energi, fracking har i nogle tilfælde været kendt for at forårsage jordskælv.

I 2011 måtte testoperationer nær Blackpool indstilles, efter at rystelser på 1,5 og 2,2 blev opdaget.

Undersøgelser udført efter dette konkluderede, at det var højst sandsynligt, at boringen havde forårsaget rystelserne, og der blev indført nye 'trafiklys'-regler på fracking-steder over hele landet.

Hvis jordskælvets størrelse er under et vist niveau, så kan injektionen fortsætte som normalt. Hvis jordskælvene overstiger en vis gul lysstyrke, så skal operatøren fortsætte med forsigtighed ved, for eksempel, reducere injektionshastigheden, tryk eller volumen. Hvis størrelsen overstiger den røde lysstyrke, så skal injektionen standse.

I øjeblikket, der er lidt videnskabeligt grundlag for, hvordan tærsklerne for rav og rødt lys skal afgøres.

Hovedforfatter, Dr. James Verdon fra University's School of Earth Sciences, sagde:"Mange industrier kan skabe inducerede jordskælv, herunder både mangeårige som kulminedrift og vandkraft, og nyere som geotermisk og hydraulisk frakturering til skifergas.

"Vores mål er at håndtere induceret seismicitet, at sikre, at disse industrier udfører deres aktiviteter på en sikker måde, uden at udgøre en risiko for bygninger og infrastruktur i nærheden. "

Den Bristol-ledede forskning, offentliggjort i dag i tidsskriftet Seismologiske forskningsbreve , viser, at brug af mikroseismiske data til at lave prognoser om forventet seismicitet kan give en langt mere effektiv tilgang end det simple trafiklyssystem (TLS), som bruges i øjeblikket.

Dr. Verdon tilføjede:"TLS er en retroaktiv metode. Det betyder, at tærsklen for rødt lys skal sættes langt under det faktiske niveau, vi skal undgå, ellers ville operatøren først stoppe efter større jordskælv.

"Dette er et problem, fordi operatører på den ene side kan blive pålagt at stoppe deres arbejde, selvom alt faktisk er på et sikkert niveau. Men på den anden side, hvis de indstiller det røde lys for højt, kan de tillade skadelige hændelser.

"Vores arbejde handler om at udvikle og teste en model, der kan tage de observationer, vi har på et tidligt tidspunkt i operationen og lave forudsigelser, der er robuste og præcise om, hvad der vil ske, efterhånden som injektionen forløber, giver således en operatør mulighed for at træffe beslutninger og samtidig sikre, at ethvert jordskælv forbliver inden for et sikkert niveau."

Alle underjordiske industrier (f.eks. olieproduktion, minedrift og geotermi) producerer meget små "mikroseismiske begivenheder" - disse er alt for små til at blive opdaget selv af følsomme instrumenter på overfladen.

I stedet, registreringsinstrumenter kaldet geofoner installeres i overvågning af boringer, der ligger inden for få 100 meter fra indsprøjtningspunktet.

Dette gør det muligt for dem at opsamle klippen og revner, når væsken injiceres. For at give en idé om skala, en typisk mikroseismisk hændelse kan bestå af et brud på størrelse med en middagstallerken, der bevæger sig med mindre end en millimeter.

Dr. Verdon sagde:"Disse mikroseismiske hændelser kan give os fingerpeg om, hvorvidt injektionen kan være ved at genaktivere en større fejl og give os større hændelser, og det kan give os spor om, hvilken størrelse denne begivenhed kan være.

"Så, vores mål er at bruge de mikroseismiske data, som er alt for lille til at kunne mærkes af folk ved overfladen og lave modeller og forudsigelser af, om injektionen kan være ved at give os en større begivenhed, og derfor bør stoppes. "

Holdet udviklede en statistisk model, der tager mikroseismiske data med lille størrelse og giver forudsigelser om, hvilken størrelse rystelserne kan nå, når injektionen fortsætter.

Tidligere testede de deres tilgang ved hjælp af tidligere data fra ældre websteder. Imidlertid, i dette tilfælde analyserede de live-data fra Preston New Road-stedet i Lancashire, og giver operatøren Cuadrilla, med deres resultater, som de brugte til at informere realtidsbeslutninger om, hvordan de skulle fortsætte.

Dr. Verdon sagde:"Vigtigt, vores modelleringstilgang var vellykket - de størrelser, der faktisk fandt sted, var på linje med de størrelser, som vi forudsagde ud fra vores model. Dette giver os tillid til, at vores tilgang er robust og kan bruges til beslutningstagning på fremtidige injektionssteder.

"Denne tilgang har konsekvenser ikke kun for nutidens skifergasindustri, men for fremtidige industrier som geotermisk energi og kulstofopsamling og -lagring, der planlægges i Storbritannien.