Undersøgelse anbefaler en ny tilgang til håndtering af risiko for jordskælv udløst af fracking

Hydraulisk brud til olie- og gasproduktion kan udløse jordskælv, store og små. En ny tilgang til håndtering af risikoen for disse skælv kan hjælpe operatører og tilsynsmyndigheder med at slå bremserne tidligt nok til at forhindre gener og reducere risikoen for ejendomsskader og personskade.

Tilgangen, udviklet af fire forskere ved Stanford University og udgivet 28. april i Bulletin fra Seismological Society of America , fokuserer på en beregning af risikoen for, at rystelser, der udløses af et givet projekt, vil mærkes i de omkringliggende samfund - længe før jordskælv vokser sig store nok til at gøre skade.

Hydraulisk brud, eller fracking, involverer pumpning af væsker ved højt tryk i brønde, der bores ned i og på tværs af klippeformationer tusinder af fødder under jorden. Trykket skaber små jordskælv, der bryder klippen, tvinge åbne eksisterende brud eller skabe nye. Petroleum flyder derefter lettere ud af de revnede sten og ind i brønden. "Målet er at lave mange små jordskælv, men nogle gange er de større end planlagt, "sagde studieforfatter William Ellsworth, en geofysikprofessor ved Stanford's School of Earth, Energi- og miljøvidenskab (Stanford Earth).

Ved at tage udgangspunkt i den lokale risiko for generende rystelser den nye strategi står i kontrast til den nuværende almindelige praksis for håndtering af fracking-relaterede skælv baseret på størrelse. Under et system kendt som en trafiklysprotokol, operatører har grønt lys til at fortsætte, så længe jordskælv forbliver relativt små. Større jordskælv kan kræve, at en operatør justerer eller stopper arbejdet. Systemet bruges i vid udstrækning til at håndtere farer ved fracking efter olie og gas i USA, Canada, Kina og Europa, og også til udvikling af geotermisk energi i Sydkorea, Europa og USA.

"Underforstået, Jeg tror, ​​at tilsynsmyndigheder har haft risiko i baghovedet, "sagde studieforfatter Greg Beroza, en geofysikprofessor ved Stanford. "Men risikobaserede rammer er ikke blevet brugt tidligere-måske fordi det kræver lidt ekstra analyse."

Jordskælvsstørrelse giver en grov proxy for, hvor meget skade der kan forventes, og det er en foranstaltning, som tilsynsmyndigheder og operatører kan overvåge i realtid. Problemet er, at skælv af samme størrelse kan udgøre meget forskellige risici fra et sted til et andet på grund af forskelle i befolkningstætheden. "Et projekt beliggende i et praktisk talt ubeboet område i det vestlige Texas ville udgøre en meget lavere risiko end et lignende projekt, der ligger nær en by, "Forklarede Ellsworth.

Ud over, geologiske faktorer, herunder jordskælvsdybde, fejlgeometri og lokale jordbundsforhold kan påvirke, hvordan et jordskælvs energi - og potentiale til at skade - forstærkes eller springer ud, når det bevæger sig under jorden. Hele denne kontekst er nøglen til at finpudse en tålelig mængde rystelser og etablere tærskler for trafiklys i overensstemmelse hermed.

"Områder som Oklahoma, med bygninger, der ikke var designet til at modstå stærk rysten, eller områder, der forventer forstærket rysten på grund af bløde jordarter, kan tage højde for deres samfundsbehov med denne tilgang, "sagde studieforfatter Jack Baker, en professor i civil- og miljøteknik, der leder Stanford Center for induceret og udløst seismicitet med Beroza, Ellsworth og Stanford geofysiker Mark Zoback.

Stanford -forskerne udviklede matematiske teknikker til at redegøre for nettet af risikofaktorer, der former sandsynligheden for, at et jordskælv genererer mærkbar eller skadelig rystelse på et bestemt sted. De byggede videre på disse teknikker til at foretage en oversættelse til jordskælvets størrelse. Dette gav dem mulighed for at oprette retningslinjer for udarbejdelse af nye trafiklysprotokoller, der stadig bruger jordskælvsstørrelse til klart at afgrænse mellem det grønne, gule og røde zoner, men med meget mere skræddersyning til lokale bekymringer og geologi.

"Hvis du fortæller mig, hvilken eksponering du har i et bestemt område - befolkningstæthed, stedforstærkning, afstand til byer eller kritisk infrastruktur-vores analyse kan spytte tal ud for grøn-, gule og røde lys tærskler, der er temmelig godt informeret af virkelige risici, "sagde hovedstudieforfatter Ryan Schultz, en ph.d. studerende i geofysik.

Analysen gør det også muligt, han tilføjede, at starte med et vist risikoniveau, der anses for acceptabelt - sig f.eks. en 50 procent chance for generende rystelser i den nærmeste husstand-og beregne den maksimale jordskælvsstørrelse, der ville holde risikoen på eller under dette niveau. ”Det handler om at gøre det tydeligere, hvilke valg der træffes, "Sagde Schultz, "og lette en samtale mellem operatører, tilsynsmyndigheder og offentligheden. "

Generelt, forfatterne anbefaler at indstille tærskler for gul lys cirka to størrelsesenheder under det røde lys. Ifølge deres analyse, dette ville resultere i, at 1 procent af tilfældene hopper fra den grønne zone direkte til rødt. "Hvis du stopper operationen lige ved eller før tærsklen for skader, du går ud fra, at du har perfekt kontrol, og ofte er det ikke virkeligheden, "Sagde Schultz." Ofte, de største jordskælv sker, når du har slukket for pumperne. "