Gamle oliefelter kan være mindre tilbøjelige til inducerede jordskælv

Under kuldebinding fra overfladen - lagring af kulstof dybt under jorden - tilbyder en delvis løsning til fjernelse af kulstof fra atmosfæren. Anvendes sammen med emissionsreduktioner, geologisk kulstofbinding kan hjælpe med at afbøde menneskeskabte klimaændringer. Men ligesom andre underjordiske operationer, det kommer med risici – inklusive jordskælv.

Geofysikere arbejder stadig på at forstå, hvad der kan udløse menneskeskabte jordskælv, som er dokumenteret siden 1960'erne. Ny undersøgelse, udgivet i Geologi på torsdag, undersøger, hvorfor en del af et stærkt produceret oliefelt i USA har jordskælv, og en del af det gør det ikke. For første gang, forfatterne demonstrerer, at indflydelsen af ​​tidligere olieboringer ændrer spændinger på fejl på en sådan måde, at injektionsvæsker er mindre tilbøjelige til at inducere, eller trigger, jordskælv i dag.

Undersøgelsen fokuserer på Delaware-bassinet, et olie- og gasproducerende felt, der spænder over grænsen mellem West Texas og New Mexico. Boringen der har skabt sted siden mindst 1970'erne, med over 10, 000 aktive individuelle brønde spredt rundt i regionen. Der, Stanford geofysikere No'am Dvory og Mark Zoback bemærkede et interessant mønster i seismisk aktivitet. De seneste lavvandede jordskælv var for det meste lokaliseret i den sydlige halvdel af bassinet, mens den nordlige halvdel er seismisk stille, trods lavvandet spildevandsinjektion, der finder sted hen over bassinet.

"Det overbevisende spørgsmål, derefter, hvorfor er alle de lavvandede jordskælv begrænset til ét område og ikke mere udbredt? ”siger Zoback.

Jordskælv kan fremkaldes ved at injicere væsker som spildevand under jorden. Når spildevand sprøjtes ind i klipperne, trykket stiger, lægger rokker og eventuelle fejl, der er til stede under højere belastning. Hvis disse tryk og belastninger bliver høje nok, et jordskælv kan ske.

Jordskælv fra indsprøjtning i det sydlige Delaware-bassin har en tendens til at være overfladisk og relativt lav, typisk stærk nok til at rasle med tallerkenerne, men ikke nok til at forårsage skade. Imidlertid, hvis dybere fejl aktiveres, jordskælv af større styrke kan forekomme og forårsage skade. For eksempel, i marts 2020, et jordskælv i størrelsesorden 4,6 rumlede i Mentone, Texas, sandsynligvis på grund af dyb injektion, der interagerede med fejl i den krystallinske kældersten omkring fem miles under jorden.

"Størrelsen af ​​et jordskælv er begrænset af størrelsen af ​​den fejl, der glider, "Forklarer Dvory. Hvor fejl er lave og små (kun et par kilometer i størrelse), skælvets størrelse har en tendens til at være lille. "Du kan stadig mærke det, men det er mindre farligt. "

At minimere risikoen for jordskælv er et mål for enhver underjordisk operation, uanset om det er olie- og gasproduktion eller kulstofbinding. Det gjorde the Delwareware Basin, med sit mærkelige mønster af jordskælv, et fantastisk mål for Dvory og Zoback. Det var et naturligt eksperiment inden for geomekanik, "hvorfor" bag inducerede jordskælv.

For at tyde mønsteret, Dvory og Zoback modellerede først det underjordiske tryk, der var nødvendigt for at få fejl i bassinet til at glide og forbandt disse værdier med estimerede spændingsværdier. Når de havde etableret den baseline, de beregnede poretrykket omkring Delaware-bassinet. Deres resultater viste et klart mønster:geologiske formationer i det nordlige bassin, hvor kulbrinter tidligere var blevet produceret, havde lavere poretryk end i "uforstyrret" sten, og der var ingen jordskælv. Det sydlige bassin, som næsten ikke havde nogen tidligere produktion fra de samme formationer, havde højere begyndelsestryk og jordskælv.

"I nogle områder har vi beviser for olie- og gasudvikling fra selv 1950'erne, "Siger Dvory." Hvor der var en betydelig kulbrinteproduktion, trykket var opbrugt, og formationerne blev i det væsentlige mere stabile."

Nu, når væsker injiceres tilbage i stalden, ' tidligere borede klipper, starttrykket er lavere end første gang, de blev boret.

"Så hvor olieproduktionen skete tidligere, nuværende indsprøjtning resulterer i et ubetydeligt lavere tryk, så det er meget mindre sandsynligt, at det udløser jordskælv, " Zoback forklarer. "Det er ikke utænkeligt, at på et tidspunkt, hvis du har injiceret nok du kan sandsynligvis forårsage et jordskælv. Men her i området vi studerer, vi er i stand til at dokumentere, at det, der tidligere skete, stærkt påvirker, hvordan nuværende operationelle processer påvirker sandsynligheden for, at jordskælv udløser. "

Målrettet mod disse steder med tidligere olieproduktion, med deres lavere jordskælvsrisiko, kunne være en god tilgang til kulstofbinding.

"Vi har en global udfordring med at lagre enorme mængder kuldioxid i undergrunden i de næste ti til tyve år, " siger Zoback. "Vi har brug for steder til sikkert at opbevare massive mængder kuldioxid i hundreder af år, hvilket naturligvis inkluderer ikke at tillade trykstigninger at udløse jordskælv. Betydningen af ​​geovidenskab for at imødegå denne udfordring kan ikke overvurderes. Det er et kæmpe problem, men geovidenskaben er det kritiske sted at starte. "