Вероятная причина землетрясений 2013-14 гг .: Комбинация закачки и удаления флюида газового месторождения.

В районе, где группа сейсмологов определила два пересекающихся разлома, они разработали сложную трехмерную модель для оценки изменяющегося давления флюида в горной породе в пораженной зоне. Они использовали модель для оценки изменений напряжения, вызванных в районе двумя скважинами для нагнетания сточных вод и более чем 70 добывающими скважинами, которые удаляют как природный газ, так и значительные объемы соленой воды, известной как рассол.Выводы исследования моделирования объединяют широкий спектр оценок неопределенных подземных условий. В конечном счете, лучшая информация об объемах флюида, параметрах потока и подповерхностном давлении в регионе обеспечит более точные оценки давления флюида вдоль этого разлома.

«Модель показывает, что перепад давления развивается вдоль одного из разломов в результате сочетания высоких скоростей закачки жидкости на запад и высоких дебитов воды на востоке», — сказал Мэтью Хорнбах, доцент геофизики СМУ. «Когда мы запускали модель в течение 10-летнего периода по широкому диапазону параметров, она предсказала изменения давления, достаточно значительные, чтобы вызвать землетрясения в уже находящихся под нагрузкой разломах».Прогнозируемые моделью изменения напряжения в разломе обычно в десятки и тысячи раз превышали изменения напряжения, связанные с колебаниями уровня воды, вызванными недавней засухой в Техасе.

«То, что мы называем индуцированной сейсмичностью — землетрясения, вызванные чем-то другим, а не только естественными силами — часто связано с изменениями подземного давления», — сказала Хизер ДеШон, доцент геофизики SMU. «Мы можем исключить изменения напряжения, вызванные локальными изменениями уровня грунтовых вод. Хотя некоторые неопределенности остаются, маловероятно, что естественное повышение тектонических напряжений привело к этим событиям».ДеШон объяснил, что некоторые древние разломы в регионе более восприимчивы к движению — «почти критически напряженным» — из-за их ориентации и направления. «Другими словами, удивительно небольшие изменения напряжения могут реактивировать определенные разломы в регионе и вызывать землетрясения», — сказал ДеШон.

Исследование «Причинные факторы сейсмичности вблизи Азла, штат Техас» было опубликовано в Интернете в журнале Nature Communications.Исследование было подготовлено группой ученых из Департамента наук о Земле СМУ гуманитарно-научного колледжа Дедмана, Геологической службы США, Института геофизики Техасского университета и Департамента нефтяной и геосистемной инженерии Техасского университета. Ведущими авторами являются ученые СМУ Хорнбах и ДеШон.

Сейсмологи SMU изучают землетрясения в Северном Техасе с 2008 года, когда первая серия ощутимых толчков произошла возле международного аэропорта DFW в период с 30 октября 2008 года по 16 мая 2009 года. Затем последовала серия землетрясений в Клеберне с июня 2009 года по июнь. 2010, и эта третья серия в районе Азле-Рино к северо-западу от Форт-Уэрта произошла в период с ноября 2013 года по январь 2014 года.

Команда SMU также изучает продолжающуюся серию землетрясений в районе Ирвинг-Даллас, которые начались в апреле 2014 года.Как в последовательности DFW, так и в последовательности Клебурна, эксплуатация нагнетательных скважин, используемых для захоронения флюидов для добычи природного газа, была указана как возможная причина сейсмичности. Внедрение моделирования давления жидкости как для промышленной деятельности, так и для колебаний уровня грунтовых вод в исследовании Azle является первым в своем роде и позволило команде SMU перейти от оценки возможных причин к наиболее вероятной причине, указанной в этом отчете.До землетрясений в аэропорту DFW в 2008 году о землетрясениях, достаточно сильных, чтобы их можно было почувствовать, не сообщалось в районе Северного Техаса с 1950 года.

Все землетрясения в Северном Техасе за последние семь лет произошли в районах, разработанных для добычи природного газа из геологических месторождений. формация, известная как сланец Барнетт. Комиссия по железным дорогам Техаса сообщает, что добыча на сланце Барнетт экспоненциально выросла с 216 миллионов кубических футов в день в 2000 году до 4,4 миллиардов кубических футов в день в 2008 году до пикового значения в 5,74 миллиарда кубических футов газа в день в 2012 году.

В то время как исследование SMU Azle дополняет растущий объем доказательств, связывающих некоторые нагнетательные скважины и, в меньшей степени, добычу нефти и газа с индуцированными землетрясениями, команда SMU отмечает, что существует много тысяч нагнетательных и / или добывающих скважин, которые не являются связанные с землетрясениями.Область исследования, рассматриваемая в отчете, находится на Восточном газовом месторождении Ньюарк (NEGF), к северу и востоку от Азле. В этой области гидравлический разрыв применяется для разрыхления и извлечения газа из сланца Барнетт, осадочного горного образования, образовавшегося примерно 350 миллионов лет назад. В отчете объясняется, что наряду с природным газом, добывающие скважины в районе Азле на NEGF могут также вывести на поверхность значительные объемы воды из высокопроницаемой формации Элленбургер — как естественный солевой раствор, так и жидкости, которые были введены во время гидроразрыва пласта. процесс.

Известно, что давление подземных флюидов играет ключевую роль в возникновении сейсмичности. Праймер, выпущенный Министерством энергетики США, объясняет взаимодействие жидкостей и разломов:«Давление жидкости в порах и трещинах горных пород называется« поровым давлением ». Поровое давление действует против веса породы и сил, удерживающих ее вместе (напряжения из-за тектонических сил). Если поровое давление низкое (особенно по сравнению с силами, удерживающими породу вместе), то только естественный дисбаланс Местные напряжения земли вызовут случайные землетрясения.

Однако если поровое давление увеличится, то потребуется меньше дисбаланса напряжений на месте, чтобы вызвать землетрясение, что ускорит землетрясение. Этот тип разрушения … называется сдвиговым разрушением . Закачка флюидов в геологическое пространство — это один из способов увеличения порового давления и более легкого "разрушения" разломов и трещин, что вызывает землетрясение. скорость, которая вызывает проседание и / или проскальзывание по слабым плоскостям земли ».Все данные сейсмических волн, использованные при составлении отчета, публично доступны в Центре управления данными IRIS. Данные по закачке сточных вод, производству рассола и давлению закачки с поверхности находятся в открытом доступе в Железнодорожной комиссии Техаса (TRC).

Крейг Пирсон из TRC, Боб Паттерсон из района охраны подземных вод Верхней Тринити; ученые из XTO Energy, ExxonMobil, MorningStar Partners и EnerVest предоставили ценные обсуждения и, в некоторых случаях, данные, использованные при завершении отчета.«Этот отчет указывает на необходимость еще большего количества исследований в связи с землетрясениями в Северном Техасе», — сказал Брайан Стамп, председатель Альбриттона SMU по наукам о Земле. «Промышленность является важным источником ключевых данных, и объем исследований, необходимых для понимания этих землетрясений, требует государственной поддержки на нескольких уровнях».


Новости со всего мира