Ученые обнаружили источник загадочных землетрясений

Новые исследования показывают, что гидроразрыв пласта, даже с жидким углекислым газом, вызывает небольшие толчки, которые ранее не были явно связаны с этим процессом. В то время как гидроразрыв CO2 может связывать углерод, принося пользу окружающей среде, гидроразрыв пласта на основе CO2 и воды может привести к этим толчкам, что может привести к более разрушительным землетрясениям.

Новые исследования подтвердили, что гидроразрыв ответственен за медленные, небольшие, ранее необъяснимые землетрясения или землетрясения. Треморы возникают в результате тех же процессов, которые могут вызвать сильные разрушительные землетрясения.

Гидравлический разрыв пласта предполагает принудительное закачивание жидкости под землю для добычи нефти и природного газа. Хотя обычно это делается с использованием сточных вод, в данном конкретном исследовании рассматривались результаты при использовании жидкого диоксида углерода. Этот метод продвигает углерод глубже в Землю, не позволяя ему способствовать удержанию тепла в атмосфере.

С некоторыми ОценкиКрекинг углекислого газа может ежегодно экономить столько же углерода, сколько миллиард солнечных панелей. Для окружающей среды выгодно проводить гидроразрыв с использованием жидкого диоксида углерода по сравнению со сточными водами, которые не удерживают углерод в атмосфере.

«Поскольку это исследование изучает процесс подземной секвестрации углерода, оно может иметь положительные последствия для устойчивого развития и науки о климате», — сказал Абхиджит Гош, доцент кафедры геофизики Калифорнийского университета в Риверсайде и соавтор исследования в журнал. Науки.

Поскольку углекислый газ является жидкостью, Гош сказал, что результаты этого исследования почти наверняка применимы к гидроразрыву пласта с водой. Оба могут вызвать тремор.

На сейсмографе землетрясения и регулярные толчки выглядят по-разному. Сильные землетрясения вызывают резкие толчки с импульсами высокой амплитуды. Тремор более мягкий, медленно усиливается над фоновым шумом и имеет гораздо меньшую амплитуду, а затем медленно уменьшается.

Платформа для бурения сланцевого газа (разрыв пласта) недалеко от Альварадо, штат Техас. Фото: Loadmaster (Дэвид Р. Триббл)

«Мы рады, что теперь можем использовать эти толчки для отслеживания движения жидкостей в результате гидроразрыва и отслеживания движения разломов, возникающих в результате закачки жидкости», — сказал Гош.

Ранее среди сейсмологов шли споры по поводу источника землетрясений. В то время как некоторые статьи утверждали, что сигналы толчков были вызваны сильными землетрясениями, произошедшими за тысячи миль от нас, другие полагали, что это может быть шум, вызванный деятельностью человека, например, движением поездов или промышленного оборудования.

«Сейсмометры не умны. Вы можете подъехать к грузовику поблизости или пнуть его ногой, и он зафиксирует эти вибрации, — сказал Гош. — Вот почему мы некоторое время не знали наверняка, связаны ли сигналы с к впрыску жидкости».

Чтобы определить его источник, исследователи использовали сейсмометры, установленные вокруг места гидроразрыва пласта в Веллингтоне, штат Канзас. Данные охватывали весь шестимесячный период закачки ГРП, а также месяц до и месяц после закачки.

Устранив фоновый шум, команда показала, что оставшиеся сигналы генерировались под землей и появлялись только во время закачки жидкости. «Мы не обнаружили тремора ни до, ни после инъекции, что позволяет предположить, что тремор связан с ней», — сказал Гош.

Уже давно известно, что гидроразрыв пласта может вызвать более сильные землетрясения. Чтобы предотвратить скольжение разломов под землю и возникновение толчков, одним из вариантов является прекращение гидроразрыва пласта. Поскольку это маловероятно, говорит Гош, важно следить за этой деятельностью, чтобы понять, как деформируются породы, и отслеживать движение жидкости после закачки.

Могут быть проведены эксперименты по моделированию, чтобы помочь компаниям определить, какое давление закачки жидкости не следует превышать. Пребывание в этих пределах помогает гарантировать, что жидкости не движутся к крупным подземным разломам, что приводит к опасной сейсмической активности. Однако не все ошибки исправляются.

«Мы можем моделировать эксперименты такого типа только тогда, когда знаем, что присутствует ошибка. Вполне возможно, что есть ошибки, о которых мы не знаем, и в таких случаях мы не можем предсказать, что произойдет», — сказал Гош.

Ссылка: «Сигналы джиттера во время закачки жидкости генерируются сдвигами разломов», Шанку Неоги, Абхиджит Гош, Абхаш Кумар и Ричард В. Хаммак, 3 августа 2023 г., Науки.
doi: 10.1126/science.adh1331