Trzęsienia ziemi, odprowadzanie wody ściekowej a szczelinowanie hydrauliczne
26.06.2015
Sejsmiczność indukowana
W ciągu ostatnich kilku lat na centralnych terenach Stanów Zjednoczonych nastąpił dramatyczny wzrost sejsmiczności. Wiele nowych studiów sugeruje, że przewaźająca część sejsmiczności spowodowana jest przez odprowadzanie głębinowe płynów powstałych w wyniku eksploatacji ropy i gazu (odprowadzanie wody ściekowej). W USA i w innych krajach powszechnym sposobem na odprowadzanie płynów wytworzonych przez przemysł ropy i gazu jest wstrzykiwanie do studni głębinowych.
Oklahoma’s recent earthquakes and saltwater disposal (Weblink)
F. Rall Walsh III and Mark D. Zoback
High-rate injection is associated with the increase in U.S. mid-continent seismicity (Weblink)
M. Weingarten, S. Ge, J. W. Godt, B. A. Bekins, and J. L. Rubinstein
Szczelinowanie hydrauliczne a trzęsienia ziemi
Odprowadzanie płynów do szybów głębinowych nie powinno być mylone z wpompowywaniem płynów do wastw podziemnych na skutek wzmożonego odzysku ropy albo w wyniku działalności związanej ze szczelinowaniem hydraulicznym. W czerwcu Służba Geologiczna USA (USGS) opublikowała artykuł, który bardzo dobrze objaśnia w jaki sposób sejsmiczność indukowana odnosi się do różnych rodzajów operacji szczelinowania hydraulicznego.
Autorzy konkludują: "Pomimo, że wzmożony odzysk ropy oraz szczelinowanie hydrauliczne obarczane są ostatnio winą za występowanie znacznej części sejsmiczności, studia badawcze sugerują, że większość wzrostu sejsmiczności spowodowana została przez głębinowe odprowadzanie płynów wytworzonych w wyniku eksploatacji ropy i gazu (usuwanie wody ściekowej). Szczelinowanie hydrauliczne nie przyczyniło się w kluczowy sposób do tego wzrostu ponieważ (1) szczelinowanie hydrauliczne zwykle nie wywołuje wyczulwalnych trzęsień ziemi; (2) w stanie Oklahoma, a więc na terenach, gdzie nastąpił najwyższy wzrost sejsmiczności zużyty płyn frackingowy nie stanowi proporcjonalnie dużego procentu płynów w odprowadzanej wodzie ściekowej, oraz (3) przy wydobyciu ropy z wielu pól, gdzie mamy do czynienia z dużą objętością wyprodukowanej wody, nie stosowano szczelinowania hydraulicznego.
Podobnie, wzmożony odzysk ropy nie przyczynia się znacząco do wzrostu sejsmiczności, prawdopodobnie dlatego, że firmy eksploatujące starają się utrzymywać ciśnienie płynów w zbiorniku na poziomie równym ciśnieniu płynu przed eksploatacją."
Myths and Facts on Wastewater Injection, Hydraulic Fracturing, Enhanced Oil Recovery, and Induced Seismicity (Weblink)
Justin L. Rubinstein and Alireza Babaie Mahani
Link internetowy do informacje na stronie internetowej USGS oraz linki do ostatnich publikacji.
Droga do przodu
Grupa naukowców z uniwersytetu Stanford opracowała przebieg oceny ryzyka mający za zadanie stworzenie programu ramowego, na którym eksploatatorzy i ciała nadzorujące mogą się oprzeć w celu zmniejszenia ryzyka trzęsień ziemi, które moglyby być wywołane przez odprowadzanie płynów.
Cytat ze streszczenia: "Jak dotąd istnieje wiele różnych wytycznych, przepisów i studiów, które zostały opublikowane lub wprowadzone do praktyki, i które koncentrują się na ryzyku wywołania trzęsień ziemi. Wiele z nich ma charakter ad hoc [doraźny], nakazowy i reakcyjny. My prezentujemy tutaj program ramowy do oceny ryzyka sejsmiczności, która może być wywołana w wyniku odprowadzania solanki oraz szczelinowania hydraulicznego, a także oferujemy rekomendacje metodyczne celem rozważenia istotnych czynników. Ten program ramowy uwzględnia ocenę charakterystyki terenu, zagrożenia sejsmicznego, czynników operacyjnych oraz ekspozycję i tolerancję ryzyka.
Proces ten ma być określony dla konkretnego terenu, adaptowalny i aktualizowany wraz z napływem nowych informacji. Opisujemy czynniki, które obecnie nie są brane pod uwagę w standardowych ocenach ryzyka trzęsień ziemi, włącznie z rozważeniem koniecznych czynników antropogenicznych nieodłącznych od operacji związanych ze wstrzykiwaniem płynów. Dla wywołanych trzęsień ziemi stosujemy matryce tolerancji ryzyka jako sposób na uwzględnienie wszystkich aspektów, które mają wpływ na ciała nadzorujące tolerancję ryzyka, operatorów, zainteresowane strony oraz społeczeństwo.
Przebieg procesów oceny ryzyka i zagrożeń obejmuje zastosowanie systemu świateł ulicznych, który koncentruje się bardziej na obserwacjach geologicznych i geofizycznych niż tylko na magnitudach trzęsień ziemi, czy ruchach gruntu, jako czynnikach decydujących czy dany teren powinien zostać objęty wzmożonym monitoringiem i zmniejszoną praktyką wstrzykiwań, lub nawet o tym, czy należy całkowicie zaniechać wstrzykiwania do szybu."
Characterizing and Responding to Seismic Risk Associated with Earthquakes Potentially Triggered by Fluid Disposal and Hydraulic Fracturing (Weblink to original article and submitted version)
Randi Jean Walters, Mark D. Zoback, Jack W. Baker, and Gregory C. Beroza
Scientific Principles Affecting Protocols for Site-characterization and Risk Assessment Related to the Potential for Seismicity Triggered by Saltwater Disposal and Hydraulic Fracturing, Spring 2015 (Weblink)
Randi Jean Walters, Mark D. Zoback, Jack W. Baker, Greg C. Beroza
SHIP jest wdzięczny za poparcie udzielone przez Instytut Nauk Geologicznych Polskiej Akademii Nauk (ING PAN) i wersje polskie zamieszczonych tekstów.