Новое исследование показывает, что даже гидроразрыв с использованием жидкого углекислого газа может вызвать небольшие землетрясения — явление, которое ранее нельзя было однозначно отнести к процессу гидроразрыва. Хотя гидроразрыв CO2 полезен для окружающей среды, поскольку он улавливает углерод, гидроразрыв как на основе CO2, так и на водной основе может вызвать эти толчки и потенциально спровоцировать более разрушительные землетрясения.
Новое исследование подтверждает, что гидроразрыв ответственен за ранее необъяснимые медленные, небольшие землетрясения или толчки. Процесс, вызывающий толчки, — это тот же процесс, который вызывает сильные разрушительные землетрясения.
Фрекинг предполагает принудительное закачивание жидкостей под поверхность земли для добычи нефти и природного газа. Хотя в этом методе обычно используются сточные воды, в данном конкретном исследовании рассматривались результаты использования жидкого диоксида углерода. Этот метод загоняет углерод глубоко под землю, не позволяя ему удерживать атмосферное тепло.
Подсчитано, что гидроразрыв CO2 может сэкономить столько же углерода, сколько 1 миллиард солнечных панелей в год. Гидроразрыв с использованием жидкого диоксида углерода более полезен для окружающей среды, чем использование сточных вод, поскольку сточные воды не могут удерживать углерод из атмосферы.
«Поскольку в этом исследовании рассматривается процесс улавливания углерода под землей, 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 журнале Science.
Однако, поскольку углекислый газ является жидким, Гош сказал, что результаты исследования почти наверняка применимы к гидроразрыву с водой, оба из которых потенциально могут вызывать землетрясения.
На сейсмометре обычные землетрясения и толчки выглядят иначе. Сильные землетрясения вызывают сильные толчки импульсов высокой амплитуды. С другой стороны, тремор мягче и меньше по амплитуде, медленно нарастает над фоновым шумом, а затем медленно спадает.
«Мы очень рады возможности использовать эти толчки для отслеживания движения жидкостей гидроразрыва и мониторинга движения разломов в результате закачки жидкости», — сказал Гош.
Ранее сейсмологи оспаривали причину землетрясения. Некоторые статьи предполагают, что сигналы толчков исходят от сильных землетрясений, происходящих за тысячи миль от нас, в то время как другие предполагают, что сигналы толчков могут быть шумом, создаваемым деятельностью человека, например, движением поездов или промышленного оборудования.
«Сейсмометры не умны. Вы можете подъехать к грузовику поблизости или пнуть его, и он зарегистрирует вибрации», — сказал Гош. «Вот почему какое-то время мы не могли сказать, связаны ли эти сигналы с закачкой жидкости».
Чтобы определить источник сигнала, исследователи использовали сейсмометры, установленные вокруг места гидроразрыва в Веллингтоне, штат Канзас. Данные охватывают весь шестимесячный период закачки ГРП, а также один месяц до закачки и один месяц после закачки.
После вычитания фонового шума команда обнаружила, что оставшийся сигнал генерировался под землей и появлялся только при закачке жидкости. «Мы не обнаружили тремора ни до, ни после инъекции, что позволяет предположить, что тремор был связан с инъекцией», — сказал Гош.
Давно известно, что гидроразрыв вызывает более сильные землетрясения. Один из способов предотвратить сползание разломов под землю и возникновение землетрясений или подземных толчков — прекратить гидроразрыв пласта. Поскольку это маловероятно, Гош сказал, что за этими действиями необходимо следить, чтобы понять, как деформируется порода, и отследить ее движение после закачки жидкости.
Нефтегазовая отрасль теперь может проводить эксперименты по моделированию, чтобы помочь компаниям определить давление закачки жидкости, которое не следует превышать. Пребывание в этих пределах помогает гарантировать, что флюиды не мигрируют к крупным подземным разломам, вызывая разрушительную сейсмическую активность. Однако не все неисправности будут отображены.
«Мы можем построить такую экспериментальную модель только в том случае, если знаем, что ошибки существуют. Вполне возможно, что есть ошибки, о которых мы не знаем, и в этом случае мы не можем предсказать, что произойдет», — сказал Гош.