En ny, fritt tillgängligt mjukvaruverktyg som utvecklats av Stanfords forskare kommer att göra det möjligt för energiföretag och tillsynsmyndigheter att beräkna sannolikheten för att utlösa jordbävningar av människan från avloppsvatteninjektion och andra aktiviteter i samband med olje- och gasproduktion.

"Fel finns överallt i jordskorpan, så du kan inte undvika dem. Lyckligtvis, majoriteten av dem är inte aktiva och utgör ingen fara för allmänheten. Tricket är att identifiera vilka fel som sannolikt är problematiska, och det är vad vårt verktyg gör, " sa Mark Zoback, professor i geofysik vid Stanford's School of Earth, Energi- och miljövetenskap. Zoback utvecklade tillvägagångssättet tillsammans med sin doktorand Rall Walsh.

Fyra brunnar ökar trycket vid fel i närheten. Om ett fel är stabilt, den är grön. Om ett fel trycks mot att glida, den är gul eller röd beroende på hur känslig den är, hur mycket tryck läggs på det, operativa osäkerheter och operatörens tolerans.

Olje- och gasverksamhet kan generera betydande mängder "producerat vatten" - bräckt vatten som måste omhändertas genom djupinjektion för att skydda dricksvattnet. Energibolag gör också på samma sätt vatten som rinner tillbaka efter hydraulisk sprickning. Denna process kan öka poretrycket - trycket från grundvatten fångat i de små utrymmena inuti bergarter i underjorden - vilket, i tur och ordning, ökar trycket på närliggande fel, får dem att glida och släpper seismisk energi i form av jordbävningar.

Verktyget Fault Slip Potential (FSP) som Walsh och Zoback utvecklade använder tre viktiga delar av information för att hjälpa till att bestämma sannolikheten för att ett fel pressas att glida. Det första är hur mycket avloppsvatteninsprutning som kommer att öka poretrycket på en plats. Den andra är kunskap om de spänningar som verkar i jorden. Denna information erhålls från övervakning av jordbävningar eller redan borrade brunnar i området. Den sista informationen är kunskap om redan existerande fel i området. Sådan information kommer vanligtvis från data som samlas in av olje- och gasföretag när de utforskar nya resurser.

Testar verktyget

Zoback och Walsh har börjat testa sitt FSP-verktyg i Oklahoma, som har upplevt en kraftig ökning av antalet jordbävningar sedan 2009, beror till stor del på avloppsvatteninsprutning. Deras analys tyder på att vissa avloppsvatteninjektionsbrunnar i Oklahoma omedvetet placerades nära stressade förkastningar som redan var redo att glida.

"Vårt verktyg tillhandahåller en kvantitativ probabilistisk metod för att identifiera riskfel så att de kan undvikas, Walsh sa. "Vårt mål är att använda det här verktyget till det första som görs innan en injektionsbrunn borras."

Regulatorer kan också använda verktyget för att identifiera områden där föreslagna injektionsaktiviteter kan visa sig vara problematiska så att förbättrade övervakningsinsatser kan genomföras.

FSP-programvaran kommer att göras fritt tillgänglig för nedladdning på SCITS.stanford.edu den 2 mars.

Finansiering för utvecklingen av programvaran tillhandahölls av Stanford Center for Induced and Triggered Seismicity (SCITS), ett industriellt affiliates-program som involverar 10 Stanford-professorer. Programvaran Fault Slip Potential utvecklades i samarbete med ExxonMobil.

Zoback är också senior fellow vid Stanford's Precourt Institute for Energy, en filial till Stanford Woods Institute for the Environment och chefen för Stanford Natural Gas Initiative.