Jordbävningar i Oklahoma och Kansas hade ökat på grund av injektion av avloppsvatten - en biprodukt av olje- och gasverksamhet - innan reglerna började begränsa injektionerna. Nu införlivar en ny modell som utvecklats av forskare vid Stanford University jordbävningsfysik och jordens hydrogeologiska svar på injektion av avloppsvatten för att förutsäga en minskning av konstgjorda jordbävningar i Oklahoma och Kansas till 2020.

Modellen är baserad på offentligt tillgängliga data om avloppsvatteninsprutning i Arbuckle -formationen, nästan 7, 000 fot djup sedimentär formation som ligger bakom norra centrala Oklahoma och södra Kansas. Om vi ​​antar att avloppsvatteninsprutning från olje- och gasverksamheten fortsätter i dess nuvarande takt, forskare kartlagt sannolikheten för att regionen kommer att uppleva framtida jordbävningar. Forskningen visas 26 september i tidningen Naturkommunikation .

"Vi har skapat en detaljerad modell som gör det möjligt för tillsynsmyndigheter att veta var de flesta problemen sannolikt kommer att uppstå, "sa medförfattaren Mark Zoback, Benjamin M. Page professor i geofysik vid Stanford's School of Earth, Energi- och miljövetenskap (Stanford Earth). "Detta kan användas i Oklahoma, eller någon annanstans, att tillhandahålla en vetenskaplig grund för reglerande åtgärder. "

Lokala insikter

Olje- och gasverksamheten producerar ofta stora mängder saltvatten som de förfogar över genom att injicera det djupt under jorden för att skydda vatten i vattendrag nära den yta som används för att dricka, boskap och bevattning.

Vätska som injiceras i Arbuckle -formationen ökar trycket som sprider sig över ett stort område. Detta tryck är problematiskt eftersom det kan påverka stora fel i närheten som redan är stressade av tektoniska processer. Dessa fel kan producera mycket kända och potentiellt skadliga jordbävningar, om den uppnås genom tryckökningen orsakad av injektion.

Samma tryckökning i olika områden kan orsaka upp till 100 gånger antalet jordbävningar, enligt huvudförfattaren Cornelius Langenbruch, en postdoktor vid Stanford Earth. Jordbävningarna är inte nödvändigtvis koncentrerade till områden där tryckförändringen är högst. För att förstå var jordbävningar kommer eller inte kommer att inträffa i lokal skala, den nya modellen utvärderar tryckökningen i samband med områdets sårbara, befintliga fel.

"Det var förvånande för mig att se att den lokala känsligheten för jordbävningar varierar med så stor mängd, "Langenbruch sa." Exemplet i Oklahoma visar att nyckeln till att hantera seismiska faror relaterade till dessa konstgjorda, inducerade jordbävningar hanterar hur mycket och var avloppsvattnet injiceras. "

Mandatreduktion

Oklahoma framkallade jordbävningar ökade drastiskt runt 2009 och toppade 2015, med nästan 1, 000 vidsträckta jordbävningar spred sig över de norra och centrala delarna av staten. Oklahoma allmännyttiga kommission, Oklahoma Corporation Commission, krävde en minskning av vatteninjektionen med 40 procent i början av 2016 och antalet jordbävningar minskade därefter.

Den nya modellen - som innehåller data från 809 injektionsbrunnar från 2000 till 2018 - visar att det kommer att bli 32 procent, 24 procent och 19 procents sannolikhet för potentiellt skadliga jordbävningar av storleksordningen 5,0 eller högre under 2018, 2019 och 2020, respektive, tyder på att Oklahoma politiker fungerar. Om nuvarande injektionsmetoder i norra centrala Oklahoma och södra Kansas fortsätter, en potentiellt skadlig magnitud 5,0 eller större jordbävning förväntas inträffa under 2020.

"Resultatet av den nya studien är definitivt goda nyheter - det visar att injektionshastighetssänkningarna fortfarande är effektiva. 2015 och 2016 var sannolikheterna så höga som 70 procent, "Sa Langenbruch." Men problemet är att sannolikheten för jordbävningar i vissa områden fortfarande är mycket högre än historiska priser. "

Framtidsscenarier

De förutsägbara kartorna från studien tillåter invånare i Oklahoma och Kansas att se sannolikheten för att potentiellt skadliga jordbävningar kommer att slå nära deras hem. Den nya modellen kan också användas för att utvärdera framtida injektionsscenarier avsedda att mildra seismiska risker.

"Det fina med metoden är inte bara de förutsägelser den gör, men dess förmåga att göra nya förutsägelser baserade på nya åtgärder som kan vidtas av tillsynsmyndigheterna, "Zoback sa." Det visar sig att du kan göra dessa analyser ganska tidigt i processen. "

Forskarna hoppas att denna modell också kommer att användas inom andra områden med expanderande olje- och gasverksamhet. Platser som Permian Basin i västra Texas utvecklas med otrolig hastighet och vatteninjektion resulterar förmodligen i jordbävningar i det området redan, Zoback sa.

En medförfattare till tidningen är Matthew Weingarten, en biträdande professor vid San Diego State University som forskat för studien som postdoktor vid Stanford. Zoback är också seniorkandidat vid Stanford's Precourt Institute for Energy, en dotterbolag till Stanford Woods Institute for the Environment och direktören för Stanford Natural Gas Initiative. Finansiering för studien gavs av Stanford Center for Induced and Triggered Seismicity (SCITS), ett industriellt affiliates -program med 10 Stanford -professorer.