Djupet av en hydraulisk sprickbrunn i Oklahoma, bland andra faktorer, ökar sannolikheten för att fracking leder till jordbävningsaktivitet, enligt en ny rapport i Bulletin från Seismological Society of America .

Forskarna hoppas att deras resultat, publicerad som en del av ett kommande BSSA -specialnummer om observationer, mekanismer och faror för inducerad seismicitet, kommer att hjälpa olje- och gasoperatörer och tillsynsmyndigheter i staten att förfina borrstrategier för att undvika skadliga jordbävningar.

Vid hydraulisk sprickbildning, brunnoperatörer injicerar en vätska under tryck i ett bergskikt efter att ha borrat vertikalt och ofta horisontellt genom berget. Vätskan bryts isär - sprickor - bergskiktet och låter naturgas eller petroleum flöda mer fritt. Ett växande antal studier tyder på att denna process kan framkalla seismisk aktivitet som är tillräckligt stor för att människor ska känna, möjligen genom att öka vätsketrycket i berget som lindrar stress på fel och låter dem glida.

I ett bergskikt som undersöktes i BSSA -studien, sannolikheten för att hydraulisk sprickbildning utlöste seismisk aktivitet ökade från 5 till 50 procent samtidigt som verksamheten flyttades från 1,5 till 5,5 kilometer djupt, fann forskarna.

Även om de exakta mekanismerna som förbinder brunndjup och seismisk sannolikhet fortfarande undersöks, Michael Brudzinski och kollegor föreslår att övertrycket av vätskor som fångas inuti berget kan vara viktigt.

"Ju djupare berglagren är, desto mer sten som sitter ovanpå en brunn, och det kommer potentiellt att öka vätsketrycket på djupet, sa Brudzinski, studiens motsvarande författare från Miami University i Ohio.

Oklahoma har varit i centrum för en dramatisk ökning av jordbävningsaktiviteten under det senaste decenniet, orsakas mestadels av att olje- och gasföretag injicerar avloppsvatten som produceras genom att borra tillbaka i djupare berglager. Dock, en studie från 2018 identifierade platser i staten där betydande mängder seismisk aktivitet var kopplad till nästan 300 hydraulbrott.

Hydraulisk sprickbildning är förknippad med en jordbävning på 4,6 i Kanada och en jordbävning på 5,7 i Kina, även om jordbävningar som orsakas av frackning tenderar att vara mindre i storlek än de som orsakas av bortskaffande av avloppsvatten. Som ett resultat, olje- och gasoperatörer och tillsynsmyndigheter skulle vilja veta mer om varför vissa brunnar utlöser seismisk aktivitet, och hur man justerar sin verksamhet för att förhindra skadliga jordbävningar.

Brudzinski och kollegor fann sambandet mellan djup och seismisk sannolikhet i deras undersökning av data från 929 horisontella och 463 vertikala hydrauliska sprickbrunnar i Oklahoma. Forskarna använde offentligt tillgängliga data om injicerad volym på brunnplatser, antalet brunnar på en borrplatta, vilken typ av vätska injicerades, och brunnens vertikala djup, bland andra funktioner.

Den totala volymen injicerad vätska vid Oklahoma -brunnarna påverkade inte sannolikheten för seismisk aktivitet nära brunnarna - en överraskande upptäckt som skiljer sig från andra studier av inducerad seismicitet. Vissa tidigare hydrauliska fraktureringsstudier (och avloppsrening) visar en ökning av seismisk aktivitet med ökande volym.

De flesta brunnarna i den aktuella studien är enstaka brunnar, dock, och inte flera brunnar samlade på en borrplatta, Noterade Brudzinski. På vissa ställen i västra Kanada och Texas, där det finns en koppling mellan den injicerade volymen och seismicitet, flera brunnar på en kudde är vanligare.

"Så det var där vi började tänka att det kanske är skillnaden mellan det vi ser i vår studie mot andra studier, "Sa Brudzinski." Vi föreslår att flera brunnar som injiceras bredvid varandra kan vara varför volym spelar roll i dessa fall, även om vi behöver studera det mer. "

"Det kan vara så att volymen fortfarande spelar roll men mer på ett kumulativt sätt än för någon given brunn, "tillade han." En isolerad brunn med en stor volym kanske inte har så stor en [seismisk] risk som en stor volymbrunn som ligger i närheten av andra brunnar med stor volym. "

Forskarna jämförde också sannolikheten för seismisk aktivitet i brunnar där den injicerade vätskan var en gel mot "slickwater" - vatten med kemikalier tillsatta för att öka flödet. De fann en lägre seismicitet vid geloperationer jämfört med slickwater, även om skillnaden inte var lika statistiskt signifikant som de andra trenderna.

Simuleringsstudier tyder på att den mer viskösa gelén kanske inte flyter så långt som slickvattnet, begränsa dess effekter på fel, Sa Brudzinski.