En este diagrama de una operación de inyección, las áreas azul y roja representan la huella espacial de la sismicidad inducida para inyección en la roca del basamento (azul) o la capa sedimentaria suprayacente (rojo). Las líneas grises representan la red de fallas. Los gráficos a continuación muestran las probabilidades de terremoto correspondientes en función de la distancia al pozo. Crédito:Goebel y Brodsky, Ciencias , 2018
Un estudio de los terremotos inducidos por la inyección de fluidos a gran profundidad ha revelado patrones sorprendentes, sugiriendo que las recomendaciones actuales para la fracturación hidráulica, eliminación de aguas residuales, y es posible que sea necesario revisar los pozos geotérmicos.
Los investigadores de la UC Santa Cruz recopilaron y analizaron datos de todo el mundo sobre terremotos claramente asociados con pozos de inyección. Descubrieron que un solo pozo de inyección puede causar terremotos a distancias de más de 6 millas (10 kilómetros) del pozo. También encontraron que, en general, la inyección de fluidos en la roca sedimentaria puede causar mayores, terremotos más distantes que inyectando en la roca del sótano subyacente.
"Esto es problemático, dado que el consejo actual es inyectar preferentemente en la secuencia sedimentaria como una alternativa teóricamente más segura que la roca del basamento, "dijo Emily Brodsky, profesor de Ciencias de la Tierra y planetarias en UC Santa Cruz.
El investigador postdoctoral Thomas Goebel dijo que la cuestión clave es la huella espacial de la sismicidad inducida alrededor del pozo de inyección. "No es que la roca del sótano sea segura, porque todavía existe la posibilidad de encontrar una falla en la roca del basamento que pueda causar un gran terremoto, pero la probabilidad se reduce porque la huella espacial es más pequeña, " él dijo.
En un artículo publicado el 31 de agosto en Ciencias , Goebel y Brodsky describieron dos patrones distintos de sismicidad inducida, los cuales asociaron con diferentes mecanismos físicos que actúan en la roca basal y en la roca sedimentaria. En el primer patrón, asociado con la inyección en la roca del sótano, Los terremotos tienden a ocurrir en un grupo compacto alrededor del pozo, con un fuerte descenso en los terremotos más alejados del pozo. En el otro patrón, asociado con la roca sedimentaria, Los terremotos inducidos disminuyen gradualmente con la distancia al pozo y ocurren a distancias mucho mayores.
Sitios de inyección con un deterioro espacial constante y una huella espacial comparativamente grande en Europa Central, Estados Unidos y Australia. Crédito:Thomas Goebel
Se pensaba que el mecanismo físico por el cual los pozos de inyección inducen terremotos era un resultado directo del aumento de la presión del fluido en los poros de la roca. provocando que las fallas se deslicen más fácilmente. Este mecanismo puede explicar el patrón espacial de sismicidad visto con la inyección en la roca del sótano, Dijo Goebel. Pero el patrón visto con la inyección en la roca sedimentaria sugiere un mecanismo diferente resultante de un eficiente "acoplamiento poroelástico, "que controla la capacidad de la roca para transmitir las tensiones de los fluidos a la matriz de roca sólida.
"Cuando inyecta agua en el suelo, empuja la roca circundante y crea una tensión elástica en la roca, que puede ejercer presión sobre fallas a distancia sin poner agua en esas fallas. Entonces, si la poroelasticidad es dominante, termina con una huella más grande porque está cargando fallas vecinas más allá del área de mayor presión de poro, "Dijo Brodsky.
Según Goebel, la roca cristalina del basamento es más rígida y tiene menor porosidad que la roca sedimentaria. "Por lo tanto, el aumento de la presión de poro se limita a bolsas aisladas alrededor del pozo, y el acoplamiento de eso con el campo de tensión general es bajo, " él dijo.
Goebel dijo que sus hallazgos ayudan a explicar el alcance de la sismicidad inducida en regiones como Oklahoma, donde hay muchos sitios de inyección en campos de petróleo y gas. Oklahoma ha experimentado un aumento espectacular de terremotos desde 2010, hasta el punto de que ahora hay más terremotos cada año en Oklahoma que en California. Goebel y Brodsky no incluyeron sitios en Oklahoma en su estudio, sin embargo, porque hay tantos pozos de inyección que no pudieron aislar los efectos de los pozos individuales.
"En Oklahoma, están inyectando en la unidad sedimentaria de alta porosidad sobre el sótano, pero estas tensiones elásticas se pueden transmitir a una gran distancia, para poder activar una gran falla en el sótano a una distancia de 10 kilómetros, ", Dijo Goebel." Eso puede ser lo que estamos viendo en lugares como Oklahoma ".
