En un artículo recientemente publicado, Los geocientíficos de Virginia Tech han descubierto que la inyección de aguas residuales poco profundas, no las inyecciones de aguas residuales profundas, puede impulsar la actividad generalizada de terremotos profundos en campos de producción de petróleo y gas no convencionales.

La salmuera es un subproducto tóxico de las aguas residuales de la producción de petróleo y gas. Los perforadores de pozos eliminan grandes cantidades de salmuera inyectándola en formaciones subterráneas, donde su inyección puede provocar terremotos, según Guang Zhai, un científico investigador postdoctoral en el Departamento de Geociencias, parte de la Facultad de Ciencias de Virginia Tech, y un investigador asistente visitante en la Universidad de California, Berkeley.

Los hallazgos aparecen en la edición del 10 de mayo de la revista. procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias . Junto a Zhai en el papel están Manoochehr Shirzaei, profesor asociado de geociencias en Virginia Tech, y Michael Manga, profesor y presidente del Departamento de Ciencias Terrestres y Planetarias de Berkeley. En el estudio financiado por el Departamento de Energía de EE. UU., el equipo se centró en la cuenca de Delaware en el oeste de Texas, uno de los campos de hidrocarburos más productivos y no convencionales de Estados Unidos.

Desde 2010, la cuenca ha experimentado un aumento significativo en la inyección de aguas residuales poco profundas y una sismicidad profunda generalizada, incluyendo el reciente evento de magnitud 5.0 cerca de Mentone, Texas. La mayoría de los terremotos fueron relativamente pequeños, pero algunos han sido grandes y se han sentido ampliamente.

"Es bastante interesante que la inyección por encima de la gruesa, El yacimiento general de esquisto de baja permeabilidad puede inducir un terremoto dentro del sótano profundo, a pesar de una conexión hidráulica mínima, ", Dijo Zhai." Lo que hemos encontrado es que las llamadas tensiones poroelásticas pueden activar las fallas del sótano, que se origina a partir de la inyección de fluido que provoca la deformación de la roca ".

La poroelasticidad es la interacción resultante entre el flujo de fluido y las deformaciones sólidas dentro de una formación porosa, aquí arenisca. "Este hallazgo es significativo porque pone las tensiones poroelásticas en el centro de atención como el principal impulsor de los terremotos en toda la cuenca en la Cuenca, "dijo Shirzaei, quien también es miembro de la facultad afiliada del Centro de Cambio Global de Virginia Tech.

Todavía, predecir la cantidad de actividad sísmica de la inyección de aguas residuales es problemático porque involucra numerosas variables, uno de los cuales es la profundidad de inyección, Dijo Zhai. Aunque es bien sabido que el aumento de la presión del fluido debido a la inyección profunda es la razón dominante del reciente aumento de la sismicidad en el centro y este de los Estados Unidos, Todavía es cuestionable exactamente cómo las inyecciones superficiales causan terremotos.

Durante el estudio, el equipo analizó cómo cantidades variables de salmuera inyectada perturbaban las tensiones de la corteza en las profundidades de la cuenca de Delaware y cómo estas perturbaciones conducen a terremotos en una falla determinada. Agregó Zhai, "Los fluidos como la salmuera y el agua subterránea natural pueden almacenarse y moverse a través de rocas porosas".

El trío utilizó análisis de datos y modelos informáticos para imitar el gran volumen de extracción de fluidos de los yacimientos de lutitas de más de 1, 500 pozos de producción de esquisto durante 1993 a 2020, con 400 pozos inyectando salmuera en formaciones de arenisca de 2010 a 2020. Para que el escenario sea realista, el modelo incluyó las propiedades mecánicas de las rocas en la cuenca de Delaware, Dijo Shirzaei.

El equipo descubrió que los terremotos en toda la cuenca ocurren principalmente donde la tensión profunda aumenta debido a la inyección poco profunda. Esto significa que existe un vínculo causal entre los terremotos profundos y la inyección de fluidos poco profundos a través de la transferencia de tensión elástica.

"El cambio de tensión profunda es sensible a las propiedades de los acuíferos superficiales, especialmente la difusividad hidráulica, que describe la facilidad del flujo de fluido en un medio poroso, "Dijo Manga." Una pregunta que debe hacerse es por qué algunas áreas que albergan mucha inyección poco profunda carecen de sismicidad. Nuestro enfoque ofrece una forma de investigar otros factores importantes que controlan los terremotos inducidos ".

Además de las intervenciones humanas, los propios escenarios tectónicos también ayudan a predeterminar la magnitud y probabilidad del terremoto, Dijo Shirzaei. Este estudio y el trabajo futuro proporcionarán una forma viable de evaluar los peligros sísmicos inducidos, combinando factores naturales y humanos. El objetivo final:minimizar los peligros de la eliminación de aguas residuales durante la producción de gas natural hasta el largo plazo, las tecnologías de energía renovable están disponibles para todos.

"A medida que aumentan las futuras demandas de energía a nivel mundial, lidiar con la enorme cantidad de aguas residuales coproducidas sigue siendo un desafío, y la inyección superficial segura para su eliminación es más rentable que la inyección profunda o el tratamiento del agua, ", Dijo Zhai." Esperamos que el mecanismo que encontramos en este estudio pueda ayudar a las personas a repensar las formas en que se causan los terremotos inducidos, eventualmente ayudando a comprenderlos mejor y mitigar sus peligros ".