Según un nuevo análisis, la difusión de la presión de los poros generada por el dióxido de carbono inyectado bajo tierra en un sitio de almacenamiento de carbono en la cuenca de Illinois es la causa probable de cientos de microterremotos que tuvieron lugar en el sitio entre 2011 y 2012.
El estudio de modelización publicado en el Boletín de la Sociedad Sismológica de América indica que la difusión de presión a lo largo de las fallas existentes hacia la roca del basamento podría haber desestabilizado las fallas donde ocurrió la microsismicidad, que oscila entre Mw -2 y 1, dijeron Rubén Juanes del MIT y sus colegas.
Existen algunas similitudes entre el CO2 Inyección e inyección de aguas residuales de operaciones de petróleo y gas, aunque a nivel mundial los volúmenes de aguas residuales inyectadas superan con creces los de CO2 inyectado. . Sin embargo, la inyección de aguas residuales ha inducido terremotos de tamaño pequeño a moderado en todo el mundo, por lo que es importante estudiar cómo el CO2 La inyección produce sismicidad y si también podría inducir terremotos más grandes.
Los nuevos hallazgos confirman la importancia de caracterizar las fallas subterráneas en lugares seleccionados para el CO2 secuestro, señalan los investigadores.
El primer período de inyección en el Proyecto Illinois Basin-Decatur (IBDP) se desarrolló entre noviembre de 2011 y noviembre de 2014, tiempo durante el cual se emitieron un millón de toneladas de CO2. fueron inyectados a una profundidad de 2 kilómetros bajo tierra. Los investigadores se centraron en el primer año de CO2 inyección en el proyecto.
La capa de inyección de IBDP está separada de la roca del basamento por una capa de arenisca que no es muy porosa ni permeable, lo que lleva a los investigadores a preguntarse cómo es posible que el CO2 La inyección podría haber llegado al sótano y provocar sismicidad.
El modelo creado por Juanes y sus colegas muestra que los cambios en la presión de los poros de la roca debido a la inyección se propagaron a lo largo de las fallas que conectaban la capa de inyección y el basamento.
"Durante la inyección de fluido, la presión de poro aumenta en el pozo de inyección y se difunde fuera del pozo debido a la migración del fluido. Esto es análogo a cómo la temperatura 'se difunde' de las áreas calientes a las frías", explicó Juanes.
"Como resultado de este aumento de presión, la tensión efectiva sobre una falla disminuirá, lo que resultará en la desestabilización de la falla".
La inyección de fluido también puede expandir la roca, en un mecanismo llamado tensión poroelástica. La roca que se deforma puede provocar cambios de tensión que desestabilizan o estabilizan las fallas. En el caso del IBDP, el efecto poroelástico estabilizó las fallas, descubrieron Juanes y sus colegas.
Su análisis también sugiere que las fallas que albergaron los microterremotos estaban muy cerca de fallar antes de la emisión de CO2. inyección. Caracterizar estas pequeñas fallas (dónde están y qué tan cerca están de fallar) plantea un desafío importante para los proyectos de secuestro de carbono, señaló Juanes.
"El principal desafío es que los métodos de detección remota se basan principalmente en la propagación de ondas sísmicas a través de la superficie", dijo Josimar Silva, primer autor del estudio y postdoctorado en el MIT durante el proyecto. "Las ondas sísmicas se atenúan rápidamente a distancias alejadas de su fuente y, por lo tanto, tienen una resolución limitada cuando alcanzan las profundidades de interés".
Una forma de iluminar fallas más pequeñas en un sitio de almacenamiento de carbono podría ser comenzar con una inyección a pequeña escala, añadió.
"CO2 La inyección en Decatur es un buen ejemplo. El primer período de inyección, el que analizamos en el artículo, provocó cientos de microterremotos. El segundo período de inyección, que tuvo lugar a menor profundidad y no tan cerca del basamento de la falla, prácticamente no produjo sismicidad", dijo Juanes.
Tasas de inyección en CO2 Los proyectos han sido "mucho, mucho más bajos" que las tasas de inyección de aguas residuales en las décadas de 2000 y 2010, dijo Juanes, lo que podría explicar por qué no se ha observado sismicidad inducida de tamaño moderado en proyectos de secuestro de carbono.
"Pero otra explicación es que, en general, se ha realizado una mejor caracterización del subsuelo para el CO2 secuestro antes de la inyección que en los primeros días de la eliminación de aguas residuales geológicas, donde era común inyectar en la roca del basamento fallado o muy cerca de ella", añadió.
Más información: Josimar A. Silva et al, Mecanismos para la aparición de microsismicidad debido a la inyección de CO2 en Decatur, Illinois:una perspectiva geomecánica y de flujo multifásico acoplado, Boletín de la Sociedad Sismológica de América (2024). DOI:10.1785/0120230160
Información de la revista: Boletín de la Sociedad Sismológica de América
Proporcionado por la Sociedad Sismológica de América
