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页岩油气开发诱发美国俄州地震群

来源:本站 日期:2014-07-09 浏览量:
2001年来,美国中西部地区地震频发。这被美国地质调查局等机构认为与这些地区的石油和天然气钻探活动有关。《科学》杂志近日刊发的一项最新研究则更具体地指出,俄克拉荷马州中部地震活动激增可能是油气开采井废水高压回注地下的结果。

  这篇刊发在7月4日出版的《科学》杂志的文章标题为《2009-2014年:俄克拉荷马州中部由大规模废水回注诱发的地震活动显著增加》。作者来自康奈尔大学、科罗拉多大学、哥伦比亚大学莱蒙特-道荷提地球观测所和美国地质调查局。

  文章称,2008年以来,美国中陆地区地震活动开始激增,这些地震活动可能由油气开采过程中的地下液体注射活动诱发。水力压裂法是其中一个主要焦点。

  美国地质调查局曾在2013年发布报告称,美国中西部地区近十年来的地震频发现象,“几乎可以肯定是人为的”。石油和天然气钻探活动所使用的水力压裂法和废水回注是主要贡献者。用水力压裂法每生产一桶油,就会产生最多达200倍的废水。高压废水回注水力压裂法是目前在美国广泛使用的一种开采页岩油气资源的作业方式。用水力压裂法每生产一桶油,就会产生多达200倍的废水。高压废水回注是常见的工业化废水处理方式。

  水力压裂和废水回注之所以会诱发地震,是因为这两种工业作业所采用的高压地下注液方式会增加地震断层上的孔隙压力,增加的孔隙压力会沿着断层带扩散,从而使局部及远处的断层带都受其影响。

  2008年以来,俄克拉荷马州发生了一组强度在3级及以上的地震,即斯地震群(theJonesswarm)。琼斯地震群非常引人注目,它共占2008年至2013年间美国中东部地区总地震活动的五分之一。

  文章作者利用公开可及的地震数据库,对琼斯地震群进行了细致审查,以便更好地评估孔隙压力对地震活动的影响。此前研究多聚焦于地震发生时间、油气井位置与注水容量之间的关系。

  文章作者检测了琼斯地震群附近89个注水油气井的孔隙压力,并将所估测出的孔隙压力缓慢移动的前进压力波与琼斯地震群期间的地震活动进行了比较。这些地震活动的震源往往位于废水层和上部基地之间2至5公里深度范围内,孔隙压力在同一深度范围内前进。

  他们发现,四个位于俄克拉荷马城东南部的高度活跃的高注水率油气井引起了琼斯地震群发生期间的孔隙压力扩散的85%以上。他们产生了一个向东扩散的压力波前。相应的,从迁移中的琼斯地震群,可观测到一个延伸35公里的地震轨道路径。

  研究者指出,当位于孔隙压力扩散路径内的断层带所受到的应力达到其临界状态时,断层就会成为地震活动的标靶。也就是说,这里将发生地震。

  研究者建议,应在距离油气井不同范围处,进行常规的断层压力检测,从而更好地为高注水率处置油气井提供地震易感性的早期指征。