2017年11月的一个下午，韩国浦项发生5.5级地震，数十人受伤，1700多名居民被迫住进了紧急住房。现在的研究表明，地热能源项目的开发是罪魁祸首。
几十年来，传统的地热资源一直在通过天然渗透性岩石产生热量和水的地方产生商业电力。(图片来源:在上面)
“毫无疑问，”斯坦福大学地球物理学家威廉·埃尔斯沃思说。“通常我们在科学上不会这么说，但在这个案例中，证据是压倒性的。安士澳是包括首尔国立大学的李康坤(Kang-Kun Lee)在内的一群科学家之一。李康坤5月24日在《科学》(Science)杂志上发表了一篇前瞻性文章，概述了浦项敦行失败的教训。
浦项地震是迄今为止规模最大的一次地震，与所谓的增强型地热系统的开发直接相关。增强型地热系统的开发通常需要打开新的地下通道，让地球的热量到达地表并发电。目前，随着越来越多的国家和美国各州大力发展低碳能源，这项技术可以为更加挑剔的风能和太阳能提供稳定、持久的补充。据估计，这一数字可能高达美国目前电力产能的10%。了解浦项的问题可以让其他地区更安全地开发这种有前景的能源。
几十年来，传统的地热资源一直在一些地方发电，在这些地方，来自地下深处的热量和水可以通过自然渗透的岩石渗透出来。与其他增强型地热项目一样，在浦项，注入水会使不透水的岩石裂开，形成从地球吸收热量的管道，否则，这些热量将无法发电。
埃尔斯沃斯说:“半个世纪以来，我们已经知道，用高压把地球抽上来的过程会导致地震环境科学(斯坦福地球)。
在这里，埃尔斯沃斯解释了浦项的失败之处，以及他们的分析如何帮助降低风险，不仅是下一代地热发电厂，还有依赖类似技术的水力压裂项目。他还讨论了为什么尽管存在这些风险，他仍然相信增强型地热可以在提供可再生能源方面发挥作用。
,
增强型地热技术是如何工作的?
增强型地热系统的目标是在热岩中建立一个裂缝网络，否则热岩的渗透性太大，水无法通过。如果你能创造裂缝网络，那么你就可以用两口井来创造一个热交换器。你往下泵冷水，地球把它变暖，然后从另一端抽出热水。
操作人员使用与建造油井相同的工艺和技术，用钢管钻地热井。在井底留下一段裸露的岩石。他们在高压下将水泵入井中，迫使现有的裂缝打开或产生新的裂缝。
有时这些微小的裂缝会造成微小的地震。问题是地震太大的时候。
,
韩国浦项发生大地震的原因是什么?
当他们开始在高压下注水时，一口井按计划产生了裂缝网络。但注入另一口井的水开始激活此前不为人知的断层，该断层恰好穿过油井。
进入断层带的压力降低了通常使断层难以移动的力。在操作人员关闭水泵或降低压力后，小地震会持续数周。随着时间的推移，地震越来越大。
这应该被认为是一个信号，表明触发强烈地震并不需要很大的推力。这是一个特别危险的地方。来自液体注射的压力最终提供了踢水。
,
目前监测和尽量减少与地热或其他类型能源项目的流体注入有关的地震威胁的方法是什么?
世界各地的民政部门一般都不希望钻井和注水造成大到足以干扰人们的地震。在实践中，政府和钻井公司往往更注重于预防可以感觉到的小地震，而不是避免发生足以造成严重损害的地震，这种地震发生的可能性要小得多。
考虑到这一点，许多项目都使用所谓的交通灯系统来管理。只要地震很小，你就可以开绿灯，然后继续前进。如果地震开始变得更大，然后你调整操作。如果它们太大，你就会停止，至少暂时停止。那是红灯。
许多地热、石油和天然气项目也受到这样一个假设的指导:只要你往井里注入的液体不超过一定的体积，地震就不会超过一定的规模。在某些地方，这也许是事实，但浦项的经历告诉我们，这并不是全部。
,
更好的方法是什么样子的?
必须考虑到发生失控或触发地震的可能性。重要的是要从不断演变的风险而不是危险的角度来考虑。危险是潜在的危害或危险的来源。风险是由伤害或危险造成损失的可能性。不妨这样想:无论发生在人口密集的城市还是无人居住的沙漠，像蒲杭这样大的地震都会造成同样的危险。但伦敦金融城的风险要高得多。
发生严重事件的可能性可能很小，但需要得到承认，并将其纳入决策。也许你会认为这根本不是一个好主意。
例如，如果在项目开始之前有可能发生5.0级地震，那么您可以估计可能发生的破坏和伤害。如果我们能给不同震级的地震分配一个概率，那么民事当局就能决定他们是否愿意接受这种风险，以及在何种条件下接受这种风险。
随着项目的进展，这些对话需要继续。如果断层最终被激活，破坏性地震的可能性增加，民事当局和项目经理可能会说，“我们完了。”
,
从您对浦项发生的一切了解中，您认为增强型地热开发应该放缓吗?
天然地热系统是清洁能源的重要来源。但它们很稀有，而且几乎被耗尽了。如果我们能找到基于增强型地热系统技术安全发展发电厂的方法，这将为我们所有人带来巨大的好处，作为电力和空间供暖的低碳选择。
,
斯坦福大学的其他合著者还包括博士后研究员科尼利厄斯·兰根布鲁赫(Cornelius Langenbruch)。其他联合作者包括:瑞士苏黎世联邦理工学院、新西兰惠灵顿维多利亚大学、科罗拉多大学、博尔德分校、中国地震局、韩国首尔国立大学、全南国立大学和忠南国立大学。
这项工作得到了韩国能源技术研究所的支持。
要阅读有关斯坦福科学的所有故事，请订阅《斯坦福科学文摘》(Stanford science Digest)。
新闻旨在传播有益信息，英文原版地址：https://news.stanford.edu/2019/05/23/lessons-south-korea-solving-geothermals-earthquake-problem/