石油和天然气生产的水力压裂会引发大大小小的地震。一种管理这些地震风险的新方法可以帮助运营商和监管机构尽早刹车，以防止滋扰，并降低财产损失和受伤的几率。
宾夕法尼亚州西南部的一个水力压裂钻井工地。(图片来源:美国地质勘探局道格·邓肯)
四个斯坦福大学的研究人员和开发的方法,4月28日发表在《美国地震学会公报,中心引发的风险,摇晃的计算一个给定的项目将在周边社区——在地震之前增长足够大的伤害。
水力压裂技术是将高压液体泵入地下数千英尺深的岩层中。压力产生的小地震会破坏岩石，迫使现有的裂缝打开或产生新的裂缝。石油更容易从破裂的岩石中流出，流入油井。“我们的目标是制造许多小地震，但有时它们比计划的要大，”研究报告的合著者、斯坦福大学地球能源学院的地球物理学教授威廉·埃尔斯沃斯说。环境科学(斯坦福地球)。
新战略以当地的破坏性地震风险为出发点，与目前管理基于规模的压裂相关地震的常规做法形成了对比。在一种被称为“红绿灯协议”的系统中，只要地震的规模相对较小，运营商就可以绿灯通行。较大的地震可能需要操作员调整或停止工作。该系统被广泛用于管理美国、加拿大、中国和欧洲的石油和天然气的水力压裂风险，以及韩国、欧洲和美国的地热能源开发。
斯坦福大学地球物理学教授、该研究报告的合著者格雷格•贝罗扎说:“我认为监管机构心里暗藏着风险。”“但以前从未使用过基于风险的框架——可能是因为它需要进行一些额外的分析。”
地震规模提供了一个大致的指标，可以反映出预期的破坏程度，这是监管机构和运营商可以实时监控的一个指标。问题是，由于人口密度的不同，相同规模的地震在不同地区可能造成非常不同的风险。埃尔斯沃斯解释说:“与城市附近的类似项目相比，位于德克萨斯州西部几乎无人居住地区的项目风险要低得多。”
此外，包括地震深度、断层几何形状和当地土壤条件在内的地质因素可以影响地震的能量——以及造成破坏的潜力——在地下传播过程中如何增强或减弱。所有这一切都是关键，以磨炼在一个可容忍的数额的震动和建立交通灯阈值相应。
“俄克拉何马州等领域,建筑不是用来抵抗强震,或预期放大震动由于软土地区,可以用这种方法占他们的社区的需求,”研究的合著者杰克·贝克说,土木与环境工程教授领导斯坦福中心诱导和Beroza引发地震,埃尔斯沃思和斯坦福大学地球物理学家马克Zoback。
斯坦福大学的研究人员开发了数学技术，以考虑地震风险因素的网络，这些风险因素决定了在特定地点发生明显或破坏性地震的可能性。他们以这些技术为基础，将地震震级转换为地震强度。这使得他们可以为设计新的交通灯方案制定指导方针，该方案仍然使用地震的规模来明确划分绿、黄、红三色区域，但是根据当地的情况和地质情况做了更多的调整。
“如果你告诉我你有什么接触在某些地区,人口密度、站点放大,距离城镇或关键基础设施——我们的分析可以吐出编号为绿色,黄色,红灯阈值相当灵通的真实风险,”主要研究作者瑞安·舒尔茨说,地球物理学博士学位的学生。
他补充说，这项分析还使我们有可能从可容忍的风险水平出发——例如，在最近的家庭发生轻微摇晃的可能性为50%——并计算出将风险保持在或低于这一水平的最大地震震级。舒尔茨说:“这是为了让人们更清楚地了解正在做出的选择，并促进运营商、监管机构和公众之间的对话。”
一般情况下，作者建议设置黄灯阈值在红光下约两个数量级。根据他们的分析，这将导致1%的病例从绿色区域直接跳到红色区域。舒尔茨说:“如果你恰好在损害阈值之前或之前停止运营，你就是在假设自己拥有完美的控制权，但事实往往并非如此。”“通常，最大的地震发生在你关掉水泵之后。”
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贝克也是斯坦福大学Precourt能源研究所的成员，也是斯坦福城市恢复力项目的负责人。贝洛扎是斯坦福大学地球能源学院的韦恩·洛尔教授。环境科学。
这项工作由斯坦福诱发和触发地震活动中心(SCITS)资助。这是由企业会员费支持的。成员包括雪佛龙公司、康菲石油公司、德文能源公司、埃克森美孚公司、马拉松石油公司、MRC能源公司(Matador)、西方石油公司。天然气、Ovintiv、Pioneer Natural Resources和Shell Int. Expl。
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