Geofysici van Stanford hebben een gedetailleerde kaart ontwikkeld van de spanningen die in de aarde optreden in het Perm-bekken in West-Texas en in het zuidoosten van New Mexico, het benadrukken van gebieden van de olierijke regio die een groter risico lopen op toekomstige aardbevingen als gevolg van productieactiviteiten.

De nieuwe studie, deze maand gepubliceerd in het tijdschrift De voorhoede , biedt een kleurgecodeerde kaart van de 75, 000 vierkante mijl gebied dat die potentiële olie- en gasontwikkelingslocaties identificeert die het meest waarschijnlijk een aardbeving zouden veroorzaken die verband houdt met vloeistofinjectie.

Eerder onderzoek van Stanford heeft aangetoond dat afvalwater dat wordt geïnjecteerd als een stap in hydraulisch breken (fracking) ten grondslag ligt aan een toename van seismische activiteit in delen van de centrale en oostelijke VS, vooral in Oklahoma, te beginnen in 2005. Hoewel geen van deze kleine tot matige aardbevingen tot nu toe aanzienlijke materiële schade of letsel heeft veroorzaakt, ze vertegenwoordigen een verhoogde kans op grotere aardbevingen.

Nutsvoorzieningen, Texas staat klaar om de hoofdrol te spelen nu het Perm-bekken de belangrijkste olie- en gasproducerende regio van het land wordt. In de jaren 1920, energiebedrijven begonnen de overvloedige aardolievoorraden van het bekken te winnen tijdens een hausse die tientallen jaren duurde. Recenter, de opmars van hydrofractureringstechnieken heeft een nieuwe ontwikkelingswaanzin aangewakkerd. De komende decennia zouden honderdduizenden putten in de regio kunnen worden geboord.

"We willen het probleem in Texas voorblijven, " zei co-auteur van de studie Mark Zoback, de Benjamin M. Page hoogleraar Geofysica in Stanford's School of Earth, Energie- en milieuwetenschappen (Stanford Earth), die een aantal van de Stanford-studies in Oklahoma leidde. "We willen voorkomen dat vloeistofinjectie zelfs kleine aardbevingen in Texas veroorzaakt, zodat de kans op grotere aardbevingen aanzienlijk wordt verkleind."

Omgeving met veel stress

Om het risico van toekomstige aardbevingen te meten, onderzoekers moeten eerst de richting van de spanningen in een regio en hun geschatte omvang begrijpen. Wanneer het spanningsveld op een bepaalde manier overeenkomt met een reeds bestaande fout, de fout kan wegglippen, mogelijk een aardbeving veroorzaken. In regio's zoals het midden en oosten van de V.S. ver van tektonische plaatgrenzen zoals de San Andreas-breuk, dit slippen gebeurt als een natuurlijk proces, maar zeer zelden. Maar toenemende vloeistofdruk op diepte vermindert de wrijving langs de breuk, soms een aardbeving veroorzaken.

"Vloeistofinjectie kan een aardbeving veroorzaken op een fout die over duizenden jaren misschien geen natuurlijke aardbeving veroorzaakt, " zei hoofdauteur van de studie Jens-Erik Lund Snee, een doctoraat student aan de afdeling Geofysica van Stanford Earth.

In een eerdere studie, Zoback en postdoctoraal geleerde Cornelius Langenbruch ontdekten dat in Oklahoma, vloeistofinjectie veroorzaakt ongeveer 6, 000 jaar natuurlijke aardbevingen in ongeveer vijf jaar.

Een stresskaart van de volgende generatie maken

Voortbouwend op eerdere inspanningen om kaarten van stress en seismisch potentieel in het Perm-bekken te maken, de Stanford-onderzoekers voegden honderden nieuwe datapunten toe uit West-Texas en het zuidoosten van New Mexico, veel van de gegevens worden geleverd door de olie- en gasindustrie. Hun bevindingen schetsen een gecompliceerd beeld van het Perm-bekken, die een aantal relatief consistente horizontale spanningsgebieden vertoont, samen met andere die dramatische richtingsrotaties vertonen. "We waren verrast om zo'n hoge variabiliteit te zien, "zei Lund Snee. "Het roept veel vragen op over hoe je zulke rotaties kunt hebben in het midden van een continentale plaat, ver van een plaatgrens."

"Dit is een van de meest interessante stressvelden die ik ooit heb gezien, "Zei Zoback. "Hoewel het stressveld in deze regio verrassend complex is, de gegevens zijn uitstekend en hebben gedocumenteerd wat het is, we kunnen nu actie ondernemen op basis van deze informatie en proberen te voorkomen dat het Perm-bekken Oklahoma 2.0 wordt."

Een hulpmiddel voor veiliger, efficiënter boren

De Stanford-onderzoekers zeiden dat de nieuwe stresskaart oliemaatschappijen gedetailleerde kwantitatieve gegevens biedt om beslissingen te nemen over effectievere booroperaties in het Perm-bekken. "Dit is het meest complete beeld van stressoriëntatie en relatieve omvang dat ze ooit hebben gehad, "Zei Zoback. "Ze kunnen deze gegevens elke dag gebruiken om de beste richting te bepalen om te boren en hoe ze optimale hydrofracturering kunnen uitvoeren."

Toekomstige studies zullen zich richten op het verbeteren van de kennis van breuklijnen in de regio en het verkrijgen van een beter begrip van vloeistofdruk, specifiek hoe de hoeveelheid waterinjectie (zowel nu als in het verleden) de geologische mechanismen die in het gebied aan het werk zijn, heeft beïnvloed.

"Er is het potentieel voor veel aardbevingen in dit gebied, " zei Lund Snee. "We willen begrijpen waardoor ze worden veroorzaakt en bedrijven de tools bieden om te voorkomen dat ze worden geactiveerd."