Aardbevingen in Oklahoma en Kansas waren in opkomst als gevolg van injectie van afvalwater - een bijproduct van olie- en gasactiviteiten - voordat de regelgeving injecties begon te beperken. Nu is een nieuw model ontwikkeld door onderzoekers van Stanford University dat aardbevingsfysica en de hydrogeologische reactie van de aarde op afvalwaterinjectie omvat om een ​​afname van door de mens veroorzaakte aardbevingen in Oklahoma en Kansas tot 2020 te voorspellen.

Het model is gebaseerd op openbaar beschikbare gegevens over afvalwaterinjectie in de Arbuckle-formatie, een bijna 7, 000 voet diepe sedimentaire formatie die ten grondslag ligt aan noord-centraal Oklahoma en zuidelijk Kansas. Ervan uitgaande dat de afvalwaterinjectie van olie- en gasactiviteiten in het huidige tempo doorgaat, onderzoekers brachten de waarschijnlijkheid in kaart dat de regio toekomstige aardbevingen zal ervaren. Het onderzoek verschijnt 26 september in het tijdschrift Natuurcommunicatie .

"We hebben een gedetailleerd model gemaakt waarmee regelgevers weten waar de meeste problemen zich kunnen voordoen, " zei co-auteur Mark Zoback, de Benjamin M. Page hoogleraar Geofysica aan Stanford's School of Earth, Energie- en milieuwetenschappen (Stanford Earth). "Dit kan worden gebruikt in Oklahoma, of ergens anders, om een ​​wetenschappelijke basis voor regelgevende maatregelen te bieden."

Lokale inzichten

Olie- en gasactiviteiten produceren vaak grote hoeveelheden zout water dat ze afvoeren door het diep onder de grond te injecteren om water te beschermen in watervoerende lagen in de buurt van het oppervlak dat wordt gebruikt om te drinken, vee en irrigatie.

Vloeistof die in de Arbuckle-formatie wordt geïnjecteerd, verhoogt de druk die zich over een groot gebied verspreidt. Deze druk is problematisch omdat het grote breuken in de buurt kan beïnvloeden die al onder druk staan ​​​​van tektonische processen. Deze fouten kunnen wijdverbreide en potentieel schadelijke aardbevingen veroorzaken, indien bereikt door de drukverhoging veroorzaakt door injectie.

Dezelfde drukverhoging in verschillende gebieden kan tot 100 keer het aantal aardbevingen veroorzaken, volgens hoofdauteur Cornelius Langenbruch, een postdoctoraal onderzoeker aan Stanford Earth. De aardbevingen zijn niet noodzakelijkerwijs geconcentreerd in gebieden waar de drukverandering het grootst is. Om te begrijpen waar aardbevingen wel of niet zullen plaatsvinden op lokale schaal, het nieuwe model evalueert de druktoename in de context van de kwetsbaarheid van het gebied, reeds bestaande storingen.

"Het was verrassend voor mij om te zien dat de lokale gevoeligheid voor aardbevingen zo sterk fluctueert, " zei Langenbruch. "Het voorbeeld van Oklahoma laat zien dat de sleutel tot het beheersen van seismische gevaren in verband met deze door de mens gemaakte, veroorzaakte aardbevingen beheert hoeveel en waar het afvalwater wordt geïnjecteerd."

Verplichte vermindering

De door Oklahoma veroorzaakte aardbevingen namen rond 2009 drastisch toe en bereikten een piek in 2015. met bijna 1, 000 algemeen gevoelde aardbevingen verspreid over de noordelijke en centrale delen van de staat. de openbare nutscommissie van Oklahoma, de Oklahoma Corporation-commissie, begin 2016 een waterinjectiereductie van 40 procent verplicht gesteld en het aantal aardbevingen nam daarna af.

Het nieuwe model - dat gegevens bevat van 809 injectieputten van 2000 tot 2018 - laat zien dat er 32 procent, 24 procent en 19 procent kans op potentieel schadelijke aardbevingen met een kracht van 5,0 of hoger in 2018, 2019 en 2020, respectievelijk, wat suggereert dat het beleid van Oklahoma werkt. Als de huidige injectiepraktijken in het noorden van Oklahoma en het zuiden van Kansas doorgaan, een potentieel schadelijke aardbeving met een kracht van 5,0 of meer zal naar verwachting plaatsvinden tot 2020.

"Het resultaat van de nieuwe studie is absoluut goed nieuws - het laat zien dat verlagingen van de injectiesnelheid nog steeds effectief zijn. In 2015 en 2016 waren de kansen zo hoog als 70 procent, "Zei Langenbruch. "Echter, het probleem is dat de kans op aardbevingen in sommige gebieden nog steeds veel hoger is dan de historische cijfers."

Toekomstscenario's

De voorspellende kaarten van het onderzoek stellen inwoners van Oklahoma en Kansas in staat om de kans te zien dat potentieel schadelijke aardbevingen dicht bij hun huizen zullen toeslaan. Het nieuwe model kan ook worden gebruikt om toekomstige injectiescenario's te evalueren die bedoeld zijn om seismische gevaren te verminderen.

"Het leuke van de methodiek zijn niet alleen de voorspellingen die ze doet, maar het vermogen om nieuwe voorspellingen te doen op basis van nieuwe maatregelen die door de regelgevers kunnen worden genomen, "Zei Zoback. "Het blijkt dat je deze analyses vrij vroeg in het proces kunt doen."

De onderzoekers hopen dat dit model ook zal worden gebruikt in andere gebieden met groeiende olie- en gasactiviteiten. Plaatsen zoals het Perm-bekken in West-Texas worden in een ongelooflijk tempo ontwikkeld en waterinjectie leidt waarschijnlijk al tot aardbevingen in dat gebied, zei Zoback.

Een co-auteur van het artikel is Matthew Weingarten, een assistent-professor aan de San Diego State University die onderzoek deed voor de studie als postdoctoraal onderzoeker aan Stanford. Zoback is ook een senior fellow bij Stanford's Precourt Institute for Energy, een filiaal van het Stanford Woods Institute for the Environment en de directeur van het Stanford Natural Gas Initiative. De studie werd gefinancierd door het Stanford Centre for Induced and Triggered Seismicity (SCITS), een industrieel filiaalprogramma met 10 Stanford-professoren.