De diepte van de gesteentelaag die dient als stortplaats voor afvalwater dat wordt geproduceerd tijdens onconventionele oliewinning, speelt een belangrijke rol bij de vraag of die verwijdering aardbevingen in de VS veroorzaakt, volgens een nieuwe studie die het probleem breed bekijkt.

Het onderzoek gepubliceerd in Seismologische onderzoeksbrieven beoordeelde gegevens over afvalwaterafvoer voor olielocaties in Oklahoma, oostelijk Montana, westelijk Noord-Dakota, Texas en Nieuw-Mexico.

De seismische niveaus zijn hoger in Oklahoma in vergelijking met de andere staten, deels omdat afvalwater dieper in de grond wordt geïnjecteerd in Oklahoma, dichter bij de onderliggende kelderrots, volgens studie auteur Bridget Scanlon van de Universiteit van Texas in Austin en haar collega's.

Het cumulatieve volume afvalwater dat in Oklahoma in de aarde wordt geïnjecteerd, is ook hoger dan in de andere olieproducerende gebieden, en kan ook worden gekoppeld aan verhoogde seismische snelheden in de staat, concludeerden de onderzoekers.

De bevindingen verschillen van een eerdere studie op basis van gegevens in het middencontinent, waarbij geen significante correlatie werd gevonden tussen het totale afgevoerde afvalwatervolume, of tussen de injectiediepte, en verhoogde seismische activiteit. De nieuwe studie bevat nog eens 3,5 jaar aan gegevens over het injectievolume en de seismische activiteit in Oklahoma, echter, en gebruikt ook een nieuwe kaart van de diepte van keldergesteenten, zei Scanlon.

Onconventionele Amerikaanse olieproductie, die olie wint uit schalies en dicht gesteente met behulp van hydraulisch breken en horizontale putten, is al bijna tien jaar in verband gebracht met een toename van door de mens veroorzaakte aardbevingen in het midden van het continent van de Verenigde Staten. De belangrijkste oorzaak van deze toename van seismische activiteit is de injectie van afvalwater dat vrijkomt bij winning, die de poriedruk in gesteenten verhoogt en de spanning langs breuken in de gesteentelagen die voor verwijdering zijn geselecteerd, kan beïnvloeden.

De "dichtheid" van de olieproducerende rotslagen op deze locaties betekent dat afvalwater niet terug in dezelfde lagen kan worden geïnjecteerd. dus bedrijven hebben in plaats daarvan "losser, " meer doorlatende rotslagen om afvoerputten in te boren.

De studie van Scanlon en collega's onderzocht de injectiesnelheden van afvalwater, cumulatieve regionale injectievolumes en injectienabijheid tot keldergesteente voor tight-oliespelen in Oklahoma, het Bakken-spel (Montana en North Dakota), het Eagle Ford-spel (Texas) en het Perm-spel (Texas en New Mexico).

Veel van de afvalwaterafvoerputten in Oklahoma zijn geboord in een rotslaag die de Arbuckle Formation wordt genoemd. die grenst aan de kelder en veel dieper is dan de gesteentelagen die voor de berging in de Bakken worden gebruikt, Eagle Ford en Perm speelt.

Putten die in de Arbuckle zijn geboord, voeren water af in de formatie zonder dat er druk op de putmond nodig is, en de rotszone is zeer doorlatend, waardoor het een aantrekkelijke stortplaats is, zei Kyle Murray, een co-auteur van de studie van de Oklahoma Geological Survey. De Arbuckle heeft ook slechts afzuigputten "in een paar kleine gebieden, dus verwijdering vermindert de productie van putten niet."

Het gemak waarmee de Arbuckle als stortplaats kan worden gebruikt, zou een van de redenen kunnen zijn waarom olieproducenten diepere stortplaatsen in Oklahoma hebben gekozen in vergelijking met de andere regio's. "maar het boren van ondiepere putten en het storten in ondiepere zones in andere spelen kan verband houden met economie. Diepere putten zijn veel duurder en niet altijd succesvol, " hij voegde toe.

Murray zei dat exploitanten van olievelden in deze andere regio's mogelijk ook op de hoogte zijn van de onderzoeken die de toename van seismische activiteit in Oklahoma koppelen aan injectie in de nabijheid van keldergesteente, waardoor ze diepe berging op hun locaties vermijden.

De onderzoekers merkten op dat hun bevindingen consistent zijn met de verminderde seismiciteit die in Oklahoma is gedocumenteerd na richtlijnen van de Oklahoma Corporation Commission in 2014 en 2016 om de injectiesnelheden en regionale injectievolumes te verlagen, evenals voor het dichten van afvoerputten die in de kelder zijn geboord. Deze richtlijnen hebben geleid tot een vermindering van 70 procent van het aantal aardbevingen met een kracht van 3.0 of meer in de staat in 2017, ten opzichte van 2015.

Er zijn afwegingen tussen het injecteren van afvalwater in ondiepe versus diepe rotslagen, merken de onderzoekers op. Ondiepere putten, die vaak twee tot drie keer minder kosten dan diepere putten en die lagere seismische niveaus lijken te veroorzaken, zou watervoerende lagen kunnen verontreinigen met zout water of de olieproductiebronnen kunnen verstoren.

Scanlon en collega's zeggen dat een manier om de hoeveelheid totale afvalwaterinjectie te verminderen, zou kunnen zijn om het afvalwater te hergebruiken voor hydrofracturering. "De waarde van het hergebruiken van geproduceerd water voor hydrofracturering is vergelijkbaar met het opnieuw injecteren van geproduceerd water voor wateroverlast in conventionele oliereservoirs, druk te houden, " zei Scanlon. "Hergebruik van geproduceerd water voor hydrofracturering zou de problemen met waterbronnen en daarmee verband houdende wateruitputting verminderen, en zou ook de afvoer van afvalwater en de daarmee samenhangende potentiële seismische activiteit verminderen."

Deze strategie kan het beste werken op plaatsen waar het geproduceerde afvalwater ongeveer gelijk is aan de hoeveelheden die nodig zijn voor hydrofracturering, echter. in Oklahoma, bijvoorbeeld, hydraulisch breken zou slechts 10 procent van de hoeveelheid geproduceerd afvalwater verbruiken.