Wetenschappers van de Universiteit van Bristol hebben een effectievere manier gevonden om seismische activiteit op hydraulische breukplaatsen te voorspellen, ervoor te zorgen dat potentiële aardbevingsactiviteit binnen veilige niveaus blijft.

hydraulisch breken, of fracken, is een techniek die is ontworpen om gas en olie uit schaliegesteente te winnen door in de aarde te boren en een mengsel van water en zand onder hoge druk te injecteren, het creëren van breuken waardoor het gas of de olie naar buiten kan stromen.

Net als veel andere industrieën, zoals mijnbouw, waterkracht en geothermische energie, Van fracking is in sommige gevallen bekend dat het aardbevingen veroorzaakt.

In 2011 moesten de testoperaties in de buurt van Blackpool worden stopgezet nadat er trillingen met een kracht van 1,5 en 2,2 waren gedetecteerd.

Onderzoeken die daarna werden uitgevoerd, leidden tot de conclusie dat het zeer waarschijnlijk was dat de boringen de trillingen hadden veroorzaakt en dat op frackingsites in het hele land nieuwe verkeerslichtenregelingen werden ingevoerd.

Als de aardbevingsmagnitudes onder een bepaald niveau liggen, dan kan de injectie normaal verlopen. Als de aardbevingen een bepaalde amberkleurige lichtsterkte overschrijden, dan moet de bediener voorzichtig te werk gaan door, bijvoorbeeld, het verminderen van de injectiesnelheid, druk of volume. Als de magnitude groter is dan de magnitude van rood licht, dan moet de injectie pauzeren.

Momenteel, er is weinig wetenschappelijke basis voor hoe de drempels voor oranje en rood licht moeten worden bepaald.

Hoofdauteur, Dr. James Verdon van de University's School of Earth Sciences, zei:"Veel industrieën kunnen veroorzaakte aardbevingen veroorzaken, met inbegrip van zowel al lang bestaande, zoals kolenwinning en hydro-elektriciteit, en nieuwere zoals geothermische en hydraulische fracturering voor schaliegas.

"Ons doel is om geïnduceerde seismiciteit te beheersen, ervoor te zorgen dat deze industrieën hun activiteiten op een veilige manier uitvoeren, zonder een risico te vormen voor nabijgelegen gebouwen en infrastructuur."

Het door Bristol geleide onderzoek, vandaag gepubliceerd in het tijdschrift Seismologische onderzoeksbrieven , toont aan dat het gebruik van microseismische gegevens om voorspellingen te doen over de verwachte seismische activiteit een veel effectievere aanpak kan bieden dan het eenvoudige verkeerslichtsysteem (TLS) dat momenteel wordt gebruikt.

Dr. Verdon voegde toe:"De TLS is een methode met terugwerkende kracht. Dit betekent dat de roodlichtdrempel ver onder het werkelijke niveau moet worden ingesteld dat we moeten vermijden, anders zou de operator pas stoppen nadat er grotere aardbevingen hebben plaatsgevonden.

“Dit is een probleem omdat enerzijds operators mogelijk hun werk moeten staken, terwijl eigenlijk alles op een veilig niveau is. aan de andere kant, als ze het rode-lichtniveau te hoog instellen, kunnen ze schadelijke gebeurtenissen veroorzaken.

"Ons werk gaat over het ontwikkelen en testen van een model dat de waarnemingen die we hebben in een vroeg stadium van de operatie kan nemen en voorspellingen kan doen die robuust en nauwkeurig zijn over wat er zal gebeuren als de injectie vordert, waardoor een operator beslissingen kan nemen en ervoor kan zorgen dat eventuele aardbevingen binnen een veilig niveau blijven."

Alle ondergrondse industrieën (bijv. olie productie, mijnbouw en geothermie) produceren "microseismische gebeurtenissen" van zeer kleine omvang - deze zijn veel te klein om zelfs door gevoelige instrumenten aan de oppervlakte te worden gedetecteerd.

In plaats daarvan, opname-instrumenten, geofoons genaamd, worden geïnstalleerd in bewakingsboringen die zich binnen een paar 100 meter van het injectiepunt bevinden.

Hierdoor kunnen ze de knallen en scheuren van de rots oppikken terwijl de vloeistof wordt geïnjecteerd. Om een ​​idee te geven van de schaal, een typische microseismische gebeurtenis kan bestaan ​​uit een breuk ter grootte van een bord dat minder dan een millimeter beweegt.

Dr. Verdon zei:"Deze microseismische gebeurtenissen kunnen ons aanwijzingen geven of de injectie op het punt staat een grotere fout te reactiveren en ons grotere gebeurtenissen te geven, en het kan ons aanwijzingen geven over de omvang van die gebeurtenis.

"Dus, ons doel is om de microseismische gegevens te gebruiken, die veel te klein is om door mensen aan de oppervlakte te worden gevoeld en om modellen en voorspellingen te doen over de vraag of de injectie ons misschien een groter evenement gaat bezorgen, en moet daarom worden gestopt."

Het team ontwikkelde een statistisch model dat de microseismische gegevens van kleine omvang gebruikt en voorspellingen doet over de omvang van de trillingen als de injectie doorgaat.

Eerder testten ze hun aanpak met behulp van gegevens uit het verleden van oudere sites. Echter, in dit geval analyseerden ze live gegevens van de Preston New Road-site in Lancashire, en het verstrekken van de exploitant, Cuadrilla, met hun resultaten, die ze gebruikten om realtime beslissingen te nemen over hoe verder te gaan.

Dr. Verdon zei:"Belangrijk, onze modelleringsaanpak was succesvol - de grootheden die zich daadwerkelijk voordeden, kwamen overeen met de grootheden die we op basis van ons model hadden voorspeld. Dit geeft ons het vertrouwen dat onze aanpak robuust is en kan worden gebruikt voor besluitvorming op toekomstige injectieplaatsen.

"Deze aanpak heeft niet alleen gevolgen voor de huidige schaliegasindustrie, maar voor toekomstige industrieën zoals geothermische energie en koolstofafvang en -opslag die in het VK worden gepland.