De diepte van een hydraulische breekput in Oklahoma, onder andere factoren, verhoogt de kans dat fracking zal leiden tot aardbevingen, volgens een nieuw rapport in de Bulletin van de Seismologische Vereniging van Amerika .

De onderzoekers hopen dat hun bevindingen, gepubliceerd als onderdeel van een aanstaande speciale uitgave van BSSA over observaties, mechanismen en gevaren van geïnduceerde seismische activiteit, zal olie- en gasexploitanten en regelgevers in de staat helpen bij het verfijnen van boorstrategieën om schadelijke aardbevingen te voorkomen.

Tijdens hydraulisch breken, putoperators injecteren een vloeistof onder druk in een rotslaag nadat ze verticaal en vaak horizontaal door de rots hebben geboord. De vloeistof breekt - breekt - de rotslaag en laat aardgas of aardolie vrijer stromen. Een groeiend aantal onderzoeken suggereert dat dit proces seismische activiteit kan veroorzaken die groot genoeg is voor mensen om te voelen, mogelijk door de vloeistofdruk in het gesteente te verhogen, waardoor de spanning op fouten wordt verlicht en ze kunnen wegglijden.

In een gesteentelaag onderzocht in de BSSA-studie, de waarschijnlijkheid dat hydrofracturering seismische activiteit veroorzaakte, nam toe van 5 tot 50 procent en de operaties verplaatsten zich van 1,5 tot 5,5 kilometer (0,9 tot 3,4 mijl) diep, vonden de onderzoekers.

Hoewel de exacte mechanismen die putdiepte en seismische waarschijnlijkheid met elkaar verbinden nog steeds worden onderzocht, Michael Brudzinski en collega's suggereren dat de overdruk van vloeistoffen die in de rots zijn opgesloten, belangrijk kan zijn.

"Hoe dieper de rotslagen zijn, hoe meer steen er bovenop een put zit, en dat zal mogelijk de vloeistofdruk op diepte verhogen, " zei Brudzinski, de corresponderende auteur van de studie van de Miami University in Ohio.

Oklahoma was het centrum van een dramatische toename van de aardbevingsactiviteit in het afgelopen decennium, meestal veroorzaakt door olie- en gasbedrijven die afvalwater injecteren dat is geproduceerd door terug te boren in diepere rotslagen. Echter, een studie uit 2018 identificeerde plaatsen in de staat waar aanzienlijke hoeveelheden seismische activiteit waren gekoppeld aan bijna 300 hydraulische breukputten.

Hydraulisch breken wordt geassocieerd met een aardbeving met een kracht van 4,6 in Canada en een aardbeving met een kracht van 5,7 in China. hoewel fracking-geïnduceerde aardbevingen meestal kleiner in omvang zijn dan die veroorzaakt door afvalwaterafvoer. Als resultaat, olie- en gasexploitanten en regelgevers zouden graag meer willen weten over waarom sommige putten seismische activiteit veroorzaken, en hoe ze hun operaties kunnen aanpassen om schadelijke aardbevingen te voorkomen.

Brudzinski en collega's vonden het verband tussen diepte en seismische waarschijnlijkheid in hun onderzoek van gegevens van 929 horizontale en 463 verticale hydraulische breekputten in Oklahoma. De wetenschappers gebruikten openbaar beschikbare gegevens over het geïnjecteerde volume op putlocaties, het aantal putten op een booreiland, wat voor soort vloeistof werd geïnjecteerd, en de verticale diepte van de put, onder andere kenmerken.

Het totale volume geïnjecteerde vloeistof bij de Oklahoma-putten had geen invloed op de waarschijnlijkheid van seismische activiteit in de buurt van de putten - een verrassende bevinding die verschilt van andere onderzoeken naar geïnduceerde seismiciteit. Sommige eerdere onderzoeken naar hydrofracturering (en afvalwaterverwijdering) tonen een toename van seismische activiteit met toenemend volume.

De meeste putten in de huidige studie zijn enkele putten, echter, en niet meerdere putten geclusterd op een boorplatform, merkte Brudzinski op. Op sommige plaatsen in het westen van Canada en Texas, waar er een verband is tussen het geïnjecteerde volume en de seismische activiteit, meerdere putten op een pad komen vaker voor.

"Dus dat is waar we begonnen te denken dat dat misschien het verschil is tussen wat we zien in onze studie versus andere studies, "Zei Brudzinski. "We stellen voor dat meerdere putten die naast elkaar injecteren misschien de reden zijn waarom het volume er in die gevallen toe doet, hoewel we het meer moeten bestuderen."

"Het kan zijn dat het volume er nog steeds toe doet, maar meer op een cumulatieve manier dan voor een bepaalde put, " voegde hij eraan toe. "Een geïsoleerde put met een groot volume heeft misschien niet zo'n groot [seismisch] risico als een put met een groot volume die zich in de buurt van andere putten met een groot volume bevindt."

De onderzoekers vergeleken ook de kans op seismische activiteit in putten waar de geïnjecteerde vloeistof een gel was versus 'slickwater' - water waaraan chemicaliën zijn toegevoegd om de stroming te vergroten. Ze vonden een lager niveau van seismiciteit bij geloperaties in vergelijking met slickwater, hoewel het verschil niet zo statistisch significant was als de andere trends.

Simulatiestudies suggereren dat de meer stroperige gel niet zo ver kan stromen als het gladde water, het beperken van de effecten op fouten, zei Brudzinski.