俄克拉荷马州的地震与废水注入深度密切相关

俄克拉荷马州的地震与废水注入深度密切相关。

根据布里斯托尔大学的一项新研究，美国俄克拉何马州的人为地震与石油和天然气工业废水的深度密切相关。

在过去的十年里，俄克拉何马州一直是地震的热点地区，破坏性地震的数量——包括在2016年发生的5.8级波尼地震——经常影响居民的生活，导致对油井运营商的诉讼。

人类制造或诱发的地震对关键的基础设施造成了更大的风险，例如在库欣的主要商业储油设施，使它们成为国家安全威胁。

“地震活动”——地震的频率——和深流体注入地下岩层之间的联系已经形成，但科学家、决策者和石油和天然气行业都对地震活动的空前激增感到困惑。自2011年以来，俄克拉荷马每年发生的地震数量增长了大约800倍。

自2011年以来，俄克拉荷马州的油井运营商平均每年向地面注入23亿桶液体。废水通常在地下一至两公里处的深度处理，远低于淡水供应的水平。此外，盐水被注入到地下深处，以使石油和天然气得以恢复。

如今，布里斯托尔大学和南安普敦大学、代尔夫特理工大学和未来资源大学的一项重要研究成果在《科学》杂志上发表，结果表明，俄克拉荷马州的地震活动与流体注入深度密切相关。

该研究的主要作者、布里斯托尔大学地球科学学院的高级研究员西亚·汉克斯博士说:“我们的新模型框架为管理俄克拉荷马州的诱发地震的大量减少提供了有针对性的证据基础，在世界其他地方有广泛的应用可能性。”这标志着了解俄克拉何马地区地震活动的进展。

该小组利用一种强大的计算机模型，结合美国地质调查局的注入井记录和地震数据，研究了在六年期间内注入量、深度、位置和地质特征之间的联系。

这项研究使用了创新的新软件Uninet，该软件是由Delft科技大学的Roger Cooke教授的研究小组开发的，它可以免费为来自LightTwist软件的学术用户提供。Uninet以前曾被用于发展航空业的因果风险模型。

研究小组发现，深度和体积的共同作用是至关重要的，而且注入体积的影响更大，更有可能引发地震——在地层深处，层状沉积岩与结晶基底岩石相接。这是因为较深的井允许更容易地进入裂缝性基底岩石，这些岩石更容易发生地震。

汤姆Gernon博士,副教授在南安普顿大学地球科学和研究报告合著者说:“俄克拉荷马的根本原因的诱发地震是一个开放的和复杂的问题,尤其是因为有超过10000注水井,与许多不同的运营商和操作特点,都在一个区域复杂的地质情况。

“多亏了一种能够分析大型复杂数据集的创新模式，我们的研究首次确定了地震活动与流体注入深度之间的清晰联系。”

该研究还表明，在关键地区，如何将注入井深度提升到基底岩石之上，可以显著降低地震释放的年能量，从而降低更大、破坏性地震的相对可能性。目前的监管干预措施包括要求运营商要么减少在地下室的注入或提高油井，通常还需要一个未确定的数额。

布里斯托尔大学(University of Bristol)和阿斯皮诺尔(Aspinall & Associates)的教授威利·阿斯皮诺(Willy Aspinall)认为，该研究解决了越来越多的人需要更广泛地理解操作、空间和地质参数是如何结合起来影响诱发地震风险的。

“我们的分析允许在合理的、定量的基础上对地震效应进行评估。”