Yerbilimciler, sığ atık su enjeksiyonunun Teksas’ta derin depremlere yol açtığını keşfetti

Yerbilimciler, sığ atık su enjeksiyonunun Teksas’ta derin depremlere yol açtığını keşfetti

Tuzlu su, petrol ve gaz üretiminin zehirli bir atık su yan ürünüdür. Virginia Tech College of Science’ın bir parçası olan Geosciences Bölümü’nde doktora sonrası araştırma bilimcisi ve bir misafir asistanı olan Guang Zhai’ye göre, sondajcılar büyük miktarlarda salamurayı yer altı oluşumlarına enjekte ederek atıyorlar; burada enjeksiyonu depremlere neden olabilir. California Üniversitesi, Berkeley’de araştırmacı.

Bulgular, Proceedings of the National Academy of Sciences dergisinin 10 Mayıs sayısında yayınlandı . Zhai’ye, Virginia Tech’de yer bilimleri doçenti olan Manoochehr Shirzaei ve Berkeley’in Dünya ve Gezegen Bilimi Bölümü başkanı ve profesörü Michael Manga katılıyor. ABD Enerji Bakanlığı tarafından finanse edilen çalışmada ekip, Amerika Birleşik Devletleri’ndeki en üretken ve alışılmadık hidrokarbon sahalarından biri olan batı Teksas’taki Delaware Havzası’na odaklandı.

2010 yılından bu yana, havza, Teksas, Mentone yakınlarındaki 5.0 büyüklüğündeki olay da dahil olmak üzere sığ atık su enjeksiyonunda önemli bir artış ve yaygın derin sismisite yaşadı. Depremlerin çoğu nispeten küçüktü, ancak bazıları büyüktü ve yaygın olarak hissedildi.

Zhai, “Kalın, genel olarak düşük geçirgenliğe sahip şeyl rezervuarının üzerindeki enjeksiyonun, minimum hidrolik bağlantıya rağmen derin bodrumda bir depreme neden olabilmesi oldukça ilginç” dedi. “Bulduğumuz şey, sözde poroelastik gerilmelerin kaya deformasyonuna neden olan sıvı enjeksiyonundan kaynaklanan taban arızalarını harekete geçirebileceğidir.”

Gözenekli esneklik, gözenekli bir oluşum içinde, burada kumtaşı içinde sıvı akışı ve katı deformasyonlar arasında ortaya çıkan etkileşimdir. Virginia Tech Küresel Değişim Merkezi’ne bağlı bir öğretim üyesi olan Shirzaei, “Bu bulgu önemli çünkü Havzadaki havza çapındaki depremlerin ana itici gücü olarak poroelastik gerilmeleri ön plana çıkarıyor,” dedi.

Zhai, atık su enjeksiyonundan sismik aktivite miktarını tahmin etmenin sorunlu olduğunu, çünkü bunlardan biri enjeksiyon derinliği olan çok sayıda değişkeni içerdiğini söyledi. Derin enjeksiyona bağlı sıvı basıncındaki artışın Amerika Birleşik Devletleri’nin orta ve doğusundaki son sismisite artışının baskın nedeni olduğu iyi bilinmesine rağmen, sığ enjeksiyonların tam olarak nasıl depreme neden olduğu hala sorgulanabilir.

Çalışma sırasında ekip, çeşitli miktarlarda enjekte edilen tuzlu suyun Delaware Havzası’nın derinliklerindeki kabuk gerilimlerini nasıl bozduğunu ve bu rahatsızlıkların belirli bir fay üzerinde nasıl depremlere yol açtığını inceledi. Zhai, “Tuzlu su ve doğal yeraltı suyu gibi sıvılar hem depolanabilir hem de gözenekli kayaların içinden geçebilir.”

Üçlü, 1993 ile 2020 yılları arasında 1.500’den fazla şist üretim kuyusundan şist rezervuarlarından büyük hacimli sıvı ekstraksiyonunu taklit etmek için veri analitiği ve bilgisayar modellemesini kullandı ve 2010’dan 2020’ye kadar kumtaşı oluşumlarına tuzlu su enjekte eden 400 kuyu vardı. Senaryoyu gerçekçi kılmak için, Shirzaei, modelin Delaware Havzası’ndaki kayaların mekanik özelliklerini içerdiğini söyledi.

Ekip, havza çapındaki depremlerin esas olarak sığ enjeksiyon nedeniyle derin stresin arttığı yerlerde meydana geldiğini buldu. Bu, derin depremler ile sığ sıvı enjeksiyonu arasında elastik gerilme aktarımı yoluyla nedensel bir bağlantı olduğu anlamına gelir.

Manga, “Derin gerilim değişimi sığ akifer özelliklerine, özellikle de gözenekli ortamdaki sıvı akışının kolaylığını tanımlayan hidrolik difüziviteye duyarlıdır” dedi. “Sorulacak bir soru, çok sayıda sığ enjeksiyona ev sahipliği yapan bazı alanların neden depremsellikten yoksun olduğudur. Yaklaşımımız, indüklenen depremleri kontrol eden diğer önemli faktörleri araştırmanın bir yolunu sunuyor.”

Shirzaei, insan müdahalelerine ek olarak, tektonik ortamların da depremin büyüklüğünü ve olasılığını önceden belirlemeye yardımcı olduğunu söyledi. Bu çalışma ve gelecekteki çalışma, doğal ve insan faktörlerini birleştirerek indüklenen sismik tehlikeleri değerlendirmek için uygun bir yol sağlayacaktır. Nihai hedef: doğal gaz üretimi sırasında atık suyun bertaraf edilmesinden kaynaklanan tehlikeleri uzun vadeli yenilenebilir enerji teknolojileri herkes için kullanılabilir hale gelene kadar en aza indirmektir.

Zhai, “Gelecekteki enerji talepleri küresel olarak artarken, birlikte üretilen muazzam miktardaki atık su ile uğraşmak zor olmaya devam ediyor ve bertaraf için güvenli sığ enjeksiyon, derin enjeksiyon veya su arıtmaya göre daha uygun maliyetli” dedi. “Bu çalışmada bulduğumuz mekanizmanın, insanların depremlere neden olan yolları yeniden düşünmelerine, sonunda onları daha iyi anlamalarına ve tehlikelerini azaltmalarına yardımcı olabileceğini umuyoruz.”