皇冠体育的地球科学家希望可以预测诱发地震

 

2019年11月4日

诺曼,俄克拉荷马州。皇冠体育大学墨尔本分校地球与能源学院助理教授陈晓伟和来自亚利桑那州立大学和加州大学伯克利分校的一组地球科学家创建了一个模型，用于预测石油和天然气生产后废水处理引发的地震活动。

他说：“在这个地区，每从地下开采一桶石油，通常还要从许多井中开采8到9桶水。”

大量的水给石油生产商带来了一个问题——如何处理这些水？

这种废水也被称为卤水，它含有盐、矿物质和微量的油，不能用于消费或农业用途，处理成本也高得令人望而却步。它的处理方法是将其注入地下，深入多孔岩层。

Chen解释说，废水注入会引起地震，虽然皇冠体育州最近发生的大多数地震都很小，但有几次地震的震级超过里氏3.0级。

Chen和一组由亚利桑那州立大学的Guang Zhai和Manoochehr Shirzaei以及加州大学伯克利分校的Michael Manga领导的皇冠体育研究人员着手寻找一种方法，使俄克拉荷马州的诱发地震可预测且较小。

陈解释说，他们的方法是“建立一个模型，将注入废水量与附近断层的应力变化和该地区的地震次数联系起来。”

寻找公式

预测来自污水注入的地震活动性是很困难的，因为它涉及到许多变量：

• 在给定区域，盐水穿过岩石的容易程度如何
• 在哪里以及注入多少盐水
• 这些断层的区域压力
• 现存地质断层的存在

团队解决了每个问题。

陈和她的同事们皇冠体育研究了地下水文参数——流体在多孔岩石中移动的速度有多快，以及引入的流体改变地下基底应力的速度有多快。这一点很重要，因为地下地下室是俄克拉荷马州诱发地震的地点。

当亚利桑那州立大学的皇冠体育研究小组使用卫星数据来确定地下水文参数时，Chen专注于地震的空间和时间分布，并通过观察地震远离注入区的速度来确定水文参数。通过比较两组数据，皇冠体育研究人员进一步提高了模型的准确性。

事实证明，位于地球深处地下基底顶部的沉积层阿巴克尔群特别具有渗透性，这使得盐水，因此地震，很容易传播。

“当我们在1-3公里的深度向阿巴克尔群注入盐水时，它可以通过多孔岩石输送，改变应力并引起基底断层的地震，”陈说。

接下来，皇冠体育研究人员可以在模型中插入一定量的液体。通过在模型中加入注入特定区域的流体体积，他们可以确定流体在扩散时对该区域施加的压力。

考虑到盐水的变量，皇冠体育研究人员随后将预先存在的断层信息添加到区域计算中。皇冠体育研究人员对一个特定领域了解得越多，数据就越准确。

他说：“如果我们要在一个以前没有地震活动的地区开展工作，那么准确预测地震就会有点困难。”“但通过在新区域作业并获取实时参数，运营商和皇冠体育研究人员应该能够预测未来的行为。”

结果

Chen希望，通过遵循她帮助创建的模型的结果，该州的石油运营商可以制定新的方案，规定注入多少废水以及在哪里注入废水。

这可能有助于防止俄克拉荷马州发生大型诱发地震。Chen不相信即将出台的方案会完全结束诱发地震活动，而是通过限制注入控制来帮助控制地震的大小和频率。该方法可以预测未来的诱发地震活动性。

陈预计会有一个类似于龙卷风预警的协议——皇冠体育州的居民会在一段时间内收到警报，他们可能会在该州的某个地区感受到轻微的震动。

根据Chen的说法，在这个领域，地球科学家和石油工程师之间的密切工作关系将需要更加紧密。到目前为止，她的皇冠体育研究已经引起了工业界和学术界的地球科学家和石油工程师的兴趣。

墨尔本地球与能源学院是地球科学学院和墨尔本石油与地质工程学院的所在地，它的成立是为了营造一个创新的学术环境，反映地球科学家和石油工程师之间的相互作用和相互依存。

欲首页信息或要求采访陈教授，请联系Sarah Warren，电话：（405）325-8981或sarah.warren@ou.edu。

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