Нагнетательные скважины могут вызывать землетрясения на расстоянии многих километров от скважины
Исследование землетрясений, вызванных закачкой жидкостей глубоко под землю, выявило неожиданные закономерности. Это говорит о том, что текущие рекомендации для гидроразрыва пласта, захоронения сточных вод и геотермальных скважин, возможно, нуждаются в пересмотре.
Ученые из Калифорнийского университета в Санта-Крузе проанализировали глобальные данные о землетрясениях, четко связанных с нагнетательными скважинами. Они обнаружили, что одна скважина может вызывать сейсмичность на расстоянии более 10 км от себя. Кроме того, закачка в осадочные породы, как правило, вызывает более сильные и удаленные землетрясения, чем закачка в подстилающий фундаментальный кристаллический массив.
«Это проблематично, поскольку текущая рекомендация — предпочтительно закачивать в осадочную толщу как теоретически более безопасную альтернативу породам фундамента», — отметила профессор наук о Земле и планетах Эмили Бродски.
В статье, опубликованной 31 августа в журнале Science, исследователи описали два различных паттерна индуцированной сейсмичности, связав их с разными физическими механизмами. При закачке в фундамент землетрясения образуют компактный кластер вокруг скважины. При закачке в осадочные породы сейсмичность убывает с расстоянием постепенно и распространяется значительно дальше.
Основной механизм индуцирования землетрясений — повышение порового давления жидкости, облегчающее смещение по разломам. Он объясняет паттерн для фундамента. Однако картина для осадочных пород указывает на доминирование иного механизма — эффективной пороупругой связи, которая позволяет передавать напряжения от жидкости в твердую матрицу породы на большие расстояния.
«Если доминирует пороупругость, вы получаете больший "след", потому что она нагружает соседние разломы за пределами зоны повышенного порового давления», — пояснила Бродски. Эти выводы помогают объяснить масштабы индуцированной сейсмичности в таких регионах, как Оклахома, где наблюдается резкий рост числа землетрясений с 2010 года.