Исследование рекомендует новый подход к управлению риском землетрясений, вызванных гидроразрывом пласта

Гидравлический разрыв пласта для добычи нефти и газа может вызывать землетрясения разной силы. Новый подход к управлению риском таких сейсмических событий может помочь операторам и регуляторам вовремя остановить работы, чтобы предотвратить беспокойство населения и снизить вероятность ущерба имуществу и травм.

Подход, разработанный исследователями из Стэнфордского университета и опубликованный 28 апреля в Bulletin of the Seismological Society of America, основан на расчёте риска того, что вызванные проектом сотрясения будут ощущаться в окрестных населённых пунктах — задолго до того, как землетрясения станут достаточно сильными, чтобы нанести ущерб.

Гидравлический разрыв пласта (ГРП) предполагает закачку жидкости под высоким давлением в скважины, пробурённые на тысячи футов вглубь пластов горных пород. Давление создаёт микроземлетрясения, которые разрушают породу, расширяя существующие или создавая новые трещины. «Цель — создать множество крошечных землетрясений, но иногда они оказываются крупнее, чем планировалось», — пояснил соавтор исследования Уильям Эллсворт.

Новая стратегия, отправной точкой которой является локальный риск ощутимых сотрясений, отличается от распространённой ныне практики управления сейсмичностью, связанной с ГРП, на основе магнитуды. В рамках системы, известной как «протокол светофора», операторы имеют зелёный свет, пока землетрясения остаются относительно слабыми. Более сильные сейсмические события могут потребовать корректировки или остановки работ. Магнитуда служит грубым индикатором возможного ущерба, но землетрясения одинаковой силы представляют разный риск из-за различий в плотности населения и геологических факторов, таких как глубина очага и свойства грунтов.

«Области, подобные Оклахоме, со зданиями, не рассчитанными на сильные сотрясения, или районы, где ожидается усиление колебаний из-за мягких грунтов, могут учесть потребности своих сообществ с помощью этого подхода», — отметил соавтор Джек Бейкер.

Исследователи разработали математические методы для учёта множества факторов риска, формирующих вероятность возникновения ощутимых сотрясений в конкретной локации, и преобразовали их в величины магнитуды. Это позволило создать руководство для разработки новых протоколов «светофора», которые по-прежнему используют магнитуду, но с гораздо большей адаптацией к местным условиям. «Если вы скажете мне, какая экспозиция есть в определённом районе, наш анализ может выдать пороговые значения для зелёной, жёлтой и красной зоны, хорошо обоснованные реальными рисками», — сказал ведущий автор Райан Шульц.

Анализ также позволяет, исходя из приемлемого уровня риска, рассчитать максимальную магнитуду землетрясения, которая сохранит риск на этом уровне или ниже. «Это проясняет, какие выборы делаются, и способствует диалогу между операторами, регуляторами и общественностью», — добавил Шульц. В целом авторы рекомендуют устанавливать порог для жёлтого сигнала примерно на две единицы магнитуды ниже красного, что, по их расчётам, приведёт к переходу с зелёного сразу на красный в 1% случаев.