Исследования связывают землетрясения с гидроразрывом пласта в центральных и восточных штатах США

Небольшие землетрясения в Огайо, Пенсильвании, Западной Вирджинии, Оклахоме и Техасе могут быть связаны с операциями по гидроразрыву пласта (ГРП) в этих регионах. К такому выводу пришли исследователи, представившие доклад на Ежегодном собрании Сейсмологического общества Америки (SSA) 2019 года.

Геофизик Майкл Брудзински из Университета Майами в Огайо и его коллеги идентифицировали более 600 небольших землетрясений (магнитудой от 2,0 до 3,8) в указанных штатах. Хотя такие события относительно редки по сравнению с сейсмичностью, вызванной закачкой сточных вод на нефтегазовых месторождениях центральной части США, они могут быть «недооценены». Изучение закономерностей, связанных с вероятностью индуцированной сейсмичности от ГРП, может помочь отрасли и регуляторам лучше управлять процессами бурения.

В восточной половине Огайо и других частях Аппалачского бассейна, где за последние два десятилетия резко выросла добыча природного газа, скважины ГРП распространены шире, чем нагнетательные скважины для сточных вод. Это отчасти связано с тем, что геологические пласты, содержащие углеводороды, здесь не такие влажные, как, например, в Оклахоме, что снижает объем образующихся сточных вод. Многочисленные скважины ГРП в восточном Огайо побудили ученых детально измотреть возможную связь мелких землетрясений с операциями по гидроразрыву.

Для обнаружения мелких, ранее пропущенных землетрясений ученые использовали метод многостанционного шаблонного сопоставления, который сканирует сотни сейсмических сигналов в поисках совпадений с «отпечатком» известных событий. Это позволило сопоставить более полный каталог землетрясений с данными о времени и месте проведения операций ГРП. Сейсмичность, связанная с ГРП, имеет характерный паттерн. «Сейсмическая сигнатура ГРП на временной шкале выглядит как всплески активности — сотни или тысячи событий за несколько дней или недель, а затем снова наступает затишье. С закачкой сточных вод такой паттерн обычно не наблюдается», — пояснил Брудзински.

Исследователи также анализируют, как различные переменные влияют на вероятность землетрясений, вызванных ГРП. «Наиболее яркой выявленной тенденцией для нас стала корреляция с глубиной скважины, которая оказалась более тесно связана с вероятностью сейсмичности, чем мы ожидали», — отметил ученый. Решающую роль играет не столько близость к кристаллическому фундаменту и зрелым разломам, сколько явление сверхдавления (overpressuring) — высокого пластового давления в глубоко погребенных породах.