Оклахомские землетрясения связаны с нефтегазодобычей, показало исследование

Геофизики из Стэнфорда определили механизм, ответственный за недавний всплеск сейсмической активности в некоторых районах Оклахомы. Это важный первый шаг к возможной остановке этих событий.

В новом исследовании, опубликованном в журнале Science Advances, профессор Марк Зобак и аспирант Ролл Уолш показали, что рост числа землетрясений в штате совпал с резким увеличением закачки солёных сточных вод в формацию Арбакл — осадочный слой на глубине около 7000 футов (более 2 км). Основным источником этих вод является не вода, используемая при гидроразрыве пласта, а так называемая попутная вода — солоноватая вода, естественным образом залегающая вместе с нефтью и газом. Её отделяют и обычно закачивают обратно в глубокие поглощающие скважины.

Результаты исследования стали важным фактором, повлиявшим на недавнее заявление Геологической службы Оклахомы (OGS) о том, что землетрясения «весьма вероятно» вызваны закачкой попутной воды в скважины, достигающие формации Арбакл или залегающих ниже слоёв.

Рост сейсмичности и её причины

До 2008 года в Оклахоме происходило одно-два землетрясения магнитудой 4 за десятилетие, но только в 2014 году их было 24. Учёные изучили три наиболее сейсмически активных района и обнаружили чёткую связь роста числа толчков с увеличением объёмов закачки. В контрольных зонах без значительной закачки такой рост отсутствовал. Анализ данных показал, что свыше 95% закачиваемых вод — это попутная вода от традиционной добычи, а не от операций гидроразрыва.

Объяснение временного лага и пространственного разрыва

Наблюдаемые задержки между пиком закачки и началом сейсмичности, а также удалённость эпицентров от скважин нашли объяснение в разработанной модели. Закачка повышает поровое давление в формации Арбакл, которая залегает непосредственно над кристаллическим фундаментом, где находятся разломы. Это давление распространяется по пласту, воздействуя на удалённые разломы, что объясняет временные лаги в месяцы или годы и пространственное смещение. Таким образом, деятельность человека значительно ускорила естественный, растянутый на тысячи лет, процесс накопления напряжений.

Возможные решения

Зная причину, можно искать способы остановить землетрясения. Одно из возможных решений — прекратить закачку в формацию Арбакл и вместо этого закачивать воду обратно в продуктивные пласты, например, в Миссисипский известняк, откуда она изначально поступает. Технология увеличения нефтеотдачи пластов, которая уже используется некоторыми компаниями, не приводит к росту сейсмичности. Однако даже при изменении практики землетрясения не прекратятся мгновенно из-за уже созданного и распространяющегося в недрах давления.