Землетрясения во время гидроразрыва связали с быстрой закачкой воды

Новое исследование группы ученых во главе с Мэттью Вайнгартеном (Matthew Weingarten) из Университета Колорадо в Боулдере показало, что быстрая закачка воды, используемой для гидроразрыва пластов при добыче сланцевой нефти и газа, может провоцировать землетрясения. Соответствующая работа

в

, ее содержание

Science News.

Группа Вайнгартена собрала данные по сейсмической активности за 2009-2014 годы по всем штатам США, включая те, что не были вовлечены в сланцевый бум. Затем ученые сравнили данные по точкам закачки в скважины воды, использованной при добыче газа и нефти, и по сейсмической активности в районах таких закачек. При этом была обнаружена устойчивая корреляция: чем выше была скорость закачки воды в те или иные скважины, тем выше была и вероятность последующего возникновения ощутимых толчков рядом с ними.

Вне зависимости от местонахождения скважины наибольшие шансы на появление толчков оказались не там, где скважин больше всего, и не там, где в них было закачано больше всего воды и пропантов. Самыми сейсмоопасными, согласно статистике группы Вайнгартена, являются те, куда закачивается более 300 000 баррелей воды в месяц – рядом с такой скважиной почти всегда происходят легкие толчки.

Ученые отмечают, что их выводы не распространяются на случай, когда воду используют для вытеснения нефти из пластов. В этом случае одна жидкость лишь замещала другую, поэтому общего повышения давления на горные породы не происходит, даже если закачка в единицу времени является достаточно большой. А вот при быстрой закачке воды, использованной для разрыва пласта, ситуация сильно отличалась. Давление, действующее на породы, резко повышалось, что приводило к распространению в сланцевых породах километровых трещин, и выходу из этих трещин газа.

С 2009 года в ряде штатов США начала резко расти частота землетрясений. Для Оклахомы, например, число заметных для населения толчков выросло с одного в 2009 году до более чем 300 в 2014 году. Чаще всего эти события связывают с учетверением за тот же период добычи сланцевого газа. Для получения этого ресурса широко применяют многостадийный гидроразрыв пластов, который с 1960-х годов известен потенциальной опасностью возникновения легких подземных толчков.

Сланцевый газ и сланцевая нефть добываются из горючих сланцев, где плотность жидких и газообразных углеводородов невелика. Чтобы повысить их выход из пород используется гидроразрыв пласта. Этот метод сводится к закачке большого количества воды в целевой пласт, что приводит к возникновению в нем трещины. По трещине газ или нефть выходят к забою скважины, откуда их выкачивают на поверхность. В то же время необходимость закачки большего количество воды под землю привела к учащению легких подземных толчков в ранее не сейсмоопасных зонах и попаданию метана в питьевую воду в целом ряде штатов.