Los esfuerzos para detener los terremotos causados por los seres humanos al cerrar los pozos de inyección de aguas residuales que sirven a los campos adyacentes de petróleo y gas pueden simplificar demasiado el desafío, según un nuevo estudio de sismólogos de la Southern Methodist University, Dallas.
Los sismólogos analizaron una secuencia de terremotos en el Aeropuerto Internacional Dallas Fort Worth y descubrieron que a pesar de que la inyección de aguas residuales se detuvo después de un año, los terremotos continuaron.
La secuencia de terremotos comenzó en 2008, y la inyección de aguas residuales se detuvo en 2009. Pero los terremotos continuaron durante al menos otros siete años.
"Esto nos dice que la inyección de alto volumen, incluso si es por poco tiempo, cuando está cerca de una falla gravemente estresada, puede inducir una sismicidad duradera", dijo el sismólogo de SMU Paul O. Ogwari, quien desarrolló un método únicodel análisis de datos que arrojó los resultados del estudio.
Los terremotos pueden continuar incluso ahora, dijo Ogwari, cuyo análisis se extendió hasta 2015.
Los hallazgos del estudio indican que cerrar los pozos de inyección en reacción a los terremotos, como lo están haciendo algunos estados como Oklahoma y Arkansas, puede no tener el efecto deseado de detener de inmediato otros terremotos, dijo la sismóloga Heather DeShon, coautora del estudio.estudio y profesor asociado en el Departamento de Ciencias de la Tierra de SMU.
"La secuencia de terremotos de DFW comenzó en Halloween en 2008, antes de que las tasas de sismicidad de Oklahoma hubieran aumentado notablemente", dijo DeShon. "Este estudio revisa lo que técnicamente fue la primera secuencia moderna de terremotos inducidos en esta región y muestra que a pesar de las aguas residualesEn este caso, el inyector se apagó muy rápidamente, la actividad de inyección aún perturbó la falla, por lo que se generaron terremotos incluso siete años después ".
Ese fenómeno no es desconocido. Los sismólogos vieron ese tipo de respuesta a un terremoto por una erupción de terremotos inducidos por humanos en Colorado después de la inyección de aguas residuales durante la década de 1960 en el Rocky Mountain Arsenal cerca de Denver. De manera similar, en ese caso, la inyección se inició y se detuvo, pero los terremotos continuaron.
Tal posibilidad no se ha entendido bien fuera de los círculos científicos, dijo DeShon. Es miembro del equipo de sismología de SMU que ha estudiado y publicado extensamente sobre sus hallazgos científicos relacionados con la inusual avalancha de terremotos inducidos por humanos en el norte de Texas.
"La percepción es que si los inyectores de aguas residuales de petróleo y gas están conduciendo a esto, entonces debería cerrar los pozos de inyección", dijo DeShon. "Pero el estudio de Paul muestra que hay mucho que aprender sobre la física delproceso y monitoreando continuamente por años "
Ogwari, DeShon y el sismólogo de SMU Matthew J. Hornbach informaron los hallazgos en la revisión por pares Revista de Investigación Geofísica en el artículo "La secuencia del terremoto del aeropuerto de Dallas-Fort Worth: sismicidad más allá del período de inyección"
Los terremotos conocidos del aeropuerto DFW son más de 400
Los grupos de terremotos sin precedentes del Aeropuerto DFW fueron los primeros documentados en la historia del sistema geológico rico en petróleo de la región del norte de Texas conocido como la Cuenca de Fort Worth. Los terremotos también son la primera de múltiples secuencias en la cuenca vinculada a gran escalaeliminación subsuperficial de fluidos de desecho de operaciones de petróleo y gas.
Los terremotos del Aeropuerto DFW comenzaron en 2008, al igual que la inyección de agua residual de alto volumen de salmuera. La mayor parte de la actividad sísmica se produjo en los primeros dos meses después del inicio de la inyección, principalmente dentro de 0,62 millas, o 1 kilómetro, del pozo. OtrosLos grupos luego migraron más hacia el noreste del pozo durante los próximos siete años. Los terremotos se desencadenaron en una falla regional preexistente que tiene una tendencia de 3.7 millas, o 6 kilómetros, de noreste a suroeste.
Ogwari, un investigador postdoctoral en el Departamento de Ciencias de la Tierra Roy M. Huffington de SMU, analizó años de datos sísmicos existentes de la región para observar más profundamente la secuencia del Aeropuerto DFW, que totalizó 412 terremotos hasta 2015.
Al observar los datos de esos terremotos, Ogwari descubrió que habían continuado durante al menos siete años en 2015 a lo largo del 80% de la falla, a pesar de que la inyección se detuvo después de solo 11 meses en agosto de 2009.
La tasa de terremotos disminuyó, pero la magnitud nunca disminuyó
En otro hallazgo importante del estudio, Ogwari descubrió que la magnitud de los terremotos del Aeropuerto DFW no disminuyó con el tiempo, sino que se mantuvo estable. La magnitud varió de 0.5 a 3.4, y el mayor ocurrió tres años después de la inyección en elbien fue detenido.
"Lo que hemos visto aquí es que la magnitud es constante en el tiempo dentro de la falla", dijo Ogwari. "Esperamos ver los eventos más grandes durante la inyección o inmediatamente después de la inyección, seguidos de una descomposición abrupta. Pero en cambio estamosver la falla continúa produciendo terremotos con magnitudes similares a las que vimos durante la inyección "
Si bien la tasa de terremotos disminuyó: hubo 23 eventos al mes de 2008 a 2009, pero solo 1 evento al mes después de mayo de 2010, la magnitud se mantuvo igual. Eso indica que la falla no se cura por completo.
"No sabemos por qué es eso", dijo Ogwari. "Creo que esa es una pregunta que existe y que podría necesitar más investigación".
Se necesita más monitoreo para terremotos inducidos por humanos
Responder esa pregunta, y otras, sobre las características complejas y el comportamiento de fallas y terremotos, requiere un monitoreo más extenso de lo que es posible actualmente dado el financiamiento asignado para monitorear los terremotos.
Monitorear las fallas involucra estaciones ubicadas estratégicamente que "escuchan" y graban ondas de energía intensa que resuenan en el suelo, dijo DeShon.
La Cuenca de Fort Worth incluye la lutita Barnett, una importante formación geológica productora de gas, sobre la profunda formación Ellenberger utilizada para el almacenamiento de aguas residuales, que recubre una capa de sótano de granito. El antiguo sistema de fallas del aeropuerto se extiende a través de todas las unidades.
La fricción evitó que la falla se deslizara por millones de años, pero en 2008 altos volúmenes de aguas residuales inyectadas perturbaron la falla del aeropuerto. Eso causó que la falla se deslizara, liberando energía acumulada en las olas. Las olas más poderosas se sintieron comola tierra temblando
"Las ecuaciones físicas detalladas que relacionan los procesos de aguas residuales con los procesos de fallas aún son un poco cuestionables", dijo DeShon. "Pero, en general, la hipótesis preferida es que el fluido inyectado cambia la presión lo suficiente como para cambiar la relación entre la tensión descendente y la tensióntensiones horizontales, lo que permite que la falla se deslice ".
Los terremotos en el norte de Texas eran desconocidos hasta 2008, por lo que cuando comenzaron a sentirse, los sismólogos se apresuraron a instalar monitores. Cuando los terremotos se calmaron, las estaciones de monitoreo fueron retiradas.
"Tal como está ahora, perdemos el comienzo de los terremotos. Los monitores se retiran cuando los terremotos dejan de sentirse", dijo DeShon. "Pero este estudio nos dice que hay más que los terremotos 'sentidos'. Nosotrosnecesitamos saber cómo comienzan las secuencias y también cómo terminan. Si alguna vez vamos a entender lo que está sucediendo, necesitamos el principio, el medio y el final. No solo el medio, después de que se sienten ".
Método innovador aprovechado para estudiar la actividad sísmica
Los monitores que el equipo de SMU instaló en el aeropuerto DFW se eliminaron cuando la actividad sísmica parecía haber disminuido en 2009.
Ogwari planteó la hipótesis de que podría ver datos históricos de estaciones de monitoreo distantes aún en su lugar para extraer información y documentar la historia de los terremotos del Aeropuerto DFW.
Las estaciones distantes son parte de la red permanente de EE. UU. Monitoreada y mantenida por el Servicio Geológico de EE. UU. La más cercana está a 152 millas, a 245 kilómetros de distancia.
Las formas de onda del terremoto, como las huellas dactilares humanas, son únicas. Ogwari usó los datos de monitoreo de la estación local para entrenar el software para identificar terremotos DFW en las estaciones distantes. Ogwari tomó la huella digital de cada terremoto y buscó años de datos, correlacionando formas de onda de amboslas estaciones cercanas y regionales e identificaron los eventos del aeropuerto 412 DFW.
"Los terremotos son pequeños, de menos de magnitud tres", dijo DeShon. "Así que en las estaciones realmente distantes es como buscar una aguja en un pajar, separándolos de todos los otros pequeños terremotos que ocurren en todo Estados Unidos".
Cada ruta es única para cada terremoto, y los sismólogos registran el movimiento de cada ola hacia arriba y hacia abajo, de norte a sur y de este a oeste. A partir de ahí, Ogwari analizó la evolución de la sismicidad en la falla del aeropuerto DFW en el espacio y el tiempo. Fue capazpara ver los datos de los monitores distantes y encontrar actividad sísmica en el aeropuerto tan reciente como 2015.
"Los terremotos que ocurren cerca del espacio generalmente tienen un mayor grado de similitud", dijo Ogwari. "A medida que aumenta la distancia de separación, la similitud disminuye".
Para comprender el estrés en la falla, los investigadores también modelaron la ubicación y el momento de la presión en los poros de la roca a medida que el agua inyectada se infiltraba.
Para los diversos grupos de terremotos, los investigadores encontraron que la presión de poro aumentó a lo largo de la falla a velocidades variables, dependiendo de qué tan lejos estuvieran los grupos del pozo de inyección, la velocidad y el momento de la inyección, y la permeabilidad hidráulica de la falla.
El análisis mostró cambios de presión de poro en la falla del pozo de inyección donde comenzaron los terremotos en 2008; en la ubicación de los terremotos de mayo de 2010 a lo largo de la falla; y en el extremo norte de la sismicidad.
¿La falla del Aeropuerto DFW continuará resbalando y provocando terremotos?
"No lo sabemos", dijo Ogwari. "No podemos decir cuánto tiempo continuará. SMU y TexNet, la Red Sísmica de Texas, continúan monitoreando las fallas del Aeropuerto DFW y otras fallas en la Cuenca".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad Metodista del Sur . Original escrito por Margaret Allen. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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