Un subproducto de la producción de petróleo y gas es una gran cantidad de aguas residuales tóxicas llamadas salmueras. Los perforadores de pozos eliminan la salmuera inyectándola en formaciones rocosas profundas, donde su inyección puede causar terremotos. La mayoría de los terremotos son relativamente pequeños, pero algunos de elloshan sido grandes y perjudiciales
Sin embargo, predecir la cantidad de actividad sísmica de la inyección de aguas residuales es difícil porque involucra numerosas variables. Estas incluyen la cantidad de salmuera inyectada, la facilidad con que la salmuera puede moverse a través de la roca, la presencia de fallas geológicas existentes y las tensiones regionales en esasfallas
Ahora un equipo de geocientíficos liderados por la Universidad Estatal de Arizona, que trabaja bajo una subvención del Departamento de Energía, ha desarrollado un método para predecir la actividad sísmica a partir de la eliminación de aguas residuales. El área de estudio del equipo está en Oklahoma, un estado donde se ha llevado a cabo mucha actividad de frackingcon mucha inyección de aguas residuales, y donde ha habido varios terremotos inducidos que producen daños.
El documento del equipo que informa sus hallazgos apareció en el Actas de la Academia Nacional de Ciencias el 29 de julio de 2019.
"En general, los riesgos de terremotos aumentan con la actividad sísmica de fondo, y eso resulta de los cambios en el estrés de la corteza", dice Guang Zhai, científico investigador postdoctoral en la Escuela de Exploración de la Tierra y el Espacio de ASU e investigador asistente visitante en la Universidad de California, Berkeley. "Nuestro enfoque ha sido modelar la física de los cambios que resultan de la inyección de aguas residuales".
Zhai es el autor principal del artículo, y los otros científicos son Manoochehr Shirzaei, profesor asociado en la escuela, además de Michael Manga, de UC Berkeley, y Xiaowei Chen, de la Universidad de Oklahoma.
"La actividad sísmica se disparó en un área durante varios años después de que la inyección de aguas residuales se redujo considerablemente", dice Shirzaei. "Eso nos dijo que los métodos de predicción existentes eran inadecuados".
Volver a lo básico
Para abordar el problema, su equipo volvió a lo básico, observando cómo las cantidades variables de salmuera inyectada perturbaban las tensiones de la corteza y cómo estos provocan terremotos en una falla determinada.
"Los fluidos como la salmuera y el agua subterránea natural pueden almacenarse y moverse a través de rocas que son porosas", dice Zhai.
La clave fue construir un modelo basado en la física que combinara la capacidad de la roca para transportar salmuera inyectada y la respuesta elástica de la roca a la presión del fluido. Explica Shirzaei, "Nuestro modelo incluye los registros recopilados durante los últimos 23 años de salmuera inyectada en másde 700 pozos de Oklahoma en la formación Arbuckle "
Agrega que para hacer que el escenario sea realista, el modelo también incluye las propiedades mecánicas de las rocas en Oklahoma. El resultado fue que el modelo predijo con éxito los cambios en el estrés de la corteza que provienen de la inyección de salmuera.
Para el paso final, Shirzaei dice: "Utilizamos un modelo físico bien establecido de cómo comienzan los terremotos para poder relacionar las perturbaciones de estrés con la cantidad y el tamaño de los terremotos".
El equipo descubrió que el marco basado en la física hace un buen trabajo al reproducir la distribución de los terremotos reales por frecuencia, magnitud y tiempo.
"Un hallazgo interesante", dice Zhai, "fue que un pequeño cambio en la respuesta elástica de las rocas a los cambios en la presión del fluido puede amplificar el número de terremotos varias veces. Es un factor muy sensible".
Hacer la producción más segura
Si bien la inyección de aguas residuales puede causar terremotos, toda la producción principal de petróleo y gas crea una gran cantidad de aguas residuales que deben eliminarse, y la inyección es el método que utiliza la industria.
"Entonces, para hacer esto más seguro en el futuro", dice Shirzaei, "nuestro enfoque ofrece una forma de pronosticar terremotos causados por inyección. Esto proporciona a la industria una herramienta para administrar la inyección de salmuera después de las operaciones de fracturación hidráulica".
Conociendo el volumen de salmuera que se inyectará y la ubicación del pozo de eliminación, las autoridades pueden estimar la probabilidad de que se produzca un terremoto de un tamaño determinado. Dichas probabilidades se pueden utilizar para la evaluación del peligro de terremoto a corto plazo.
Alternativamente, dice el equipo, dada la probabilidad de que ocurra un terremoto de cierto tamaño, los operadores de petróleo y gas pueden administrar el volumen de salmuera inyectado para mantener la probabilidad de grandes terremotos por debajo de un valor elegido.
El resultado final, dice Zhai, "es que este proceso permitirá una práctica más segura, beneficiando tanto al público en general como a la industria energética"
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad Estatal de Arizona . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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