Xiaowei Chen, profesor asistente de Mewbourne College of Earth and Energy de la Universidad de Oklahoma y un grupo de geocientíficos de la Universidad Estatal de Arizona y la Universidad de California, Berkeley, han creado un modelo para pronosticar la actividad inducida por terremotos a partir de la eliminación de aguas residuales después del petróleo y el gasproducción.
"En esta región del país, por cada barril de petróleo producido en el suelo, generalmente se extraen entre ocho y nueve barriles de agua de muchos pozos", dijo Chen.
La gran cantidad de agua genera un problema para los productores de petróleo, ¿qué hacer con ella?
También llamada salmuera, esta agua residual contiene sal, minerales y trazas de petróleo, por lo que es inutilizable para el consumo o con fines agrícolas y tiene un costo prohibitivo de tratar. Se elimina inyectándola nuevamente en la tierra, profundamente en formaciones rocosas porosas.
La inyección de aguas residuales puede causar terremotos, explicó Chen, y aunque la mayoría de los terremotos recientes en Oklahoma han sido pequeños, varios han superado 3.0 en la escala de Richter.
Chen y un equipo de investigadores, liderados por Guang Zhai y Manoochehr Shirzaei de ASU, y Michael Manga de UC Berkeley, se propusieron encontrar una manera de hacer que los terremotos inducidos en Oklahoma fueran predecibles y pequeños.
Su método, explicó Chen, fue "crear un modelo que correlacione el volumen de aguas residuales inyectadas con los cambios de estrés en las fallas cercanas y la cantidad de terremotos en esa área".
Encontrar la fórmula
Es difícil pronosticar la cantidad de actividad sísmica de la inyección de aguas residuales porque implica tener en cuenta numerosas variables :
El equipo abordó cada tema.
Chen y sus colegas investigadores estudiaron los parámetros de la hidrología del subsuelo: la rapidez con que el fluido se mueve dentro de las rocas porosas y la rapidez con que el fluido introducido cambia el estrés en el sótano del subsuelo. Esto es importante porque el sótano del subsuelo es la ubicación de los terremotos inducidos por Oklahoma.
Mientras que el equipo de ASU usó datos satelitales para determinar los parámetros de hidrología del subsuelo, Chen se centró en las distribuciones espaciales y temporales de los terremotos, y determinó los parámetros de hidrología al observar qué tan rápido los terremotos se alejan de las zonas de inyección. Al comparar ambos conjuntos de datos, los investigadores profundizaronaumentó la precisión de su modelo.
Resulta que el Grupo Arbuckle, una capa sedimentaria que se encuentra en la parte superior del sótano del subsuelo en las profundidades de la tierra, es especialmente permeable, permitiendo que la salmuera y, por lo tanto, los terremotos, se propaguen fácilmente.
"Cuando inyectamos salmuera en el Grupo Arbuckle a una profundidad de 1-3 kilómetros, puede transportarse a través de las rocas porosas, modificando las tensiones y causando terremotos en las fallas del sótano", dijo Chen.
A continuación, los investigadores pueden conectar la cantidad de líquido en el modelo. Al agregar el volumen de líquido inyectado en un área particular en su modelo, pueden determinar el estrés que colocará en esa región a medida que se propaga.
Teniendo en cuenta las variables de salmuera, los investigadores luego agregaron información sobre fallas preexistentes en los cálculos regionales. Cuanto más sepan los investigadores sobre un área en particular, más precisos serán los datos.
"Si vamos a operar en un área donde no tenemos ninguna sismicidad previa, será un poco difícil pronosticar con precisión", dijo Chen. "Pero al operar en un área nueva y tomar parámetros en tiempo real, operadores e investigadores deberían poder pronosticar el comportamiento futuro "
Resultados
Chen espera que al seguir los resultados de los modelos que ayudó a crear, los operadores de petróleo en el estado puedan crear nuevos protocolos para la cantidad de aguas residuales que se inyectarán y dónde.
Esto podría ayudar a prevenir grandes terremotos inducidos en Oklahoma. Chen no cree que los próximos protocolos pongan fin a la sismicidad inducida por completo, sino que ayudarán a limitar el tamaño y la velocidad del terremoto con un control de inyección restringido. Este método puede pronosticar la sismicidad inducida futura.
Chen prevé un protocolo similar a las alertas de tornados, una ventana de tiempo en la que se advierte a los habitantes de Oklahoma que pueden sentir temblores menores en una región del estado.
Según Chen, esta es un área donde los estrechos lazos de trabajo entre geocientíficos e ingenieros petroleros deberán ser aún más fuertes. Hasta ahora, su investigación ha despertado el interés de geocientíficos e ingenieros petroleros en la industria y la academia.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Oklahoma . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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