地震可能成为水力压裂的显示器。在荷兰,欧洲最大的天然气田将在2030年因地震造成的房屋持续受损严重后关闭。在俄克拉荷马州,美国官员在地下注入废水后严重减少了运营,造成了 5 级以上的几次地震 - 比2.3级地震强了近180,000倍,这次地震导致英国水力压裂7年暂停。
虽然英国已恢复行动,但这种做法仍然是一个政治战场,以地震为中心。英国政府的水力压裂委员会委员Natascha Engel最近辞职,声称对于容忍地震的0.5级[不合理的低]幅度实际上是对禁止水力压裂的禁令。
另一方面,居民主要反对在家附近进行水力压裂。在英格兰北部的兰开夏郡(Lancashire)的一个水力压裂地点,人们担心财产和水井本身会受到损害,这显着降低了该地区的房价。
如果没有一种已知的机制,水力压裂可能导致地震超过一英里或两英里的钻井现场,运营商往往不承担此类地震的责任。然而,新的研究现在将远距离地震与水力压裂联系起来,提供证据表明,围绕地点的更大区域可能面临钻井作业的风险,而不是先前所证明的。这不仅是压裂的关键问题,也是清洁能源解决方案的关键问题。
地震滑动
水力压裂涉及将水,砂和化学品的高压混合物注入页岩层中以产生裂缝,打开通道,沿着该通道可以提取页岩中的截留气体。一旦这种废水达到其目的,它就可以重新用于其他地方的压裂注射。通过设计,不可避免地伴随废水处理和压裂的岩石破碎产生了小的,通常难以察觉的地震。
然而,偶尔注入压裂液或废水会导致自然存在的地质断层的运动 - 岩石中已经存在大的裂缝。这可以触发存储在故障中的负载能量的释放,这与滑雪者可以触发释放雪崩的方式非常相似。如果足够严重,由此产生的地震可能会对房屋造成破坏,威胁到当地社区。
其中一些地震发生在非常靠近压裂现场,但据报道其他地震距离50公里以内,因此很难保证周边地区的安全。
这项发表在“科学”杂志上的新研究向理解这一现象迈出了重要的一步。在浅层地质断层中进行试验,研究人员发现,将水泵入这些区域会导致沿着断层线的岩石缓慢滑动。这些“静音”运动在滑移的初始点没有产生地震,但是逐渐增加了对断层较远部分的压力,使得地震远离钻孔远远超过注入的流体可以到达的地震。
研究表明,通过这种机制,水力压裂可以引发数十公里外的地震。在俄克拉荷马州,水力压裂是一种惯例,数百万人面临财产损失的风险。
当然,这不是好消息 - 但评估问题是否可以解决的第一步是理解它。在确定水力压裂的合法性方面存在更广泛的争论,结果是确定水力压裂的关键安全问题是否能够得到解决的重要一步。
例如,我们可能很快就能够准确计算脆弱区域的范围,以及可能发生地震的时间尺度。能够向居民和当局提供可靠的信息将解决通常情绪激动的辩论中的未知问题,并允许所有参与者就是否应该允许水力压裂做出明智的决定。
清洁能源地震
重要的是要注意诱发地震的问题不仅仅是保留水力压裂。清洁能源和二氧化碳清除技术的几种潜在来源也容易引发地震。例如,大多数地热发电站将用于发电的热水重新注入地下,以防止水库干涸。干岩地热发电站还向深井注入高压水,从地核附近的裂隙岩石中提取热量,以类似于压裂的方式引发地震。
捕获的二氧化碳的地下储存 - 可能是支持向清洁能源过渡的关键 - 也可能引发地震。地震引起的人工二氧化碳储层破裂将使得将气体排出大气层以及给当地居民带来健康风险的代价高昂的努力无效 - 因此,了解如何管理此类风险对于开发此类技术至关重要。
仍然需要做很多工作,目前尚不确定是否有办法阻止地下流体注入引发地震。但至少,我们距离发现还有一步之遥。