Pequenos terremotos em locais de fraturação podem ser indicadores precoces de tremores maiores que virão
p Uma sonda de perfuração no jogo de gás de xisto de Fayetteville no Arkansas. A área foi abalada por terremotos em 2010 e 2011 após injeções de águas residuais de operações de gás natural em poços subterrâneos profundos. Crédito:Bill Cunningham / USGS
p Os geocientistas de Stanford desenvolveram uma maneira de detectar milhares de desmaios, terremotos perdidos anteriormente provocados por fraturamento hidráulico, ou "fracking". p A técnica pode ser usada para monitorar atividades sísmicas em operações de fracking para ajudar a reduzir a probabilidade de maior, potencialmente prejudiciais à ocorrência de terremotos, de acordo com o novo estudo.
p "Esses pequenos terremotos podem agir como canários em uma mina de carvão, "disse o co-autor do estudo William Ellsworth, um professor (pesquisa) de geofísica na Escola da Terra de Stanford, Energia e Ciências Ambientais. “Quando acontecem, eles devem ser vistos como indicadores de advertência das condições subterrâneas que podem levar a terremotos maiores. "
p O fraturamento hidráulico envolve a injeção de fluido de alta pressão no subsolo para quebrar rochas abertas e liberar o gás natural aprisionado em seu interior. À medida que as rochas racham, eles produzem minúsculos terremotos que eram tipicamente pequenos demais para serem detectados - até agora.
p "Em nosso estudo, você pode realmente ver terremotos individuais ocorrendo próximo à seção de um poço que está sendo fraturado, "disse a estudante de doutorado de Stanford Clara Yoon, autor principal do estudo publicado no
Journal of Geophysical Research .
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Terremotos de Arkansas
p Em outubro de 2010, residentes próximos a um campo de gás natural do Arkansas foram abalados por um terremoto de magnitude 4 que foi seguido por duas réplicas maiores em fevereiro de 2011.
p Os cientistas dizem que esses grandes terremotos foram causados por injeções de águas residuais de locais de fraturamento hidráulico em poços subterrâneos profundos, e não por operações de fraturamento hidráulico mais próximas da superfície.
p "Estes foram alguns dos primeiros terremotos relacionados ao desenvolvimento de gás de xisto a chamar a atenção nacional, "Ellsworth disse.
p Terremotos de magnitude 4 e superior subsequentemente sacudiram Oklahoma, Texas e outros estados produtores de gás e petróleo.
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Mineração de dados
p Usando um algoritmo de mineração de dados avançado desenvolvido por Yoon e seus colegas, a equipe de Stanford conduziu uma análise retrospectiva da atividade sísmica no Arkansas antes do evento de magnitude 4. O algoritmo usa o reconhecimento de padrões de terremotos para gerar registros detalhados de sismicidade.
p Pequenos terremotos (estrelas amarelas) podem ser induzidos durante o fraturamento hidráulico quando fluido de alta pressão (setas azuis) é bombeado para poços horizontais para quebrar camadas de rocha contendo gás natural. Terremotos (estrelas verdes) também podem ser induzidos pelo descarte de águas residuais de operações de gás e petróleo em poços verticais profundos. Hora extra, a camada de descarte migra para longe do poço (setas verdes tracejadas), falhas preexistentes desestabilizadoras. Crédito:Clara Yoon
p A análise rastreou eventos sísmicos gerados em poços de produção que utilizaram fracking e em poços de eliminação de águas residuais mais profundos nas proximidades.
p "Estávamos interessados em como a sequência que levou ao terremoto de magnitude 4 começou, "Yoon disse." Analisamos o período mais antigo de atividade sísmica em 2010, de 1 ° de junho a 1 ° de setembro, quando a injeção de águas residuais estava apenas começando. "
p Quando Yoon executou o algoritmo neste conjunto de dados, ela descobriu mais de 14, 000 pequeno, terremotos não relatados anteriormente. Ao comparar o tempo e a localização dos tremores com os dados de injeção de fluido fornecidos pelo estado de Arkansas, Yoon conseguiu demonstrar que a maioria dos terremotos foi resultado direto das operações de fracking em 17 dos 53 poços de produção.
p "Isso foi uma surpresa, "disse o co-autor Gregory Beroza, o professor de geofísica Wayne Loel em Stanford. "Foi pensado, e pensamos, que os primeiros terremotos nesta área estavam relacionados à injeção de águas residuais. Mas descobrimos que a maioria foi causada por fraturamento hidráulico. "
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Terremotos persistentes
p Muitos dos terremotos induzidos por fracking também foram maiores e mais persistentes do que o esperado - propriedades incomuns indicando problemas potenciais à frente.
p Os terremotos gerados pelo fracking normalmente não ultrapassam a magnitude 0. Isso é equivalente à quantidade de energia liberada quando uma caixa de leite atinge o chão após cair de um balcão.
p Mas vários terremotos observados no estudo foram de magnitude 1, que é 31 vezes mais forte do que um terremoto de magnitude 0. Alguns estavam acima da magnitude 2, que é 1, 000 vezes mais forte do que magnitude 0.
p A maioria dos terremotos induzidos por fracking ocorre perto do poço e se dissipam rapidamente. Mas alguns dos terremotos do Arkansas foram localizados longe do poço e continuaram semanas após o término das operações de fraturamento hidráulico.
p "Ficamos particularmente surpresos com o tamanho e a persistência da sismicidade, "Ellsworth disse." Quando os terremotos durante as operações de fracking são maiores do que o esperado e persistem por semanas, indica um alto nível de estresse nessa área. Falhas sob alta tensão são instáveis e podem escorregar, provocando terremotos maiores. "
p O fato de que o fraturamento hidráulico perto de poços de águas residuais induziu milhares de terremotos - muitos, muito grande e durando muito tempo - era uma bandeira vermelha que as condições de estresse mais profundas também estavam preparadas para criar a instabilidade que desencadeou terremotos maiores, ele adicionou.
p “Queremos encorajar o monitoramento sísmico contínuo antes do início das operações de fraturamento hidráulico, enquanto estão em andamento e depois que terminam, "Beroza disse." O algoritmo desenvolvido por Clara oferece uma solução eficiente, método econômico para obter mais informações dos dados existentes, para que no futuro possam ser tomadas decisões informadas que reduzam a chance de terremotos maiores acontecerem. "