Em um artigo recém-publicado, Os geocientistas da Virginia Tech descobriram que a injeção de águas residuais rasas - não injeções de águas residuais profundas - pode conduzir a atividade de terremotos profundos em campos de produção de petróleo e gás não convencionais.

A salmoura é um subproduto tóxico das águas residuais da produção de petróleo e gás. Os perfuradores de poços descartam grandes quantidades de salmoura, injetando-a em formações subterrâneas, onde sua injeção pode causar terremotos, de acordo com Guang Zhai, um cientista pesquisador de pós-doutorado no Departamento de Geociências, parte da Virginia Tech College of Science, e um pesquisador assistente visitante da Universidade da Califórnia, Berkeley.

Os resultados aparecem na edição de 10 de maio da revista. Proceedings of the National Academy of Sciences . Juntando-se a Zhai no papel estão Manoochehr Shirzaei, um professor associado de geociências na Virginia Tech, e Michael Manga, professor e presidente do Departamento de Ciências da Terra e Planetárias de Berkeley. No estudo financiado pelo Departamento de Energia dos EUA, a equipe se concentrou na Bacia de Delaware, no oeste do Texas, um dos campos de hidrocarbonetos mais produtivos e não convencionais dos Estados Unidos.

Desde 2010, a bacia experimentou um aumento significativo na injeção de águas residuais rasas e sismicidade profunda generalizada, incluindo o recente evento de magnitude 5,0 perto de Mentone, Texas. A maioria dos terremotos foi relativamente pequena, mas alguns foram grandes e amplamente sentidos.

"É bastante interessante que a injeção acima da espessura, reservatório de xisto de baixa permeabilidade geral pode induzir um terremoto dentro do porão profundo, apesar de uma conexão hidráulica mínima, "Disse Zhai." O que descobrimos é que as chamadas tensões poroelásticas podem ativar falhas no porão, que se origina da injeção de fluido causando deformação da rocha. "

A poroelasticidade é a interação resultante entre o fluxo de fluido e as deformações sólidas dentro de uma formação porosa, aqui arenito. "Esta descoberta é significativa porque coloca as tensões poroelásticas no centro das atenções como a principal causa de terremotos em toda a bacia na Bacia, "disse Shirzaei, que também é membro do corpo docente afiliado do Virginia Tech Global Change Center.

Ainda, prever a quantidade de atividade sísmica da injeção de águas residuais é problemático porque envolve inúmeras variáveis, um dos quais é a profundidade de injeção, Zhai disse. Embora seja bem conhecido que o aumento da pressão do fluido devido à injeção profunda é a razão dominante para o recente aumento da sismicidade na região central e oriental dos Estados Unidos, ainda é questionável exatamente como as injeções superficiais causam terremotos.

Durante o estudo, a equipe observou como diferentes quantidades de salmoura injetada perturbaram as tensões crustais nas profundezas da Bacia do Delaware e como essas perturbações levam a terremotos em uma determinada falha. Adicionado Zhai, "Fluidos como salmoura e água subterrânea natural podem ser armazenados e se mover através de rochas porosas."

O trio usou análise de dados e modelagem de computador para imitar o grande volume de extração de fluido de reservatórios de xisto de mais de 1, 500 poços de produção de xisto durante 1993 a 2020, com 400 poços injetando salmoura em formações de arenito de 2010 a 2020. Para tornar o cenário realista, o modelo incluiu as propriedades mecânicas das rochas na Bacia do Delaware, Shirzaei disse.

A equipe descobriu que os terremotos em toda a bacia ocorrem principalmente onde o estresse profundo aumenta por causa da injeção rasa. Isso significa que há uma ligação causal entre terremotos profundos e injeção de fluido raso por meio de transferência de tensão elástica.

"A mudança de tensão profunda é sensível às propriedades de aquíferos rasos, especialmente a difusividade hidráulica, que descreve a facilidade de fluxo de fluido em meio poroso, "Disse Manga." Uma pergunta a fazer é por que algumas áreas que hospedam muitas injeções rasas não têm sismicidade. Nossa abordagem oferece uma maneira de investigar outros fatores significativos que controlam os terremotos induzidos. "

Além de intervenções humanas, as próprias configurações tectônicas também ajudam a predeterminar a magnitude e a probabilidade do terremoto, Shirzaei disse. Este estudo e trabalhos futuros fornecerão uma maneira viável de avaliar os riscos sísmicos induzidos, combinando fatores naturais e humanos. O objetivo final:minimizar os riscos do descarte de águas residuais durante a produção de gás natural até o longo prazo, tecnologias de energia renovável tornam-se disponíveis para todos.

"À medida que as futuras demandas de energia aumentam globalmente, lidar com a enorme quantidade de águas residuais coproduzidas continua sendo um desafio, e injeção rasa segura para descarte é mais econômica do que injeção profunda ou tratamento de água, "Disse Zhai." Esperamos que o mecanismo que encontramos neste estudo possa ajudar as pessoas a repensar as formas como os terremotos induzidos são causados, eventualmente ajudando a melhor entendê-los e mitigar seus riscos. "