p Quando os humanos bombeiam grandes volumes de fluido para o solo, eles podem causar terremotos potencialmente prejudiciais, dependendo da geologia subjacente. Este tem sido o caso em certas regiões produtoras de petróleo e gás, onde águas residuais, frequentemente misturado com óleo, é eliminado injetando-o de volta no solo - um processo que desencadeou eventos sísmicos consideráveis ​​nos últimos anos. p Agora, pesquisadores do MIT, trabalhando com uma equipe interdisciplinar de cientistas da indústria e da academia, desenvolveram um método para gerenciar tal sismicidade induzida por humanos, e demonstraram que a técnica reduziu com sucesso o número de terremotos que ocorrem em um campo de petróleo ativo.

p Seus resultados, aparecendo hoje em Natureza , poderia ajudar a mitigar terremotos causados ​​pela indústria de petróleo e gás, não apenas da injeção de águas residuais produzidas com óleo, mas também aquele produzido a partir de fraturamento hidráulico, ou "fracking". A abordagem da equipe também pode ajudar a prevenir terremotos de outras atividades humanas, como o enchimento de reservatórios de água e aquíferos, e o sequestro de dióxido de carbono em formações geológicas profundas.

p “A sismicidade desencadeada é um problema que vai muito além da produção de petróleo, "diz o autor principal do estudo, Bradford Hager, o professor Cecil e Ida Green de Ciências da Terra no Departamento da Terra do MIT, Ciências Atmosféricas e Planetárias. "Este é um grande problema para a sociedade que terá de ser enfrentado se quisermos injetar dióxido de carbono na subsuperfície com segurança. Demonstramos o tipo de estudo que será necessário para fazer isso."

p Os co-autores do estudo incluem Ruben Juanes, professor de engenharia civil e ambiental no MIT, e colaboradores da Universidade da Califórnia em Riverside, a Universidade do Texas em Austin, Universidade de Harvard, e Eni, uma empresa multinacional de óleo e gás com sede na Itália.

p Injeções seguras

p Ambos os terremotos naturais e induzidos pelo homem ocorrem ao longo de falhas geológicas, ou fraturas entre dois blocos de rocha na crosta terrestre. Em períodos estáveis, as rochas de cada lado de uma falha são mantidas no lugar pelas pressões geradas pelas rochas circundantes. Mas quando um grande volume de fluido é repentinamente injetado em altas taxas, pode perturbar o equilíbrio de estresse de fluido de uma falha. Em alguns casos, esta injeção repentina pode lubrificar uma falha e fazer com que as rochas de ambos os lados escorreguem e desencadeiem um terremoto.

p A fonte mais comum de tais injeções de fluidos é o descarte de águas residuais da indústria de petróleo e gás que é trazido junto com o petróleo. Os operadores de campo descartam essa água por meio de poços de injeção que bombeiam continuamente a água de volta ao solo em altas pressões.

p “Há muita água produzida com o óleo, e que a água é injetada no solo, que causou um grande número de terremotos, "Hager observa." Então, por um tempo, regiões produtoras de petróleo em Oklahoma tiveram mais terremotos de magnitude 3 do que na Califórnia, por causa de toda essa água residual que estava sendo injetada. "

p Nos últimos anos, um problema semelhante surgiu no sul da Itália, onde poços de injeção em campos de petróleo operados pela Eni acionaram microssismos em uma área onde grandes terremotos de ocorrência natural já haviam ocorrido. A empresa, procurando maneiras de resolver o problema, procurou consolo de Hager e Juanes, ambos os principais especialistas em sismicidade e fluxos subterrâneos.

p "Esta foi uma oportunidade para obtermos acesso a dados sísmicos de alta qualidade sobre a subsuperfície, e aprender como fazer essas injeções com segurança, "Juanes diz.

p Projeto sísmico

p A equipe fez uso de informações detalhadas, acumulado pela empresa petrolífera ao longo de anos de operação no campo de petróleo Val D'Agri, uma região do sul da Itália que se encontra em uma bacia tectonicamente ativa. Os dados incluíam informações sobre o registro do terremoto da região, datando de 1600, bem como a estrutura das rochas e falhas, e o estado da subsuperfície correspondente às várias taxas de injeção de cada poço.

p Os pesquisadores integraram esses dados em um fluxo de subsuperfície acoplado e modelo geomecânico, que prevê como as tensões e deformações de estruturas subterrâneas evoluem como o volume de fluido de poro, como da injeção de água, alterar. Eles conectaram este modelo a um modelo mecânico de terremotos para traduzir as mudanças no estresse subterrâneo e na pressão do fluido em uma probabilidade de provocar terremotos. Eles então quantificaram a taxa de terremotos associados a várias taxas de injeção de água, e identificou cenários que provavelmente não desencadeariam grandes terremotos.

p Quando eles executaram os modelos usando dados de 1993 a 2016, as previsões de atividade sísmica combinadas com o registro do terremoto durante este período, validando sua abordagem. Eles então executaram os modelos adiante no tempo, até o ano de 2025, para prever a resposta sísmica da região a três taxas de injeção diferentes:2, 000, 2, 500, e 3, 000 metros cúbicos por dia. As simulações mostraram que grandes terremotos poderiam ser evitados se os operadores mantivessem as taxas de injeção em 2, 000 metros cúbicos por dia - uma vazão comparável a um pequeno hidrante público.

p Os operadores de campo da Eni implementaram a taxa recomendada da equipe no poço único de injeção de água do campo de petróleo ao longo de um período de 30 meses entre janeiro de 2017 e junho de 2019. Neste momento, a equipe observou apenas alguns pequenos eventos sísmicos, que coincidiu com breves períodos em que os operadores ficaram acima da taxa de injeção recomendada.

p “A sismicidade na região tem sido muito baixa nestes dois anos e meio, com cerca de quatro terremotos de 0,5 magnitude, ao contrário de centenas de terremotos, de até 3 magnitude, que aconteceram entre 2006 e 2016, "Hager diz.

p Os resultados demonstram que os operadores podem gerenciar com sucesso terremotos ajustando as taxas de injeção, com base na geologia subjacente. Juanes diz que a abordagem de modelagem da equipe pode ajudar a prevenir terremotos relacionados a outros processos, como a construção de reservatórios de água e o sequestro de dióxido de carbono - desde que haja informações detalhadas sobre a subsuperfície de uma região.

p "É necessário muito esforço para compreender o cenário geológico, "diz Juanes, quem nota isso, se o sequestro de carbono fosse realizado em campos de petróleo esgotados, "tais reservatórios podem ter esse tipo de história, informação sísmica, e a interpretação geológica que você pode usar para construir modelos semelhantes para sequestro de carbono. Mostramos que é pelo menos possível gerenciar a sismicidade em um ambiente operacional. E oferecemos um plano de como fazer isso. "

p Esta pesquisa foi apoiada, em parte, por Eni. p Esta história foi republicada por cortesia do MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), um site popular que cobre notícias sobre pesquisas do MIT, inovação e ensino.