A difusão da pressão dos poros levou à microsismicidade no local de sequestro de carbono da bacia de Illinois, concluiu um estudo de modelagem
Crédito:Pixabay/CC0 Domínio Público A difusão da pressão dos poros gerada pelo dióxido de carbono injetado no subsolo em um local de armazenamento de carbono na Bacia de Illinois é a causa provável de centenas de microterremotos que ocorreram no local entre 2011 e 2012, de acordo com uma nova análise.
O estudo de modelagem publicado no Boletim da Sociedade Sismológica da América indica que a difusão de pressão ao longo das falhas existentes na rocha do embasamento poderia ter desestabilizado as falhas onde a microsismicidade - variando de Mw -2 a 1 - ocorreu, disse Ruben Juanes do MIT e colegas.
Existem algumas semelhanças entre CO2 injeção e injeção de águas residuais de operações de petróleo e gás, embora globalmente os volumes de águas residuais injetadas até agora excedam o de CO injetado2 . No entanto, a injeção de águas residuais induziu terremotos de tamanho pequeno a moderado em todo o mundo, tornando importante estudar como o CO2 a injeção produz sismicidade e se também pode induzir terremotos maiores.
As novas descobertas confirmam a importância de caracterizar falhas subterrâneas em locais selecionados para CO2 sequestro, observam os pesquisadores.
O primeiro período de injeção no Projeto Illinois Basin-Decatur (IBDP) ocorreu de novembro de 2011 a novembro de 2014, período durante o qual um milhão de toneladas de CO2 foram injetados a uma profundidade de 2 quilômetros no subsolo. Os pesquisadores se concentraram no primeiro ano de CO2 injeção no projeto.
A camada de injeção do IBDP é separada da rocha do embasamento por uma camada de arenito pouco porosa ou permeável, levando os pesquisadores a se perguntarem como o CO2 a injeção poderia ter atingido o porão e desencadear a sismicidade.
O modelo criado por Juanes e colegas mostra que as mudanças na pressão dos poros da rocha causadas pela injeção viajaram ao longo de falhas que conectavam a camada de injeção e o embasamento.
"Durante a injeção de fluido, a pressão dos poros aumenta no poço de injeção e se difunde para longe do poço devido à migração do fluido. Isso é análogo a como a temperatura 'se difunde' de áreas quentes para áreas frias", explicou Juanes.
“Como resultado deste aumento de pressão, a tensão efetiva sobre uma falha diminuirá, resultando na desestabilização da falha”.
A injeção de fluido também pode expandir a rocha, em um mecanismo denominado tensão poroelástica. A rocha em deformação pode levar a mudanças de tensão que desestabilizam ou estabilizam as falhas. No caso do IBDP, o efeito poroelástico estabilizou as falhas, descobriram Juanes e colegas.
A análise deles também sugere que as falhas que abrigaram os microterremotos estavam muito próximas de falhar antes do CO2 injeção. Caracterizar essas pequenas falhas – onde elas estão e quão próximas estão da falha – representa um desafio significativo para os projetos de sequestro de carbono, observou Juanes.
“O principal desafio é que os métodos de detecção remota dependem principalmente da propagação de ondas sísmicas através da superfície”, disse Josimar Silva, primeiro autor do estudo e pós-doutorado no MIT durante o projeto. "As ondas sísmicas atenuam-se rapidamente em distâncias distantes da fonte e, portanto, têm resolução limitada quando atingem as profundidades de interesse."
Uma forma de iluminar falhas menores em um local de armazenamento de carbono pode ser começar com injeção em pequena escala, acrescentou.
"CO2 injeção na Decatur é um bom exemplo. O primeiro período de injeção, aquele que analisamos no artigo, levou a centenas de microterremotos. O segundo período de injeção, que ocorreu em uma profundidade menor e não tão próximo do embasamento da falha, resultou em praticamente nenhuma sismicidade", disse Juanes.
Taxas de injeção em CO2 os projetos têm sido "muito, muito mais baixos" do que as taxas de injeção de águas residuais nas décadas de 2000 e 2010, disse Juanes, o que pode explicar por que a sismicidade induzida de tamanho moderado não foi observada em projetos de sequestro de carbono.
"Mas outra explicação é que, geralmente, uma melhor caracterização do subsolo foi feita para CO2 sequestro antes da injeção do que nos primeiros dias do descarte geológico de águas residuais, onde era comum injetar na rocha do embasamento, ou muito perto dela", acrescentou.
