3月5日研究繪制了由水力壓裂激活的斷層周圍的應(yīng)力變化
導(dǎo)讀借助稱為地震各向異性的現(xiàn)象，研究人員能夠在加拿大艾伯塔省水力壓裂引起的地震之前和期間觀察應(yīng)力變化。地震各向異性是指地震波速度的變化...
借助稱為地震各向異性的現(xiàn)象，研究人員能夠在加拿大艾伯塔省水力壓裂引起的地震之前和期間觀察應(yīng)力變化。
地震各向異性是指地震波速度的變化取決于波通過的巖石的“結(jié)構(gòu)”?？茖W(xué)家們?cè)诘卣鹧芯靠靾?bào)中總結(jié)說，加拿大站點(diǎn)的各向異性變化模式很可能是由流體注入過程中產(chǎn)生的拉伸水力裂縫網(wǎng)絡(luò)造成的。
德克薩斯大學(xué)奧斯汀分校的 Nadine Igonin 及其同事說，通過繪制各向異性變化圖，研究人員希望監(jiān)測(cè)水力壓裂引起誘發(fā)地震時(shí)發(fā)生的過程。
國(guó)際研究小組分析了在 300 次地震事件中觀察到的各向異性變化，這些地震事件記錄在由 98 個(gè)地震檢波站組成的密集地震陣列上，用于監(jiān)測(cè)艾伯塔省 Fox Creek 地區(qū) Duvernay 頁巖組的水力壓裂。該地區(qū)的水力壓裂產(chǎn)生了幾次誘發(fā)地震，包括在研究期間發(fā)生的 4.1 級(jí)地震。
“這個(gè)案例研究特別有趣，因?yàn)殡m然水力壓裂發(fā)生在 Duvernay 頁巖地層，但觀察到的地震活動(dòng)發(fā)生在水力壓裂帶上方 300 米的上覆 Wabamun 地層，”Igonin 解釋說。
“因此，關(guān)于水力壓裂如何設(shè)法重新激活到目前為止儲(chǔ)層單元上方的斷層，存在重要的未解決問題。”
地震檢波器陣列被埋在淺近地表井的底部，而不是通常用于地震監(jiān)測(cè)的更深的井下陣列?！拔覀兊难芯拷Y(jié)果需要對(duì)整個(gè)水力壓裂區(qū)域的各向異性變化進(jìn)行詳細(xì)監(jiān)測(cè)，這只能通過地表或近地表陣列來實(shí)現(xiàn)，監(jiān)測(cè)站分布在廣闊的區(qū)域，”伊戈寧說。
研究人員發(fā)現(xiàn)，在水力壓裂注入井周圍，地震各向異性強(qiáng)度在一些地區(qū)系統(tǒng)性地增加而在另一些地區(qū)系統(tǒng)地降低。然后，他們將觀察到的各向異性與不同過程引起的應(yīng)力變化模型進(jìn)行了比較，包括拉伸水力壓裂開口、現(xiàn)有斷層或裂縫上的微震事件以及抗震滑動(dòng)。
研究人員發(fā)現(xiàn)，各向異性變化最類似于在流體注入后形成的水力裂縫網(wǎng)絡(luò)的情況下觀察到的變化，特別是在這些裂縫的生長(zhǎng)因與該地區(qū)現(xiàn)有斷層相交而受到限制的情況下。
利用這些信息來評(píng)估 4.1 級(jí)斷層震源處的應(yīng)力變化，Igonin 及其同事的模型顯示出與地震前 24 小時(shí)斷層失效相關(guān)的顯著應(yīng)力變化。
伊戈寧說，隨著時(shí)間的推移，能夠解決這些類型的應(yīng)力變化，這可能是管理和減輕誘發(fā)地震活動(dòng)的有用信息，不僅在水力壓裂中，而且在廢水處理、碳儲(chǔ)存和增強(qiáng)地?zé)崮苌a(chǎn)中。
“我們已經(jīng)觀察到一系列不同的機(jī)制，這些機(jī)制通過注入來重新激活斷層，包括注入流體直接流入斷層，以及涉及通過地下的地質(zhì)力學(xué)傳遞的更復(fù)雜的影響，如本文所述，”她說。
“如果我們要制定更有效的策略來減輕誘發(fā)地震活動(dòng)，那么我們需要充分了解這些不同影響在重新激活地下斷層中的相對(duì)貢獻(xiàn)?！?/p>
