Исследование показало, что деятельность нефтяной промышленности, вероятно, спровоцировала сильное землетрясение в Альберте.

Новое исследование ученых из Стэнфордского университета показало, что одно из самых мощных землетрясений, когда-либо зарегистрированных в Альберте, Канада, вероятно, было вызвано нефтегазовой активностью.

30 ноября 2022 года землетрясение силой 5,6 балла потрясло отдаленный район Пис-Ривер на северо-западе Альберты, часть канадского региона нефтеносных песков. Хотя люди чувствовали дрожь на расстоянии более 400 миль, жители и предприятия не сообщали о травмах или повреждениях.

Энергетические регуляторы региона охарактеризовали землетрясение как природное тектоническое событие. Однако новый тщательный анализ, проведенный геофизиками из Стэнфорда, предполагает, что деятельность нефтяной промышленности, в частности, удаление сточных вод глубоко под землю, скорее всего, вызвала толчки. Три чуть меньших землетрясения снова произошли в том же районе 16 марта, менее чем в миле от прошлогоднего крупного землетрясения.

Исследователи уже давно связывают землетрясения с гидроразрывом пласта и сбросом сточных вод в других частях Альберты и Британской Колумбии, провинциях, расположенных между Канадскими Скалистыми горами. Новое исследование, опубликованное 23 марта в журнале Geophysical Research Letters , впервые связывает такое сильное землетрясение с деятельностью человека так далеко от горного хребта, в регионе, где промышленность сосредоточена на разработке нефтеносных песков, а не на добыче природного газа.

Результаты имеют последствия для безопасности текущих и будущих операций, связанных с энергетикой, таких как подземное хранение двуокиси углерода, чтобы помочь смягчить последствия изменения климата.

«Землетрясения такой же силы, как на реке Пис, могут быть разрушительными и даже смертельными, если они произойдут в более населенных районах», — сказал ведущий автор исследования Райан Шульц, который недавно защитил докторскую диссертацию. по геофизике в Стэнфордской школе устойчивого развития Дёрра. «Важно, чтобы мы понимали вовлеченную механику и то, как избежать большего количества таких событий».

«Землетрясение Пис-Ривер привлекло наше внимание, потому что оно произошло в необычном месте», — сказал соавтор Уильям Эллсворт, профессор геофизики и содиректор Стэнфордского центра индуцированной и триггерной сейсмичности. «Множество убедительных доказательств указывают на то, что это землетрясение было рукотворным».

Поиск виновного

За последние десятилетия ученые задокументировали сотни землетрясений, вызванных нефтегазовыми работами по всему миру, особенно в Соединенных Штатах. Для оценки причин землетрясения на реке Пис-Ривер команда из Стэнфорда и ее коллеги использовали хорошо зарекомендовавший себя подход, который учитывает детали и контекст сейсмических событий, включая местоположение, глубину, время, региональную историю фоновых землетрясений и записи о промышленной деятельности.

Операции в районе Пис-Ривер сосредоточены на добыче густой черной липкой нефти, известной как битум. Чтобы мобилизовать смолоподобное вещество для облегчения подъема на поверхность, рабочие закачивают под землю огромное количество горячей воды или растворителей, где они могут смешиваться с тяжелыми металлами, углеводородами и вредными химическими веществами. Самый экономичный способ избавления от этих сточных вод – их повторная закачка под землю. С тех пор, как в 1980-х годах в районе исследований Пис-Ривер начались операции по извлечению битума, около 40 000 олимпийских бассейнов (100 миллионов кубических метров) сточных вод были закачаны под землю.

Исследователи сравнили общедоступную информацию о деятельности по удалению сточных вод в Пис-Ривер с деформацией грунта, измеренной с помощью спутников и региональных сейсмических мониторов. «Правительство Альберты заслуживает похвалы за свою прозрачность в предоставлении публичного доступа к данным о производстве и утилизации», — сказал Эллсворт. В целом, результаты связывают частые небольшие землетрясения со сбросом сточных вод при добыче битума, произошедшим почти десятилетие назад, что также сильно влияет на сильное землетрясение в ноябре 2022 года.

Ключевым доказательством стали спутниковые наблюдения, показавшие резкий подъем земли на 3,4 сантиметра во время ноябрьского землетрясения. Это изменение высоты оказалось совместимым с сейсмическим движением вдоль ранее не задокументированной линии разлома — трещины между гигантскими блоками горных пород глубоко под землей, где происходит большинство землетрясений. Согласно исследованию, большой объем сбрасываемых сточных вод увеличил давление воды на разлом, ослабил его и сделал склонным к проскальзыванию.

Риск землетрясения в будущем

По словам Шульца, землетрясение на реке Пис-Ривер в 2022 году является «поучительной историей» для региона, где правительство и промышленность стремятся в ближайшие годы расширить производство водорода , а также улавливание и хранение углерода , продолжая удаление сточных вод из нефтеносных песков.

Один из предложенных подходов к производству водорода включает в себя разделение природного газа на водород и углекислый газ, затем улавливание CO ₂ и его сжатие в сверхкритическую жидкость для длительного хранения. «Переход на «голубой» водород потребует утилизации путем закачки беспрецедентных объемов сверхкритического диоксида углерода», — сказал Шульц. Как и сточные воды производства битума, закачка углекислого газа под землю может вызвать сейсмичность.

Исследователи из Стэнфорда надеются, что расширение сейсмического мониторинга на участках активной добычи нефти, в Пис-Ривер и других местах поможет ученым лучше понять, когда и как человеческая деятельность приводит к землетрясениям. Эллсуорт сказал: «Жизненно важно, чтобы мы понимали все аспекты наведенной сейсмичности, от основных физических механизмов до управления рисками».