La profondità dello strato roccioso che funge da sito di smaltimento per le acque reflue prodotte durante l'estrazione di petrolio non convenzionale svolge un ruolo significativo nel determinare se tale smaltimento inneschi i terremoti negli Stati Uniti, secondo un nuovo studio che dà uno sguardo ampio al problema.
La ricerca pubblicata su Lettere di ricerca sismologica dati rivisti sullo smaltimento delle acque reflue per i siti petroliferi in Oklahoma, Montana orientale, Dakota del Nord occidentale, Texas e Nuovo Messico.
I livelli di sismicità sono più alti in Oklahoma rispetto agli altri stati in parte perché le acque reflue vengono iniettate più in profondità nel terreno in Oklahoma, più vicino alla sottostante roccia seminterrata, secondo l'autore dello studio Bridget Scanlon dell'Università del Texas ad Austin e i suoi colleghi.
Anche il volume cumulativo di acque reflue iniettate nella terra in Oklahoma è superiore a quello delle altre aree produttrici di petrolio, e può anche essere collegato all'aumento dei tassi di sismicità nello stato, hanno concluso i ricercatori.
I risultati differiscono da uno studio precedente basato su dati nel medio continente, che non ha trovato una correlazione significativa tra il volume totale delle acque reflue smaltite, o tra profondità di iniezione, e aumento della sismicità. Il nuovo studio contiene ulteriori 3,5 anni di dati sul volume di iniezione e sulla sismicità in Oklahoma, però, e utilizza anche una nuova mappa della profondità della roccia nel seminterrato, disse Scanlon.
Produzione di petrolio statunitense non convenzionale, che estrae petrolio da scisti e rocce strette mediante fratturazione idraulica e pozzi orizzontali, è stato collegato a un aumento dei terremoti indotti dall'uomo in tutto il continente centrale degli Stati Uniti per quasi un decennio. Il principale motore di questo aumento della sismicità è l'iniezione di acque reflue prodotte dall'estrazione, che aumenta la pressione dei pori all'interno delle rocce e può influenzare lo stress lungo le faglie negli strati rocciosi selezionati per lo smaltimento.
La "tenuta" degli strati rocciosi che producono petrolio in questi siti significa che le acque reflue non possono essere iniettate di nuovo negli stessi strati, quindi le aziende hanno invece trovato "più sciolto, " strati rocciosi più permeabili in cui perforare pozzi di smaltimento.
Lo studio di Scanlon e colleghi ha esaminato i tassi di iniezione delle acque reflue, volumi di iniezione regionali cumulativi e vicinanza di iniezione alla roccia del seminterrato per i giochi di tight oil in Oklahoma, il dramma Bakken (Montana e North Dakota), l'opera teatrale di Eagle Ford (Texas) e l'opera teatrale Permiana (Texas e New Mexico).
Molti dei pozzi di smaltimento delle acque reflue in Oklahoma sono perforati in uno strato roccioso chiamato Arbuckle Formation, che si trova adiacente al seminterrato ed è molto più profondo degli strati rocciosi utilizzati per lo smaltimento nel Bakken, Eagle Ford e Permian suonano.
I pozzi perforati nell'Arbuckle drenano l'acqua nella formazione senza la necessità di pressione alla testa del pozzo, e la zona rocciosa è altamente permeabile, che lo rende un sito di smaltimento attraente, disse Kyle Murray, un coautore dello studio dell'Oklahoma Geological Survey. L'Arbuckle ha anche pozzi di estrazione solo "in poche piccole aree, quindi lo smaltimento non diminuisce la produzione di pozzi".
La facilità di utilizzo dell'Arbuckle come sito di smaltimento potrebbe essere uno dei motivi per cui i produttori di petrolio hanno scelto siti di smaltimento più profondi in Oklahoma rispetto alle altre regioni, "ma perforare pozzi meno profondi e smaltire in zone meno profonde in altri giochi può essere correlato all'economia. I pozzi più profondi sono molto più costosi e non sempre hanno successo, " Ha aggiunto.
Murray ha detto che gli operatori dei giacimenti petroliferi in queste altre regioni potrebbero anche conoscere gli studi che collegano l'aumento della sismicità in Oklahoma alla vicinanza dell'iniezione alla roccia del seminterrato, inducendoli a evitare lo smaltimento profondo nei loro siti.
I ricercatori hanno notato che i loro risultati sono coerenti con la ridotta sismicità documentata in Oklahoma dopo le direttive della Oklahoma Corporation Commission nel 2014 e 2016 per ridurre i tassi di iniezione e i volumi di iniezione regionali, nonché per tappare pozzi di smaltimento perforati nel seminterrato. Queste direttive hanno portato a una riduzione del 70% del numero di terremoti di magnitudo 3.0 o superiori nello stato nel 2017, rispetto al 2015.
Ci sono compromessi tra l'iniezione di acque reflue in strati rocciosi poco profondi rispetto a quelli profondi, notano i ricercatori. pozzi poco profondi, che spesso costano da due a tre volte meno dei pozzi più profondi e sembrerebbero innescare livelli più bassi di sismicità, potrebbero contaminare le falde acquifere con acqua salata o interferire con i pozzi di produzione di petrolio.
Scanlon e colleghi affermano che un modo per ridurre la quantità di iniezione complessiva di acque reflue potrebbe essere quello di riutilizzare le acque reflue per la fratturazione idraulica. "Il valore del riutilizzo dell'acqua prodotta per la fratturazione idraulica è simile alla reiniezione dell'acqua prodotta per le inondazioni nei giacimenti petroliferi convenzionali, per mantenere la pressione, " Ha detto Scanlon. "Il riutilizzo dell'acqua prodotta per la fratturazione idraulica ridurrebbe i problemi di approvvigionamento idrico e l'esaurimento dell'acqua ad esso correlato, e ridurrebbe anche lo smaltimento delle acque reflue e la relativa potenziale sismicità".
Questa strategia potrebbe funzionare meglio in luoghi in cui le acque reflue prodotte sono approssimativamente simili alle quantità necessarie per la fratturazione idraulica, però. Nell'Oklahoma, ad esempio, le operazioni di fratturazione idraulica utilizzerebbero solo il 10% della quantità di acque reflue prodotte.
