La profondità di un pozzo di fratturazione idraulica in Oklahoma, tra gli altri fattori, aumenta la probabilità che il fracking porti ad attività sismica, secondo un nuovo rapporto in Bollettino della Società Sismologica d'America .

I ricercatori sperano che i loro risultati, pubblicato come parte di un prossimo numero speciale della BSSA sulle osservazioni, meccanismi e pericoli della sismicità indotta, aiuterà gli operatori del petrolio e del gas e le autorità di regolamentazione nello stato a perfezionare le strategie di perforazione per evitare terremoti dannosi.

Durante la fratturazione idraulica, gli operatori dei pozzi iniettano un liquido in pressione in uno strato di roccia dopo aver perforato verticalmente e spesso orizzontalmente attraverso la roccia. Il liquido rompe - frattura - lo strato roccioso e consente al gas naturale o al petrolio di fluire più liberamente. Un numero crescente di studi suggerisce che questo processo può indurre un'attività sismica abbastanza grande da far sentire le persone, possibilmente aumentando le pressioni dei fluidi all'interno della roccia che alleviano lo stress sulle faglie e ne consentono lo scivolamento.

In uno strato roccioso esaminato nello studio BSSA, la probabilità che la fratturazione idraulica abbia innescato l'attività sismica è aumentata dal 5 al 50 percento e le operazioni si sono spostate da 1,5 a 5,5 chilometri (da 0,9 a 3,4 miglia) di profondità, i ricercatori hanno scoperto.

Sebbene gli esatti meccanismi che collegano la profondità del pozzo e la probabilità sismica siano ancora in fase di esame, Michael Brudzinski e colleghi suggeriscono che la sovrapressione dei fluidi intrappolati all'interno della roccia potrebbe essere importante.

"Più profondi sono gli strati rocciosi, più roccia sta seduta in cima a un pozzo, e questo aumenterà potenzialmente le pressioni del fluido in profondità, " ha detto Brudzinski, l'autore corrispondente dello studio della Miami University in Ohio.

L'Oklahoma è stato al centro di un drammatico aumento dell'attività sismica negli ultimi dieci anni, principalmente causati dalle compagnie petrolifere e del gas che iniettano acque reflue prodotte dalla perforazione di strati rocciosi più profondi. Però, uno studio del 2018 ha identificato luoghi nello stato in cui quantità significative di attività sismica erano collegate a quasi 300 pozzi di frattura idraulica.

La fratturazione idraulica è associata a un terremoto di magnitudo 4.6 in Canada e un terremoto di magnitudo 5.7 in Cina, sebbene i terremoti indotti dal fracking tendano ad essere di magnitudo inferiore a quelli causati dallo smaltimento delle acque reflue. Di conseguenza, operatori di petrolio e gas e regolatori vorrebbero saperne di più sul motivo per cui alcuni pozzi innescano attività sismica, e come adeguare le loro operazioni per prevenire terremoti dannosi.

Brudzinski e colleghi hanno scoperto il legame tra profondità e probabilità sismica nell'esame dei dati di 929 pozzi di fratturazione idraulica orizzontali e 463 verticali in Oklahoma. Gli scienziati hanno utilizzato dati pubblicamente disponibili sul volume iniettato nei siti dei pozzi, il numero di pozzi su una piattaforma di perforazione, che tipo di fluido è stato iniettato, e la profondità verticale del pozzo, tra le altre caratteristiche.

Il volume totale del liquido iniettato nei pozzi dell'Oklahoma non ha influenzato la probabilità di attività sismica vicino ai pozzi, una scoperta sorprendente che differisce da altri studi sulla sismicità indotta. Alcuni precedenti studi di fratturazione idraulica (e smaltimento delle acque reflue) mostrano un aumento dell'attività sismica all'aumentare del volume.

La maggior parte dei pozzi in questo studio sono pozzi singoli, però, e non più pozzi raggruppati su una piattaforma di perforazione, ha notato Brudzinski. In alcuni luoghi del Canada occidentale e del Texas, dove c'è un legame tra il volume iniettato e la sismicità, più pozzi su un pad sono più comuni.

"Quindi è lì che abbiamo iniziato a pensare che forse questa è la differenza tra ciò che vediamo nel nostro studio rispetto ad altri studi, " ha detto Brudzinski. "Stiamo proponendo che più pozzi che si iniettano uno accanto all'altro potrebbero essere il motivo per cui il volume è importante in quei casi, anche se dobbiamo studiarlo di più".

"Potrebbe essere che il volume conti ancora, ma più in modo cumulativo che per un dato bene, " ha aggiunto. "Un pozzo isolato con un grande volume potrebbe non avere un rischio [sismico] simile a quello di un pozzo di grande volume che si trova nelle immediate vicinanze di altri pozzi di grande volume".

I ricercatori hanno anche confrontato la probabilità di attività sismica nei pozzi in cui il liquido iniettato era un gel rispetto a "acqua liscia", acqua con aggiunta di sostanze chimiche per aumentare il flusso. Hanno trovato un livello inferiore di sismicità nelle operazioni di gel rispetto all'acqua liscia, sebbene la differenza non fosse statisticamente significativa come le altre tendenze.

Gli studi di simulazione suggeriscono che il gel più viscoso potrebbe non fluire fino all'acqua liscia, limitandone gli effetti sui guasti, ha detto Brudzinski.