Attività nel giacimento petrolifero di San Ardo nei pressi di Salinas, California, è stato collegato ai terremoti. Credito:Eugene Zelenko/Wikimedia, CC BY
Il modo in cui le aziende trivellano per petrolio e gas e smaltiscono le acque reflue può innescare terremoti, a volte in luoghi inaspettati.
Nel Texas occidentale, i tassi di terremoto sono ora 30 volte superiori a quelli del 2013. Gli studi hanno anche collegato i terremoti alle operazioni dei giacimenti petroliferi in Oklahoma, Kansas, Colorado e Ohio.
Si pensava che la California fosse un'eccezione, un luogo dove operazioni petrolifere e faglie tettoniche apparentemente coesistevano senza troppi problemi. Ora, una nuova ricerca mostra che l'attività sismica naturale dello stato potrebbe nascondere terremoti indotti dall'industria.
Come sismologo, Ho studiato i terremoti indotti negli Stati Uniti, Europa e Australia. Il nostro ultimo studio, rilasciato il 10 novembre, mostra come le operazioni sui giacimenti petroliferi della California stiano mettendo a dura prova le faglie tettoniche in un'area a poche miglia dalla faglia di Sant'Andrea.
Credito:la conversazione
Ondata sismica
I terremoti indotti dall'industria sono una preoccupazione crescente negli Stati Uniti centrali e orientali da oltre un decennio.
La maggior parte di questi terremoti sono troppo piccoli per essere sentiti, ma non tutti. Nel 2016, un terremoto di magnitudo 5.8 ha danneggiato edifici a Pawnee, Oklahoma, e ha portato i regolatori statali e federali a chiudere 32 pozzi di smaltimento delle acque reflue vicino a un guasto appena scoperto. I grandi terremoti sono rari lontano dai confini delle placche tettoniche, e l'Oklahoma ha subito tre terremoti di magnitudo 5 o superiore in un anno, come è successo nel 2016 era inaudito.
La frequenza dei terremoti dell'Oklahoma è diminuita con il calo dei prezzi del petrolio e la decisione dei regolatori di richiedere alle aziende di ridurre il volume di iniezione dei pozzi, ma ci sono ancora più terremoti lì oggi che nel 2010.
Negli ultimi anni nel Texas occidentale è emerso un modello familiare:tassi di terremoti in drastico aumento ben oltre il tasso naturale. Un terremoto di magnitudo 5 ha scosso il Texas occidentale a marzo.
Come funziona
Alla radice del problema del terremoto indotto ci sono due diversi tipi di operazioni di iniezione del fluido:fratturazione idraulica e smaltimento delle acque reflue.
La fratturazione idraulica comporta l'iniezione di acqua, sabbia e sostanze chimiche a pressioni molto elevate per creare percorsi di flusso per gli idrocarburi intrappolati in formazioni rocciose strette. Lo smaltimento delle acque reflue comporta l'iniezione di fluidi in formazioni geologiche profonde. Sebbene le acque reflue vengano pompate a basse pressioni, questo tipo di operazione può disturbare pressioni e sollecitazioni naturali su vaste aree, parecchi chilometri dai pozzi di iniezione.
Le faglie tettoniche sotto i giacimenti geotermici e petroliferi sono spesso in equilibrio precario. Anche una piccola perturbazione al sistema tettonico naturale, dovuta all'iniezione profonda di fluidi, per esempio, può causare lo scivolamento di faglie e innescare terremoti. Le conseguenze delle iniezioni di fluidi sono facilmente visibili in Oklahoma e Texas. Ma quali sono le implicazioni per altri luoghi, come la California, dove si trovano nelle immediate vicinanze faglie sismiche e giacimenti petroliferi?
Credito:US Geological Survey
Il rischio nascosto dei giacimenti petroliferi della California
La California offre un'opportunità particolarmente interessante per studiare gli effetti dell'iniezione di fluidi.
Lo stato ha un gran numero di giacimenti petroliferi, terremoti e tanti strumenti che rilevano anche piccoli eventi, e si pensava che fosse in gran parte esente da terremoti innaturali.
Il mio collega Manoo Shirzaei del Virginia Tech ed io ci siamo chiesti se i terremoti indotti potessero essere mascherati da terremoti naturali vicini e quindi non erano stati rilevati negli studi precedenti. Abbiamo condotto uno studio sismologico dettagliato del bacino di Salinas nella California centrale. L'area di studio si distingue per la sua vicinanza alla faglia di Sant'Andrea e perché i fluidi di scarico vengono iniettati a velocità elevate vicino alle faglie sismicamente attive.
Utilizzando immagini radar satellitari dal 2016 al 2020, Shirzaei ha fatto un'osservazione sorprendente:alcune regioni del bacino di Salinas si alzavano di circa 1,5 centimetri all'anno, poco più di mezzo pollice. Questo sollevamento è stato una prima indicazione che le pressioni dei fluidi sono sbilanciate in alcune parti del giacimento petrolifero di San Ardo. L'aumento della pressione del fluido nei pori della roccia allunga la matrice rocciosa circostante come una spugna che viene pompata piena d'acqua. L'espansione del giacimento risultante eleva le forze che agiscono sulle faglie tettoniche circostanti.
I dati satellitari mostrano che il terreno si solleva fino a 1,5 centimetri all'anno in alcune parti del giacimento petrolifero di San Ardo. La velocità in linea di vista (LOS-VEL), visto dal satellite, mostra quanto rapidamente la superficie del terreno si sta alzando. Credito:Thomas Goebel/Università di Memphis
Le sollecitazioni derivanti dall'iniezione di acqua possono innescare terremoti a diverse miglia dal pozzo stesso. I triangoli blu scalano con la velocità di iniezione di ciascun pozzetto. Credito:Thomas Goebel/Università di Memphis, CC BY-ND
Prossimo, abbiamo esaminato i dati sismici e abbiamo scoperto che l'iniezione di fluidi ei terremoti erano altamente correlati per oltre 40 anni. Sorprendentemente, questo si estendeva per 15 miglia dal giacimento petrolifero. Tali distanze sono simili alla grande impronta spaziale dei pozzi di iniezione in Oklahoma. Abbiamo analizzato il pattern spaziale di 1, 735 eventi sismici all'interno dell'area di studio e hanno riscontrato un raggruppamento di eventi vicino ai pozzi di iniezione.
Altre aree della California potrebbero avere una storia simile, e sono necessari studi più dettagliati per differenziare gli eventi naturali da quelli indotti.
Come ridurre il rischio terremoto
La maggior parte dei pozzi di smaltimento delle acque reflue e di fratturazione idraulica non portano a terremoti che possono essere avvertiti, ma i pozzi che danno problemi hanno tre cose in comune:
Sebbene il primo problema possa essere difficile da risolvere perché ridurre il volume dei fluidi di scarto richiederebbe una riduzione della quantità di petrolio prodotta, le posizioni dei pozzi di iniezione possono essere pianificate con maggiore attenzione. La sicurezza sismica delle operazioni petrolifere e del gas può essere aumentata selezionando formazioni geologiche scollegate da faglie profonde.
Questo articolo è stato ripubblicato da The Conversation con una licenza Creative Commons. Leggi l'articolo originale. 
