Пермский бассейн в Западном Техасе является самым богатым регионом страны по производству энергии, на долю которого приходится более 40% национальной добычи нефти и около 15% добычи газа. Однако в последние годы производство энергии стало причиной землетрясений и других проблем, поскольку нефтяные и газовые операторы в настоящее время ежедневно утилизируют примерно 15 миллионов баррелей образующихся сточных вод. Эта соленая вода выходит на поверхность как побочный продукт производства энергии. Большая часть его утилизируется путем закачки обратно под землю.

Новая работа, опубликованная учеными из Техасского университета в Остине, представляет собой обобщение геологии Пермского бассейна с особым акцентом на бассейн Мидленд и его взаимодействие с закачиваемой водой с течением времени. В нем содержится более чем подробное объяснение проблемы - оно включает информацию, которую операторы нефтегазовой отрасли и регулирующие органы могут использовать в будущем для снижения сейсмичности и связанных с ней опасностей.

"В последнее время появилось много публикаций о тенденциях сейсмичности в Пермском бассейне, но никто еще по-настоящему не сделал шаг назад, задавшись вопросом: "Как разложить это на геологические и инженерные рамки, которые можно использовать, чтобы действительно понять, что происходит?", - сказал Профессор-исследователь Питер Хеннингс, главный исследователь Центра исследований нагнетания и сейсмичности (CISR). "Мы работаем над тем, чтобы обеспечить более целостное понимание воздействия закачки сточных вод с нефтяных месторождений в регионе Пермского бассейна, обеспечивая глубокую интеграцию геологических данных и информации для оценки тенденций и воздействия".

CISR, исследовательский центр при Бюро экономической геологии Школы геофизических наук университета Юта Джексона, исследует связь между сейсмической активностью и закачкой с 2016 года. Его научные разработки уже помогли снизить сейсмичность во многих частях Пермского бассейна.

Хеннингс является редактором нового исследования Пермского бассейна, состоящего из семи статей, которое было опубликовано в декабрьском номере бюллетеня AAPG (https://pubs.geoscienceworld.org/aapgbull/issue/108/12 ). Документы дополняют друг друга, предлагая высокоинтегрированное представление об источниках и схемах нагнетания, подземных резервуарах, разломах, повышении давления и землетрясениях. Геологические карты, модели давления и тенденции данных, опубликованные в статьях, могут помочь проинформировать операторов и регулирующие органы о том, какие районы и условия были проблемными в прошлом, и могут помочь в устранении проблем в будущем.

Доцент-исследователь Кэти Смит сказала, что команда CISR смогла обнаружить множество новых потенциально вызывающих землетрясения разломов в бассейне Мидленд, объединив сейсмические данные 2D и 3D с информацией, полученной в результате недавних землетрясений и горизонтальных скважин, пробуренных по всему району.

"В некоторых случаях они (скважины) отслеживают структурные изменения в недрах, и поэтому десятки тысяч горизонтальных скважин, пробуренных за последние 10 лет в этом бассейне, чрезвычайно полезны для наших усилий по картированию разломов", - сказала она.

Исследователи разделили недавнюю сейсмичность в Пермском бассейне на семь отдельных систем индуцированной сейсмичности. Смит сказал, что это важно, потому что каждая система имеет свои собственные уникальные геологические проблемы и проблемы сейсмичности. Например, в некоторых районах закачка сосредоточена глубоко в геологических формациях, что с большей вероятностью вызовет землетрясения, чем закачка в неглубокие геологические формации. Однако простой переход на неглубокую закачку сопряжен с другими проблемами. Повышение давления в зонах неглубокой закачки может затруднить бурение и потенциально повредить старые стволы скважин, что может привести к смешиванию добываемой воды с грунтовыми водами.

Исследователи ожидают, что добыча в Пермском бассейне сохранится примерно на текущем уровне в обозримом будущем, что сделает водоотведение долгосрочной проблемой. Исследователи CISR заявили, что понимание того, сколько порового пространства доступно в Пермском крае для удаления сточных вод, чрезвычайно важно для устойчивых нефтяных операций и охраны окружающей среды.

"Поровое пространство для закачки традиционно не рассматривалось как ресурс, которым необходимо эффективно управлять. Считалось, что это нечто такое, за чем нужно гоняться, чтобы заполнить", - сказал Смай. "Нам нужно переключить наше мышление на тот же подход, который используется для устойчивого производства, чтобы максимально увеличить пространство под давлением для последующей утилизации".