2008 年以前、オクラホマ州では年に 1 回程度の大きな地震が発生していました。 2014 年までに、その数は 1 日にほぼ 1 人に急増しました。この州だけではありません。科学者たちは、米国中部および東部で地震活動が天文学的に上昇していることを記録しており、これは、急成長中の石油とガスの生産から地下に汲み上げられた廃水に関連しています。現在、新しい研究は、量や深さなどの他の要因ではなく、液体の注入率が高いことが問題の原因である可能性があることを示唆しています.
1960 年代以来、地質学者は、流体注入が断層に沿って水圧を上昇させ、2 つの側面を押し離して地殻をそれに沿って滑らせることにより、地震を誘発できることを認識してきました。しかし科学者たちは、油井の運用のどの側面が最も重要なのか正確にはわかっていません.
これまで、ほとんどの研究は個々の地震と近くの井戸との関係に焦点を当ててきました。しかし、そのアプローチでは、地震に関連する井戸とそうでない井戸の違いを見つけるのが難しくなる可能性があると、マシュー・ウェインガルテン博士は言います。ボルダーにあるコロラド大学の学生であり、今週号の Science に掲載された新しい研究の主執筆者 . 「喫煙していない大多数の人々を見なければ、喫煙者が癌やその他の病気にかかる可能性が高いことを知ることはできません」と彼は言います.
Weingarten のチームは、米国中部および東部で操業しているすべての圧入井の最初の包括的なデータ セットをまとめました。彼らは、枯渇した貯留層から残留油を洗い流すために流体が注入される油回収の強化に使用される井戸と、従来の石油およびガスの抽出または水圧破砕 (フラッキング) からの廃水を処分するために使用される井戸の両方を調べました。
科学者たちは、廃棄井戸が地震に関連する可能性が 1.5 倍高いことを発見しましたが、この地域にははるかに強化された回収井戸があります。この関連性は、月間約 300,000 バレルを超える高い注入率で最も強くなりました。坑口の圧力、注入された流体の総量、基盤岩の近くに流体が注入されたかどうかなど、その他の潜在的に重要な要因は、地域規模では大きな違いをもたらさなかったようです、と研究者は言います.
彼らは、流体を急速に注入すると、ゆっくりと注入するよりも貯水池の圧力をより劇的に、より広い範囲で上昇させることにより、地震を誘発する可能性があると提案しています。圧力が上昇すると、すでに自然応力下にある近くの断層でスリップが発生する可能性が高くなります。コーネル大学の地震学者ケイティ・ケラネン氏は、「流体を注入する速度と拡散する速度のバランスを見ているのです」と述べています。これは、強化された石油回収に使用される井戸が地震を引き起こす可能性が低い理由を説明するでしょう.水が注入されるときに石油を汲み出すことは、圧力を抑えるのに役立ちます.
Weingarten は、チームの結果は、噴射率を制限することで地震の危険性が減少する可能性があることを示唆していると述べています。潜在的な関連性を示した以前の研究は、すでにいくつかの州に行動を起こすよう促しています。カンザス州では、規制当局が 3 月に、被害の大きかった 3 地域で注射率を下げるよう命令を出しました。それ以来、地震活動は沈静化しているように見える、とローレンスのカンザス地質調査所の暫定ディレクターであるレックス・ブキャナンは言うが、断言するには時期尚早である.
オクラホマ・コーポレーション・コミッションはまた、「信号機」システムを採用して、地震が発生しやすい井戸での注入を減らすか、停止するようオペレータに強制しました。 「これに対処するために私たちが利用できるすべてのオプションが検討されています」と、オクラホマシティのオクラホマ州石油・ガス保護部門の責任者であるティム・ベイカー氏は、先月発行された声明で述べました。
今週 Science Advances に掲載された別の新しい研究 、オクラホマ州の地震活動が、廃棄率が急上昇している地域で増加していることを発見しました。ただし、個々の井戸での注入率を下げることの利点については疑問が生じます。 「多数のウェルを隣り合わせに注入すると、1 つのウェルにそれらを合わせた量を注入した場合と同じ効果が得られる可能性があります」と、博士号を取得した Rall Walsh は述べています。カリフォルニア州パロアルトにあるスタンフォード大学の地球物理学の学生であり、研究の筆頭著者です。隣接する井戸の場合、問題は「どれだけ近いか」です、と彼は言います
また、ノースダコタ州、メキシコ湾岸、ミシガン盆地を含む国内の広い地域で、注入率の高い処分井があるにも関わらず、地震がほとんど起こらなかった理由も、新しい調査では説明されていません。カリフォルニア州メンローパークにある米国地質調査所の地球物理学者であるウィリアム・エルスワースは、流体がそこの岩盤に到達していないか、地殻のバックグラウンド応力レベルが低い可能性があると述べています。その理由を理解することは、事業者や規制当局が「おそらくプロジェクトが始まる前に、プロジェクトの危険性を評価する」のに役立つ可能性があります.
この新しい研究は、誘発地震という比較的新しい問題について、より多くの答えを提供する可能性のある作業の土台を整えます。コロラド州ゴールデンにあるコロラド鉱山学校の地質学者で、国立研究評議会の誘導地震活動に関する委員会の議長を務めたマレー・ヒッツマンは、「彼らが実際に理にかなった時間枠でそれを行ったことを非常に嬉しく思います」と述べています。 「これはすべて非常に速く起こっています。」
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