水力壓裂後的水流向哪裡與地震風險有關

除了生產石油和天然氣外，能源工業還生產大量的水，平均每桶石油生產10桶水。由奧斯丁德克薩斯大學領導的一項新研究發現，產出水儲存在地下的地方會影響誘發地震的風險。除了支持水處理和誘發地震之間的聯繫，這項研究還描述了有助於降低地震風險的因素。

這項研究發表在《地震研究快報》雜誌上。共同作者包括聖地亞哥州立大學助理教授Matthew Weingarten;凱爾·默里，俄克拉荷馬州大學的兼職教授;還有經濟地質局的研究員羅伯特·里德。研究人員發現，在地質構造內部儲存產出水所造成的壓力增加，增加了誘發地震的風險。在油井和區域範圍內，隨著注水量的增加，以及注水速度的增加，風險也會增加。研究人員特別關注了緻密油地區附近的儲水，包括巴肯、鷹福特和二疊紀頁岩地區，以及俄克拉何馬州的總體情況。俄克拉何馬州集中地區的地震活動性很強。研究人員發現，與地下水儲存有關的地震活動程度存在顯著差異。

例如，研究發現，在俄克拉何馬州，56%用於處理產出水的井可能與地震有關。其次是德克薩斯州南部的鷹福特頁岩，那裡20%的頁岩可能與地震有關。該研究報告說，不同水平的誘發地震活動除了其他原因外，還與水的管理方式和地下儲存地點有關。在俄克拉何馬州，人們傾向於將水儲存在深部地質構造中，而深部地質構造往往與斷層有關，斷層在受到壓力時可能引發地震，這增加了誘發地震的風險。在其他地區，水儲存在較淺的深度，這限制了潛在危險斷層的暴露。在傳統的能源生產中，水通常被注入生產石油和天然氣的儲層，從而穩定儲層內部的壓力。然而，水力壓裂過程中產生的水(緻密油地層中獲取能量的方法)無法返回，因為岩石孔隙太小，水無法注入到岩石中。這些水通常注入附近的地質構造，這會增加周圍岩石的壓力。

這些發現與俄克拉何馬公司委員會(OCC) 2015年發布的減輕地震活動性的指令相一致，該指令包括將深井的注入速率和區域注入量降低40%。這項研究證實，與2015年的峰值相比，這些變化導致2017年超過3.0級的地震數量減少了70%。默里說:「OCC所做的一切都得到了我們這篇文章的支持。」「他們做出的決定，他們發出的指令，都得到了我們發現的統計關聯的支持。」俄克拉荷馬州地震的減少表明地下管理措施可以影響地震風險。不過，斯坎倫說，這些變化可能會帶來權衡取捨。例如，淺層處理可能有助於降低地震風險，但較淺的存儲深度可能增加產出水污染上層含水層的風險。「沒有免費的午餐，」斯坎倫說。「你不斷地重複和做事情，但你必須不斷地觀察發生了什麼。」

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