水力压裂会引发地震,石油和天然气开采也会

新报告记录了与多种能源技术相关的地震活动

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地质学家和政治家们多年来一直在争论,利用水力压裂页岩以释放天然气是否会引发地震。最终,美国国家研究委员会今天发布的一项综合研究解决了这个问题:是的,水力压裂会引发地震。然而,与水力压裂作业相关的地震数量非常少;更多地震与传统的石油和天然气开采有关。

此外,水力压裂引起地震的最大风险并非来自钻探深层页岩或用加压水和化学物质对其进行压裂。相反,它来自将这些作业产生的废水回注到深层砂岩或其他地层中进行永久性处置,而不是将其储存在地表上的水箱或露天池塘中。今年一月,废水注入被认为是造成俄亥俄州扬斯敦最近发生的地震的原因,地震发生在圣诞节前夕和新年前夕,震级分别为里氏2.7级和4.0级。废水注入也常用于传统石油和天然气生产过程中。

美国国家研究委员会的报告《能源技术中诱发地震的可能性》记录了与各种地下能源技术相关的地震。然而,它没有确定地震可能发生的“频率”。报告将一些地震与传统油气井联系起来,尤其是在这些油井略微枯竭并注入水或气体以迫使剩余的、难以获得的燃料流出时。该报告还将地震与地热能(利用地下热蒸汽或水库)和所谓的增强型地热能(将水注入地下热岩,使其变成蒸汽)联系起来。还研究了两项相关技术:如前所述的废水注入,以及碳捕获与封存。迄今为止,全球只有一个碳封存项目,因此该技术的数据很少。该报告包含一张地图,显示了诱发地震的地点(如下)。


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圆圈表示由能源技术引起或“可能相关”的地震的位置。圆圈越大,地震越大。“二次采油”是指将流体注入地下以迫使石油或天然气从油井中流出。 来源:美国国家研究委员会

总的来说,基本上平衡了移除或注入流体量的技术,例如传统油井,比那些涉及净注入或抽取的的技术引起的地震事件更少。“两种失衡最严重的技术是碳捕获与封存和废水注入,”科罗拉多矿业学院经济地质学教授兼报告编写委员会主席默里·希茨曼在今天的新闻发布会上说。这两种技术增加了大面积的地下压力,因此更有可能遇到断层,这可能导致地震,希茨曼说。

该报告指出,增强型地热能也可能造成失衡。近年来,一些令人担忧的地震与地热作业有关,包括瑞士巴塞尔发生的3.4级地震,以及靠近加利福尼亚州圣罗莎被称为盖泽斯的作业区发生的较小地震。

委员会的工作受到了监管地下注入作业各个方面的联邦和州机构的推动,这些机构似乎没有什么标准数据或分析可以借鉴。委员会发现,最令人担忧的是,对于任何技术,都不存在一套行业“最佳实践”来最大限度地减少地震风险,这反过来又使监管机构难以制定合理的规则。委员会强烈建议能源公司与美国能源部合作,制定此类实践。它指出,最佳实践非常重要,因为所有迹象都表明,未来将发生越来越多的地下能源开采。

Mark Fischetti has been a senior editor at 大众科学 for 17 years and has covered sustainability issues, including climate, weather, environment, energy, food, water, biodiversity, population, and more. He assigns and edits feature articles, commentaries and news by journalists and scientists and also writes in those formats. He edits History, the magazine's department looking at science advances throughout time. He was founding managing editor of two spinoff magazines: 大众科学 Mind and 大众科学 Earth 3.0. His 2001 freelance article for the magazine, "Drowning New Orleans," predicted the widespread disaster that a storm like Hurricane Katrina would impose on the city. His video What Happens to Your Body after You Die?, has more than 12 million views on YouTube. Fischetti has written freelance articles for the New York Times, Sports Illustrated, Smithsonian, Technology Review, Fast Company, and many others. He co-authored the book Weaving the Web with Tim Berners-Lee, inventor of the World Wide Web, which tells the real story of how the Web was created. He also co-authored The New Killer Diseases with microbiologist Elinor Levy. Fischetti is a former managing editor of IEEE Spectrum Magazine and of Family Business Magazine. He has a physics degree and has twice served as the Attaway Fellow in Civic Culture at Centenary College of Louisiana, which awarded him an honorary doctorate. In 2021 he received the American Geophysical Union's Robert C. Cowen Award for Sustained Achievement in Science Journalism, which celebrates a career of outstanding reporting on the Earth and space sciences. He has appeared on NBC's Meet the Press, CNN, the History Channel, NPR News and many news radio stations. Follow Fischetti on X (formerly Twitter) @markfischetti

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