石油成瘾,并非水力压裂,导致了2011年俄克拉荷马州地震

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本文发表于《大众科学》的前博客网络,并反映了作者的观点,不一定反映《大众科学》的观点


在过去几年中,美国通常平静的地区,如俄亥俄州和俄克拉荷马州,地震已经变得比以前频繁10倍以上。鉴于水力压裂技术的兴起——这是一种石油和天然气钻探技术,涉及使用高压水混合物在地下深处压裂页岩——人们通常会怀疑两者之间存在联系可能存在联系,但俄克拉荷马州有记录以来最大地震的真正罪魁祸首不是注入地下的东西,而是石油开采过程中产生的地表水:废水。

俄克拉荷马州长期以来受益于蓬勃发展的石油工业。石油生产的副作用之一是,大量的水会随着石油一起回流到地表。这种回流水必须进行处理,因为它掺杂了液体溶剂在地下深处长期停留期间吸收的各种污染物,从微量的放射性元素到大量的盐。

在俄克拉荷马州和美国大部分地区,此类废水(无论是石油还是天然气)最常见的埋葬地是地下回注井。在2011年11月5日开始,一系列强烈的地震席卷俄克拉荷马州中部乡村时,当地的石油生产商已经使用这种方法18年了。最大的地震震级为5.7级,远至密尔沃基都有震感,据称与向附近的旧油井注入更多废水有关。(尽管发生了地震,但那里的废水注入仍在继续。)


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根据3月26日在线发表于《地质学》杂志上的一项新研究,地震确实是由向旧油腔注水引起的,直到周围岩石承受的压力过大。记录显示,在多年来仅需少量压力即可倾倒废水之后,石油作业者最近不得不主动将水泵入旧井,以克服地下压力超过10倍的增长,压力峰值达到3.6兆帕,即每平方英寸525磅。来自俄克拉荷马大学、哥伦比亚大学和美国地质调查局的研究团队认为,这是因为泵入的废水体积已超过开采的石油体积。增加的压力随后导致岩石沿着一条已存在的断层(称为威尔泽塔断层)发生跳动。

类似的废水地震在过去几十年中从俄亥俄州到加利福尼亚州,甚至在国外都有发生。随着水力压裂开采石油和天然气的迅速扩张,废水产量不断增加,除非能找到新的处理方法,否则不受监管的向回注井倾倒废水可能会在其他地方导致类似的地震。或者可以要求石油和天然气运营商避免在已知断层附近倾倒废水。运营商还可以提供流体体积和他们在地下深处遇到的压力的记录——这可能是一个潜在的警告信号。如果这项新研究是正确的,那么发生在俄克拉荷马州布拉格附近的地震现在是记录中因流体注入而引起的最大地震。

尽管最近发生了地震,导致路面弯曲和14所房屋被毁,但威尔泽塔断层仍然承受着当地倾倒废水的压力。我们的化石燃料成瘾意味着有大量的废水需要处理,并且对于是否可以安全地将其倾倒在地下存在许多疑问。

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