Часть серии о |
Землетрясения |
---|
Под индуцированной сейсмичностью обычно понимаются незначительные землетрясения и толчки, вызванные деятельностью человека, которая изменяет напряжения и деформации в земной коре . Большая часть индуцированной сейсмичности имеет низкую величину . На некоторых участках регулярно происходят более крупные землетрясения, например на геотермальной станции Гейзеры в Калифорнии, на которой в среднем с 2004 по 2009 год происходило в среднем два события M4 и 15 событий M3. [1] База данных антропогенных землетрясений ( HiQuake ) документирует все зарегистрированные случаи индуцированных землетрясений сейсмичность предложена на научных основаниях и является наиболее полным сборником в своем роде. [2] [3]
Результаты продолжающегося многолетнего исследования индуцированных землетрясений, проведенного Геологической службой США (USGS), опубликованные в 2015 году, показали, что большинство значительных землетрясений в Оклахоме, таких как землетрясение в Эль-Рино в 1952 году, могло быть вызвано глубоким закачиванием отходов. вода в нефтяной промышленности. Огромное количество сейсмических событий в штатах, таких как Оклахома, вызвано увеличением объема закачки. [4] «Частота землетрясений в последнее время заметно возросла во многих районах Центральной и Восточной США (CEUS), особенно с 2010 года, и научные исследования связывают большую часть этой повышенной активности с закачкой сточных вод в глубокие скважины для захоронения». [5] [6] [7] [8] [9] [10]: 2 [11]
Индуцированная сейсмичность также может быть вызвана закачкой двуокиси углерода на этапе хранения при улавливании и хранении углерода, целью которого является улавливание углекислого газа, захваченного при производстве ископаемого топлива или других источников в земной коре, в качестве средства смягчения последствий изменения климата. Этот эффект наблюдался в Оклахоме и Саскачеване. [12] Несмотря на то, что безопасные методы и существующие технологии могут использоваться для снижения риска наведенной сейсмичности из-за закачки диоксида углерода, риск все же остается значительным, если хранилище имеет большие размеры. Последствия наведенной сейсмичности могут нарушить существовавшие ранее разломы в земной коре, а также нарушить целостность герметичности мест хранения. [13]
Сейсмическая опасность от индуцированной сейсмичности может быть оценена с использованием аналогичных методов , как для естественной сейсмичности, хотя учет нестационарной сейсмичности. [14] Похоже, что землетрясения, вызванные индуцированными землетрясениями, аналогичны тем, которые наблюдаются при естественных тектонических землетрясениях, [15] [16], хотя необходимо учитывать различия в глубине разрыва. Это означает, что можно использовать модели движения земли, полученные из записей естественных землетрясений, которых в базах данных о сильных движениях часто больше [17], чем данных индуцированных землетрясений. Впоследствии может быть проведена оценка риска с учетом сейсмической опасности и уязвимости.подверженных риску элементов (например, местного населения и строительного фонда). [18] Наконец, риск может, по крайней мере теоретически, быть уменьшен либо за счет модификации опасности [19] [20], либо за счет уменьшения подверженности или уязвимости. [21]
Существует много способов возникновения индуцированной сейсмичности. В 2010-х годах были обнаружены или подозревались в том, что некоторые энергетические технологии, которые нагнетают или извлекают жидкость из Земли , такие как добыча нефти и газа и разработка геотермальной энергии, вызывают сейсмические явления. Некоторые энергетические технологии также производят отходы, с которыми можно обращаться путем захоронения или хранения путем закачки вглубь земли. Например, сточные воды от добычи нефти и газа и углекислый газ от различных промышленных процессов могут обрабатываться посредством подземной закачки. [ необходима цитата ]
Этот раздел требует дополнительных ссылок для проверки . ( Январь 2021 г. ) |
Столб воды в большом и глубоком искусственном озере изменяет напряжение на месте вдоль существующего разлома или трещины. В этих коллекторах вес водяного столба может значительно изменить напряжение в нижележащем разломе или трещине за счет увеличения общего напряжения за счет прямой нагрузки или уменьшения эффективного напряжения за счет увеличения порового давления воды. Это значительное изменение напряжения может привести к внезапному движению вдоль разлома или трещины, что приведет к землетрясению. [22]Сейсмические явления, вызванные пластом, могут быть относительно большими по сравнению с другими формами индуцированной сейсмичности. Хотя понимание сейсмической активности, вызванной резервуаром, очень ограничено, было отмечено, что сейсмичность, по-видимому, возникает на плотинах высотой более 330 футов (100 м). Дополнительное давление воды, создаваемое большими резервуарами, является наиболее приемлемым объяснением сейсмической активности. [23] Когда резервуары наполняются или опорожняются, индуцированная сейсмичность может возникнуть немедленно или с небольшой временной задержкой.
Первый случай сейсмичности, вызванной водохранилищем, произошел в 1932 году на плотине Уэд-Фодда в Алжире .
6,3 величины 1967 Koynanagar землетрясение произошло в штате Махараштра , Индия с ее эпицентра , прогнозированием и афтершоков расположены вблизи или под резервуаром Koyna плотины . [24] 180 человек погибли и 1500 получили ранения. Последствия землетрясения ощущались в 140 милях (230 км) от Бомбея с толчками и отключениями электроэнергии.
Во время создания плотины Ваджонт в Италии во время ее первоначального заполнения были зарегистрированы сейсмические толчки. После того, как в 1963 году оползень почти заполнил водохранилище, вызвав массивное наводнение и около 2000 смертей, он был осушен, и, следовательно, сейсмическая активность практически прекратилась.
1 августа 1975 года землетрясение магнитудой 6,1 в Оровилле , штат Калифорния , было связано с сейсмичностью, вызванной недавно построенной и заполненной большой плотиной земляного засыпания и водохранилищем .
Примером может служить заполнение плотины Каце в Лесото и Нурекской плотины в Таджикистане . [25] В Замбии , Кариб озеро может спровоцировать подобные эффекты.
Сычуань землетрясения 2008 , в результате чего около 68000 смертей, это еще один из возможных примеров. Статья в Science предположила, что строительство и заполнение плотины Зипингпу могло спровоцировать землетрясение. [26] [27] [28]
Некоторые эксперты опасаются, что плотина « Три ущелья» в Китае может вызвать увеличение частоты и интенсивности землетрясений. [29]
Горные работы влияют на напряженное состояние окружающего массива горных пород, часто вызывая наблюдаемые деформации и сейсмическую активность . Небольшая часть событий, связанных с добычей полезных ископаемых, связана с повреждением горных выработок и представляет опасность для горняков. [30] Эти события известны как рок - всплески в сложном горно роке , или удары в подземной добыче угля. Склонность шахты к разрыву или ударам зависит в первую очередь от глубины, метода добычи, последовательности и геометрии добычи, а также свойств материала окружающей породы. Многие подземные рудники с твердыми породами используют сети сейсмического мониторинга, чтобы управлять рисками прорыва и руководить методами ведения горных работ. [31]
Сейсмические сети зарегистрировали множество сейсмических источников, связанных с добычей полезных ископаемых, включая:
Известно, что закачка жидкостей в скважины для захоронения отходов, чаще всего при сбросе пластовой воды из нефтяных и газовых скважин, вызывает землетрясения. Эта вода с высоким содержанием соли обычно закачивается в скважины для сброса соленой воды (SWD). Возникающее в результате увеличение подповерхностного порового давления может вызвать движение по разломам, что приведет к землетрясениям. [37] [38]
Один из первых известных примеров был из Арсенала Скалистых гор , к северо-востоку от Денвера . В 1961 году сточные воды были закачаны в глубокие пласты, и позже выяснилось, что это вызвало серию землетрясений. [39]
2011 Оклахома землетрясения вблизи Праги , магнитудой 5,8, [40] произошло после 20 лет инъекционной сточных вод в пористых глубинных пластах при увеличении давления и насыщения. [41] 3 сентября 2016 г. еще более сильное землетрясение с магнитудой 5,8 произошло недалеко от Пауни, Оклахома , за которым последовали девять афтершоков с магнитудой 2,6 и 3,6 в течение 3 + 1 ⁄ 2 часа. Тремор ощущался даже в Мемфисе, Теннесси , и Гилберте, Аризона . Мэри ФоллинГубернатор Оклахомы объявил местную чрезвычайную ситуацию, и постановление о закрытии местных скважин для захоронения было отдано Комиссией корпорации Оклахомы. [42] [43] Результаты продолжающегося многолетнего исследования индуцированных землетрясений Геологической службой США (USGS), опубликованные в 2015 году, показали, что большинство значительных землетрясений в Оклахоме, таких как землетрясение в Эль-Рино в 1952 году, могло быть вызвано глубоким закачиванием сточных вод нефтяной промышленностью. [5] До апреля 2015 года, однако, позиция Геологической службы Оклахомы заключалась в том, что землетрясение, скорее всего, было вызвано естественными причинами и не было вызвано закачкой отходов. [44] Это было одно из многих землетрясений. которые затронули регион Оклахомы.
С 2009 года землетрясения в Оклахоме стали в сотни раз более частыми, при этом события магнитудой 3 увеличились с 1-2 в год до 1-2 в день. [45] 21 апреля 2015 года Геологическая служба Оклахомы опубликовала заявление, в котором изменила свою позицию в отношении индуцированных землетрясений в Оклахоме: «OGS считает весьма вероятным, что большинство недавних землетрясений, особенно в центральной и северо-центральной Оклахоме, являются вызвано закачкой пластовой воды в сбросные скважины ». [46]
Крупномасштабная добыча ископаемого топлива может вызвать землетрясения. [47] [48] Наведенная сейсмичность также может быть связана с операциями по подземному хранению газа. Сейсмическая последовательность в сентябре – октябре 2013 г., произошедшая в 21 км от побережья залива Валенсия (Испания), вероятно, является наиболее известным случаем наведенной сейсмичности, связанной с операциями по подземному хранению газа (проект Кастор). В сентябре 2013 года, после начала работ по закачке, испанская сейсмическая сеть зафиксировала внезапное повышение сейсмичности. Примерно за 40 дней было зарегистрировано более 1000 событий с магнитудой ( M L ) от 0,7 до 4,3 (самое сильное землетрясение, когда-либо связанное с операциями по хранению газа), расположенных недалеко от нагнетательной платформы. [49] [50]Из-за серьезной обеспокоенности населения испанское правительство приостановило операции. К концу 2014 года правительство Испании окончательно прекратило концессию ПХГ. С января 2015 года были привлечены к ответственности около 20 человек, принимавших участие в сделке и одобрении проекта Castor. [ необходима цитата ]
Было показано, что изменения в структуре напряжений земной коры, вызванные крупномасштабным извлечением грунтовых вод, вызывают землетрясения, как в случае землетрясения в Лорке 2011 года . [51]
Известно, что усовершенствованные геотермальные системы (EGS), новый тип технологий геотермальной энергии , не требующие естественных конвективных гидротермальных ресурсов, связаны с наведенной сейсмичностью. EGS включает закачку жидкостей под давлением для увеличения или создания проницаемости с помощью методов гидроразрыва пласта. Горячая сухая порода (HDR) EGS активно создает геотермальные ресурсы посредством гидравлического воздействия. В зависимости от свойств породы, а также от давления нагнетания и объема жидкости, порода-коллектор может отреагировать разрушением при растяжении, как это часто бывает в нефтегазовой промышленности, или разрушением существующего соединения породы при сдвиге, как считается основной механизм роста пласта в усилиях EGS. [52]
Системы HDR и EGS в настоящее время разрабатываются и тестируются в Сультс-су-Форе (Франция), Пике Пустыни и Гейзерах (США), Ландау (Германия) и Бассейне Паралана и Купер (Австралия). Вызванные сейсмические явления на геотермальном поле Гейзерс в Калифорнии сильно коррелировали с данными по закачке. [53]Испытательный полигон в Базеле, Швейцария, был остановлен из-за индуцированных сейсмических событий. В ноябре 2017 г. в городе Пхохан (Южная Корея) произошел удар Mw 5.5, в результате чего несколько человек пострадали и был нанесен значительный ущерб, близость сейсмической последовательности к участку EGS, где за несколько месяцев до землетрясения проводились операции по стимуляции, повысила вероятность того, что возможность того, что это землетрясение было антропогенным. Согласно двум различным исследованиям, кажется вероятным, что землетрясение в Пхохане было вызвано операциями EGS. [54] [55]
Сайт | Максимальная величина |
---|---|
Пхохан, Южная Корея | 5.5 |
Гейзеры, США | 4.6 |
Купер Бэйсин, Австралия | 3,7 |
Базель, Швейцария | 3,4 |
Карьер Rosemanowes , Соединенное Королевство | 3.1 |
Сульс-су-Форе, Франция | 2,9 |
Исследователи из Массачусетского технологического института считают, что сейсмичность, связанная с гидравлическим воздействием, может быть снижена и контролироваться с помощью прогнозирующего выбора местоположения и других методов. При соответствующем управлении количество и сила индуцированных сейсмических событий могут быть уменьшены, что значительно снижает вероятность разрушительного сейсмического события. [57]
Вызванная сейсмичность в Базеле привела к приостановке его проекта HDR. Оценка сейсмической опасности Затем была проведена, что привело к отмене проекта в декабре 2009 года [ править ]
Гидравлический разрыв пласта - это метод, при котором жидкость под высоким давлением нагнетается в низкопроницаемые породы коллектора, чтобы вызвать трещины и увеличить добычу углеводородов . [58] Этот процесс обычно связан с сейсмическими событиями , которые слишком малы, чтобы их можно было почувствовать на поверхности (с моментными магнитудами в диапазоне от –3 до 1), хотя не исключены и события с большей магнитудой. [59] Например, несколько случаев событий большей магнитуды (M> 4) было зарегистрировано в Канаде на нетрадиционных ресурсах Альберты и Британской Колумбии . [60]
Было показано, что эксплуатация технологий, предусматривающих долгосрочное геологическое хранение отработанных флюидов, вызывает сейсмическую активность в близлежащих районах, а корреляция периодов сейсмического покоя с минимумами объемов закачки и давления была даже продемонстрирована для закачки сточных вод гидроразрывом в Янгстауне, штат Огайо. [61] Особую озабоченность по поводу жизнеспособности хранилищ углекислого газа на угольных электростанциях и аналогичных начинаниях вызывает то, что масштаб предполагаемых проектов CCS намного больше как по скорости закачки, так и по общему объему закачки, чем любая текущая или прошлая операция, которая уже была было показано, что они вызывают сейсмичность. [62]Таким образом, необходимо провести обширное моделирование будущих мест нагнетания, чтобы оценить потенциальный риск операций CCS, особенно в отношении влияния длительного хранения углекислого газа на целостность сланцевого покрывающего порода, так как вероятность утечки флюида на поверхность может быть довольно высоким для умеренных землетрясений. [13] Однако способность CCS вызывать сильные землетрясения и утечку CO 2 остается спорным вопросом., [63] [64] [65]
Поскольку геологическое связывание углекислого газа может вызвать сейсмичность, исследователи разработали методы мониторинга и моделирования риска сейсмичности, вызванной закачкой, чтобы лучше управлять рисками, связанными с этим явлением. Мониторинг может проводиться с помощью измерений с помощью такого инструмента, как геофон.для измерения движения земли. Обычно используется сеть инструментов вокруг места инъекции, хотя во многих современных местах инъекции углекислого газа не используются какие-либо устройства для мониторинга. Моделирование - важный метод оценки потенциальной наведенной сейсмичности, и используются два основных типа моделей: физические и численные. В физических моделях используются измерения на ранних стадиях проекта, чтобы спрогнозировать, как проект будет вести себя после повторной закачки углекислого газа, а в численных моделях используются численные методы для моделирования физики того, что происходит внутри коллектора. И моделирование, и мониторинг являются полезными инструментами для количественной оценки и, таким образом, лучшего понимания и снижения рисков, связанных с сейсмичностью, вызванной закачкой. [12]
Чтобы оценить риски индуцированной сейсмичности, связанные с хранением углерода, необходимо понимать механизмы, лежащие в основе разрушения горных пород. В критерии отказа Мора-Кулон описывает разрушение при сдвиге на плоскости разлома. [66] В большинстве случаев разрушение происходит в существующих разломах из-за нескольких механизмов: увеличения напряжения сдвига, уменьшения нормального напряжения или увеличения порового давления . [12] Закачка сверхкритического CO2 изменит напряжения в пласте по мере его расширения, что приведет к потенциальному разрушению близлежащих разломов. Закачка флюидов также увеличивает поровое давление в коллекторе, вызывая скольжение на существующих плоскостях слабости породы. Последнее является наиболее частой причиной наведенной сейсмичности из-за закачки жидкости. [12]
Критерии отказа Мора-Кулона утверждают, что
с критическим напряжением сдвига приводит к аварии на неисправности, прочность сцепления вдоль разлома, нормальное напряжение, коэффициент трения на плоскости разлома и поровое давление в вине. [12] [67] Когда достигается, происходит разрушение при сдвиге, и можно почувствовать землетрясение. Этот процесс можно изобразить графически на круге Мора . [12]
Хотя существует риск индуцированной сейсмичности, связанной с улавливанием и хранением углерода под землей в больших масштабах, в настоящее время это гораздо менее серьезный риск, чем другие закачки. Закачка сточных вод, гидроразрыв пласта и вторичная добыча после добычи нефти в последние несколько лет внесли значительно больший вклад в индуцированные сейсмические события, чем улавливание и хранение углерода. [68] На данный момент не было никаких серьезных сейсмических событий, связанных с закачкой углерода, тогда как были зарегистрированы сейсмические явления, вызванные другими методами закачки. Одним из таких примеров является резко возросшая наведенная сейсмичность в Оклахоме, США, вызванная закачкой огромных объемов сточных вод в осадочные породы Arbuckle Group. [69]
Было показано, что электромагнитные импульсы высокой энергии могут вызвать высвобождение энергии, накопленной тектоническими движениями, за счет увеличения частоты местных землетрясений в течение 2–6 дней после излучения генераторов ЭМИ. Выделяемая энергия примерно на шесть порядков больше энергии ЭМ импульсов. [70] Снятие тектонического напряжения этими относительно небольшими спровоцированными землетрясениями составляет 1-17% от напряжения, вызванного сильным землетрясением в этом районе. [71] Было высказано предположение, что сильные электромагнитные воздействия могут контролировать сейсмичность, поскольку во время экспериментов и долгое время после них динамика сейсмичности была намного более регулярной, чем обычно. [72] [73]
Риск определяется как шанс / вероятность подвергнуться опасности. Опасность землетрясений зависит от близости к потенциальным источникам землетрясений, их магнитуд и частоты возникновения и обычно выражается в вероятностных терминах. Опасности землетрясения могут включать сотрясение грунта, разжижение, смещение поверхностных разломов, оползни, цунами и поднятие / оседание для очень крупных событий (M L > 6.0). Поскольку индуцированные сейсмические явления, как правило, меньше M L 5,0 и имеют короткую продолжительность, основной проблемой является сотрясение земли. [74]
Сотрясение земли может привести как к структурным, так и к неструктурным повреждениям зданий и других сооружений. Принято считать, что структурные повреждения современных инженерных сооружений случаются только при землетрясениях с M L 5,0. Основным параметром повреждения конструкции является максимальная скорость грунта (PGV). Основание встряхивание обычно измеряется как пик ускорения грунта (PGA) в сейсмологии и сейсмостойкого строительства . Когда PGA превышает 18-34% g (сила тяжести), возможно умеренное структурное повреждение и может ощущаться очень сильное сотрясение. [75] В редких случаях сообщалось о неструктурных повреждениях при землетрясениях величиной до M L3.0. Для критически важных объектов, таких как плотины и атомные электростанции, крайне важно убедиться, что сотрясение земли не может нанести непозволительный ущерб. [ необходима цитата ]
Человеческое беспокойство - еще один фактор, определяющий риск индуцированной сейсмичности. Тревога относится к человеческому беспокойству, вызванному сотрясением земли на низком уровне. Поскольку сейсмичность, вызванная нагнетанием, обычно имеет небольшую величину и короткую продолжительность, тревога человека часто является единственной или основной опасностью, связанной с событиями, связанными с ощущениями. [ необходима цитата ]
Расширенная литература - Введение в вероятностный анализ сейсмической опасности (PSHA)
Вероятностный анализ сейсмической опасности (PSHA) направлен на количественную оценку возможности достижения подвижностью грунта определенных произвольных уровней или пороговых значений на площадке с учетом всех возможных землетрясений (как естественных, так и индуцированных). [76] [77] [78] [79] Он используется в строительных нормах как в Соединенных Штатах, так и в Канаде, а также для защиты плотин и атомных станций от повреждений в результате сейсмических событий. [76] [80]
Понимание геологического фона на участке является предпосылкой для анализа сейсмической опасности. Перед анализом следует уяснить параметры, которые способствуют возможным сейсмическим событиям. Рассмотрены образования горных пород, подземные структуры, местоположения разломов, состояние напряжений и другие параметры, которые способствуют возможным сейсмическим событиям. Также требуются записи о прошлых землетрясениях на объекте. [ необходима цитата ]
Магнитуды всех землетрясений, произошедших на изучаемом участке, можно использовать в соотношении Гутенберга-Рихтера , как показано ниже:
где - величина сейсмических событий, - количество событий с магнитудой больше чем , - параметр скорости и - наклон. и различаются на разных сайтах. Изучая каталоги предыдущих землетрясений, и для одного конкретного места можно интерпретировать, следовательно, можно предсказать количество (вероятность) землетрясений, превышающих определенную магнитуду. [76] [81]
Движение грунта состоит из амплитуды, частоты и продолжительности сотрясения. PGV (пиковая скорость относительно грунта) и PGA (пиковое ускорение грунта) часто используются для описания движения грунта. Комбинируя параметры PGV и PGA с модифицированной интенсивностью Меркалли (MMI) для определенного участка, можно использовать уравнения потенциала движения грунта для оценки колебаний грунта, связанных с индуцированными сейсмическими событиями, особенно на близких расстояниях. [76]
Стандартный PSHA использует распределения различных входных данных для создания различных моделей для прогнозирования. [82] Другой способ - объединить моделирование методом Монте-Карло в PSHA. [76] [14] С учетом всех параметров, а также неопределенностей в этих параметрах, сейсмические опасности на заинтересованных участках могут быть описаны статистически. [ необходима цитата ]
В конце концов, PSHA может дать оценку потенциального ущерба от наведенной сейсмичности как по магнитуде, так и по расстоянию. При анализе пороги повреждения могут быть установлены с помощью MMI, PGA или PGV. Вероятностный анализ опасностей показывает, что их невозможно эффективно уменьшить в пределах 5 км, то есть не следует проводить никаких операций (запретная зона) в пределах 5 км от площадки. [76] Также предлагается, чтобы мониторинг в реальном времени и протокол немедленного реагирования требовались в пределах 25 км от площадки. [76]
Вынужденная сейсмичность может вызвать повреждение инфраструктуры, а также привести к утечкам рассола и CO2. [83] Легче прогнозировать и снижать сейсмичность, вызванную взрывами. Общие стратегии смягчения последствий включают ограничение количества динамита, используемого при одном взрыве, и место проведения взрывов. Однако для индуцированной сейсмичности, связанной с закачкой, все еще трудно предсказать, когда и где возникнут индуцированные сейсмические события, а также их магнитуды. Поскольку индуцированные сейсмические события, связанные с закачкой жидкости, непредсказуемы, они привлекают все больше внимания общественности. Вынужденная сейсмичность - это только часть цепной реакции промышленной деятельности, которая беспокоит население. Впечатления от индуцированной сейсмичности сильно различаются у разных групп людей. [84]Общественность более негативно относится к землетрясениям, вызванным деятельностью человека, чем к естественным землетрясениям. [85] Две основные проблемы, вызывающие обеспокоенность общества, связаны с ущербом, нанесенным инфраструктуре, и благосостоянию людей. [84] Большинство индуцированных сейсмических событий ниже M 2 и не могут причинить никакого физического ущерба. Тем не менее, когда сейсмические явления ощущаются и вызывают повреждения или травмы, у общественности возникают вопросы о целесообразности проведения нефтегазовых операций в этих районах. Общественное восприятие может варьироваться в зависимости от населения и толерантности местного населения. Например, в сейсмически активной геотермальной зоне Гейзеры в Северной Калифорнии, которая представляет собой сельскую местность с относительно небольшим населением, местное население переносит землетрясения с магнитудой до 4,5.[86] Действия были предприняты регулирующими органами, промышленностью и исследователями. 6 октября 2015 года представители промышленности, правительства, научных кругов и общественности собрались вместе, чтобы обсудить, насколько эффективно было внедрить систему или протокол светофора в Канаде, чтобы помочь управлять рисками, связанными с индуцированной сейсмичностью. [87]
Для смягчения возможных последствий индуцированной сейсмичности очень важна оценка опасностей и рисков. Система светофора (TLS), также называемая протоколом светофора (TLP), представляет собой откалиброванную систему управления, служащую прямым методом снижения наведенной сейсмичности. Его достоинства заключаются в обеспечении непрерывного мониторинга в реальном времени и управления сотрясениями земли в результате индуцированной сейсмичности для конкретных участков. Впервые TLS был внедрен в 2005 году на усовершенствованной геотермальной электростанции в Центральной Америке. Для нефтегазовых операций наиболее широко применяемая система - это модифицированная система, используемая в Великобритании. Обычно существует два типа TLS - первый устанавливает разные пороги, обычно локальные магнитуды землетрясений (ML) или колебания грунта (PGV) от малых до больших. Если наведенная сейсмичность достигает меньших пороговых значений,модификации операций должны осуществляться самими операторами, а регулирующие органы должны быть проинформированы. Если наведенная сейсмичность достигает больших пороговых значений, работу следует немедленно прекратить. Второй тип светофорной системы устанавливает только один порог. Если этот порог достигнут, операции останавливаются. Это также называется «системой стоп-сигналов». Пороговые значения для системы светофора различаются в зависимости от страны и внутри страны в зависимости от региона. Однако оценка риска и толерантность к индуцированной сейсмичности является субъективной и определяется различными факторами, такими как политика, экономика и понимание со стороны общественности.Второй тип светофорной системы устанавливает только один порог. Если этот порог достигнут, операции останавливаются. Это также называется «системой стоп-сигналов». Пороговые значения для системы светофора различаются в зависимости от страны и внутри страны в зависимости от региона. Однако оценка риска и толерантность к индуцированной сейсмичности является субъективной и определяется различными факторами, такими как политика, экономика и понимание со стороны общественности.Второй тип светофорной системы устанавливает только один порог. Если этот порог достигнут, операции останавливаются. Это также называется «системой стоп-сигналов». Пороговые значения для системы светофора различаются в зависимости от страны и внутри страны в зависимости от региона. Однако оценка риска и толерантность к индуцированной сейсмичности является субъективной и определяется различными факторами, такими как политика, экономика и понимание со стороны общественности.и понимание со стороны общественности.и понимание со стороны общественности.[88]
Страна | Место нахождения | Основная операция | TSL |
---|---|---|---|
Швейцария | Базель | Усовершенствованная геотермальная система | Работайте в соответствии с планом: PGV <0,5 мм / с, M L <2,3, без войлочного отчета Информировать регулирующие органы; нет увеличения скорости впрыска: PGV ≤ 2,0 мм / с, M L ≥ 2,3, мало сообщений о войлочных Уменьшите скорость впрыска: PGV ≤ 5,0 мм / с, M L ≤ 2,9, многие отчеты о войлочных изделиях Приостановить откачку; кровоточащие лунки: PGV> 5,0 мм / с, M L > 2,9, обычно ощущается |
Соединенное Королевство | Общенациональный | Гидравлический разрыв сланцевого газа | Работать по плану: M L <0 Действуйте осторожно; снизить скорость закачки; мониторинг увеличения: 0 ≤ M L ≤ 0,5 Приостановить работу: M L > 0,5 |
Соединенные Штаты Америки | Колорадо | Гидроразрыв; Удаление сточных вод | Измените операцию: войлок на поверхности Режим ожидания: M L ≥ 4,5 |
Соединенные Штаты Америки | Оклахома | Удаление сточных вод; Гидроразрыв | Эскалационный анализ процедур снижения рисков операторами: M L ≥ 2,5, ≥ 3,0 Приостановить операцию: M L ≥ 3,5 |
Соединенные Штаты Америки | Огайо | Удаление сточных вод; Гидроразрыв | Работать по плану: M L <1,5 Сообщите регулирующему органу: M L ≥ 1,5 Изменить план операции: 2,0 ≤ M L ≤ 2,4 Временное прекращение работы: M L ≥ 2,5 Приостановить операции: M L ≥ 3,0 |
Канада | Район Фокс-Крик, Альберта | Гидроразрыв | Работать по плану: M L <2,0 Проинформировать регулирующий орган; реализовать планы по снижению воздействия: 2,0 ≤ M L ≤ 4,0 в пределах 5 км от нагнетательной скважины Проинформировать регулирующий орган; приостановить работу: M L ≥ 4,0 в пределах 5 км от нагнетательной скважины |
Канада | Район Ред-Дир, Альберта | Гидроразрыв | Работать по плану: M L <1.0 Проинформировать регулирующий орган; реализовать планы по смягчению воздействия: 1,0 ≤ M L ≤ 3,0 в пределах 5 км от нагнетательной скважины Проинформировать регулирующий орган; приостановить работы: M L ≥ 3,0 в пределах 5 км от нагнетательной скважины |
Канада | британская Колумбия | Гидроразрыв | Приостановить операции: M L ≥ 4,0 или на поверхности ощущается колебание грунта в пределах 3 км от буровой площадки. |
Тон или стиль этого раздела могут не отражать энциклопедический тон, используемый в Википедии . ( Январь 2018 г. ) |
Ядерная активность может вызвать сейсмическую активность, но согласно USGS, сейсмическая активность менее энергична, чем первоначальный ядерный взрыв, и, как правило, не вызывает землетрясений / афтершоков разумного размера. Фактически, они могут вместо этого высвободить энергию упругой деформации, которая была сохранена в породе, которая повторно используется в первоначальную ударную волну взрыва , увеличивая ее выходную мощность. [90]
В отчете Национального исследовательского совета США за 2013 год был рассмотрен потенциал энергетических технологий, включая добычу сланцевого газа, улавливание и хранение углерода, производство геотермальной энергии и разработку традиционных месторождений нефти и газа, которые могут вызывать землетрясения. [91]В отчете было обнаружено, что только очень небольшая часть работ по закачке и добыче из сотен тысяч участков разработки энергетики в Соединенных Штатах вызвала сейсмичность на уровнях, заметных для населения. Однако, хотя ученые понимают общие механизмы, вызывающие сейсмические события, они не могут точно предсказать величину или возникновение этих землетрясений из-за недостаточной информации о природных системах горных пород и отсутствия проверенных прогнозных моделей на конкретных участках разработки энергетики. [92]
В отчете отмечается, что гидравлический разрыв пласта имеет низкий риск возникновения землетрясений, которые могут ощущать люди, но закачка под землей сточных вод, образующихся в результате гидравлического разрыва пласта и других энергетических технологий, имеет более высокий риск возникновения таких землетрясений. Кроме того, улавливание и хранение углерода - технология хранения избыточного углекислого газа под землей - может иметь потенциал для возникновения сейсмических событий, поскольку значительные объемы флюидов закачиваются под землю в течение длительных периодов времени. [92]
Дата | Причина | Подробности | Mag. |
---|---|---|---|
1951 г. | Подземное ядерное испытание | Операция «Бастер-Джангл» представляла собой серию из семи (шесть в атмосфере, одна воронка ) испытаний ядерного оружия, проведенных Соединенными Штатами в конце 1951 года на полигоне в Неваде . Это было первое в истории подземное испытание ядерного оружия. | Неизвестный |
1952 г. | Гидроразрыв | Результаты продолжающегося многолетнего исследования индуцированных землетрясений, проведенного Геологической службой США (USGS), опубликованные в 2015 году, показали, что большинство значительных землетрясений в Оклахоме, таких как землетрясение в Эль-Рино в 1952 году, могло быть вызвано глубоким закачиванием отходов. вода в нефтяной промышленности. «Частота землетрясений в последнее время заметно увеличилась во многих районах Центральной и Восточной США (CEUS), особенно с 2010 года, и научные исследования связывают большую часть этой повышенной активности с закачкой сточных вод в глубокие скважины для захоронения». [93] | 5,7 |
11 декабря 1967 г. | Искусственное озеро | 1967 Koynanagar землетрясение произошло около Koynanagar города в штате Махараштра , Индия на 11 декабря по местному времени. Произошла толчка магнитудой 6,6 с максимальной интенсивностью Меркалли VIII ( тяжелая ). Это произошло недалеко от плотины Койна , что вызывает вопросы об индуцированной сейсмичности и унесло не менее 177 жизней и более 2200 ранено. | 6,6 |
6 ноября 1971 г. | Подземное ядерное испытание | Произошло на острове Амчитка , Аляска , Комиссией США по атомной энергии . В рамках эксперимента, входящего в серию ядерных испытаний Operation Grommet , проверялась конструкция боеголовки для противоракетной системы LIM-49 Spartan . С взрывной мощностью почти 5 мегатонн в тротиловом эквиваленте , испытание стало самым большим подземным взрывом из когда-либо произведенных. Экологическая организация Greenpeace выросла из попыток противостоять тесту. | 7,1 мб [94] |
1973 | Геотермальная электростанция | Исследования показали, что закачка воды в поле Гейзеров вызывает землетрясения с магнитудой от 0,5 до 3,0, хотя в 1973 году произошло 4,6 балла, и впоследствии магнитуды увеличились на четыре балла. [95] | 4.6 |
2006 9 октября | Подземное ядерное испытание | 2006 северокорейское ядерное испытание | 4,3 мб [96] |
2009 25 мая | Подземное ядерное испытание | 2009 северокорейское ядерное испытание | 4,7 мб [97] |
2011 5 ноября | Нагнетательные скважины | Землетрясение в Оклахоме 2011 г. | 5,8 [98] |
12 февраля 2013 г. | Подземное ядерное испытание | 2013 северокорейское ядерное испытание | 5.1 [99] |
2016 6 января | Подземное ядерное испытание | Январь 2016 г., северокорейское ядерное испытание. | 5,1 [100] |
2016 9 сентября | Подземное ядерное испытание | Сентябрь 2016 Северокорейское ядерное испытание | 5,3 [101] |
2017 Сентябрь 3 | Подземное ядерное испытание | Северокорейское ядерное испытание, 2017 г. | 6,3 [100] |
Несколько линий свидетельств также предполагают, что большинство значительных землетрясений в Оклахоме в 20-м веке также могли быть вызваны деятельностью по добыче нефти.
Глубокая закачка сточных вод, которая, как теперь признано, может вызывать землетрясения, фактически началась в штате в 1930-х годах.
|journal=
( помощь )