هل يمكن أن يتسبب استخراج النفط بوقوع الزلازل؟

خلفية الموضوع :


أصبحت الزلازل التي يسببها الإنسان موضوعًا هامًا في المناقشات السياسية والعلمية، نظرًا لإن هذه الأحداث قد تكون مسؤولة عن أضرار واسعة وزيادة شاملة في الزلازل.

وعُرِفَ منذ فترة طويلة أن احتجاز الخزانات، والتعدين السطحي والجوفي، وسحب السوائل والغاز من تحت سطح الأرض، وحقن السوائل في طبقات الأرض قادرة على إحداث الزلازل.

على وجه الخصوص، فأصبحت الزلازل الناجمة عن الحقن نقطة محورية، حيث أن تقنيات الحفر الجديدة و اكتمال الآبار تمكن من استخراج النفط والغاز من الطبقات التي لم تكن منتجة من قبل.
مقدمة:


تحدث زلازل فائقة الضعف(أي تلك التي يقل مقياسها عن 2) بشكل روتيني كجزء من عملية التكسير الهيدروليكي (أو «التكسير») المستخدم لتحفيز إنتاج النفط، العملية كما تتم حالياً تبدو أنها تشكل خطرًا منخفضًا على إحداث زلازل مدمرة.

لقد تم حفر أكثر من مئة ألف بئر في السنوات الأخيرة، وكان أكبر زلزال ناتج عن هذه العمليات مقياسه 3.6، وهو صغير جدًا بحيث لا يشكل خطرًا كبيرًا.

ومع ذلك، فإن التخلص من المياه العادمة – هي المياه التي يتم استخراجها مع النفط ثم التخلص منها بعد مراحل التصنيع و الفصل الكيميائي للنفط الخام قبل شحنه و استعماله و يتم حقن هذه المياه في خزانات باطن الأرض من جديد لرفع ضغط هذه الآبار و المساهمة في استخراج مزيد من النفط مجددا – عن طريق الحقن في الآبار العميقة يشكل خطرًا أكبر، لأن هذه الطريقة يمكن أن تحدث زلازل أكبر.

على سبيل المثال، فالعديد من الزلازل الكبيرة في منتصف القارة الأمريكية بين عامي 2011 و 2012 يمكن أن تكون ناجمة عن آبار التخلص من المياه العادمة المجاورة.

وكان أكبر هذه الحوادث 5.6 درجة في وسط أوكلاهوما التي دمرت 14 منزلا وأصابت شخصين.

يبدو أن الآلية المسؤولة عن حفز هذه الأحداث مفهوما جيدا بسبب وجود خطأ مسبق عمق من أثره رفع ضغط السوائل.

ومع ذلك، يبدو أن جزءً صغيرًا من آبار التخلص من المياه العادمة والتي يزيد عددها عن 000 30 بئر قد تسبب مشكلة – وهي تلك التي تتخلص من كميات كبيرة جدًا من المياه و / أو تتصل باضطرابات الضغط مباشرة في عيوب القاعدة الأرضية.
إستشراف :


والزلازل المستحثة بالحقن، كتلك التي حدثت في عام 2011، تسهم بوضوح في زيادة خطر الزلزال.

ويحدد تقدير مساهمتها تحديًا صعبًا يتطلب أبحاثًا جديدة في فيزياء الزلازل المستحثة وإمكانية تنفيذ أحداث كبيرة الحجم.

وتحتاج صناعة البترول إلى متطلبات واضحة للتشغيل، ويجب أن يكون لدى العاملين أساس علمي متين لتلك المتطلبات، وأن يضمن الجمهور أن تكون اللوائح كافية و أن تتم متابعتها.

وقد صممت الأطر التنظيمية الحالية لآبار التخلص من المياه العادمة لحماية مصادر مياه الشرب من التلوث وألا تؤثر على إشترطات السلامة من الزلازل.

ومن النتائج المترتبة على ذلك أن کمیة وتوقیت المعلومات عن أحجام الحقن والضغوط التي أبلغت بھا الوکالات التنظیمیة بعيدة عن مثیلھا لإدارة مخاطر الزلازل الناجمة عن أنشطة الحقن.

وبالإضافة إلى ذلك، فإن قدرات الرصد الزلزالي في العديد من المناطق التي زادت فيها أنشطة حقن المياه العادمة ليست قادرة على الكشف عن نشاط الزلازل الصغير والذي يؤدي إلى ظهور أحداث زلزالية أكبر.
المحركات :


ونحن نميل إلى النظر إلى الزلازل على أنها ظواهر لا يمكن التنبؤ بها ناجمة عن تغير طبيعي في ضغوط القشرة الأرضية.

ومع ذلك، مجموعة من النشاطات البشرية يمكن أيضاً أن تنتج زلزال.

يستعرض إلسورث (ص 10.1126 / science.1225942) الفهم الحالي للأسباب و ديناميكية الزلازل الناجمة عن النشاط البشري ووسائل تقليل المخاطر المرتبطة بها.

ومن الأمثلة البارزة على ذلك حقن المياه العادمة في الطبقات العميقة من الأرض والتكنولوجيات الناشئة المتعلقة باستخراج النفط والغاز، بما في ذلك التكسير الهيدروليكي.

وبالإضافة إلى التسبب مباشرة في زيادة النشاط الزلزالي في النطاق المحيط، فإن أنشطة مثل حقن السوائل العميقة قد تكون لها تداعيات أخرى تتعلق بحدوث الزلزال.

يبين فان دير إلست و الباحثين أن بعض المناطق التي تزداد فيها الزلازل التي يسببها الإنسان هي أيضا أكثر عرضة للزلازل الناجمة عن الموجات الزلزالية الناجمة عن الزلازل الكبيرة النائية في وسط الولايات المتحدة.. و يساعد تحسين بيانات الرصد الزلزالي والحقن بالقرب من مواقع التخلص العميقة على تحديد المناطق المعرضة للأثارة عن بعد، ويقترح على نطاق أوسع الأوقات التي ينبغي فيها وقف الأنشطة مؤقتًا، على الأقل.
ملخص


لقد أصبحت الزلازل في مواقع غير متوقعة وهذا أصبح موضوعًا هامًا للمناقشة في كل من أمريكا الشمالية وأوروبا، بسبب القلق من أن النشاط الصناعي يمكن أن يسبب زلازل مدمرة.

و من المفهوم أن الزلازل يمكن أن تحدث عن طريق احتجاز الخزانات الأرضية، والتعدين على السطح وفي جزف الأرض، و استخراج السوائل والغاز من تحت سطح الأرض، وحقن السوائل في طبقات الأرض.

وأصبحت الزلازل الناجمة عن الحقن، على وجه الخصوص، محور النقاش حيث أن تطبيق التكسير الهيدروليكي لتشكيلات طبقات الصخر الزيتي الضيقة هو إمكانية إنتاج النفط والغاز من الطبقات غير المنتجة سابقا.

فيمكن أن تحدث الزلازل كجزء من عملية تحفيز الإنتاج من التشكيلات الصخرية الضيقة، أو عن طريق التخلص من المياه العادمة المرتبطة بالتحفيز والإنتاج.

وفي هذا البحث أُعِيد النظر في النشاط الزلزالي الأخير الذي قد يكون مرتبطًا بالنشاط الصناعي، مع التركيز على التخلص من المياه العادمة عن طريق الحقن في الآبار العميقة؛ وكذلك تقييم الفهم العلمي للزلازل المستحثة؛ ومناقشة التحديات العلمية الرئيسية التي يجب مواجهتها لتقييم هذا الخطر.