Wstrząsy indukowane szczelinowaniem hydraulicznym

Transkrypt

1 Wstrząsy indukowane szczelinowaniem hydraulicznym Jacek Trojanowski e mail: jtroj@igf.edu.pl Dział Monitoringu Geofizycznego Instytut Geofizyki Polskiej Akademii Nauk

2 Sejsmiczność naturalna Dane z: es/year/eqstats.php, pobrano dnia Dane z: B. Guterch Sejsmiczność Polski w świetle danych historycznych, Przegląd Geologiczny, Przegląd Geologiczny, vol. 57, nr 6, 2009

3 Sejsmiczność indukowana Źródła sejsmiczności indukowanej: górnictwo duże zbiorniki wodne tunele eksploatacja ropy i gazu podziemne składowiska (np. CO2) wydobywanie wód mineralnych wtłaczanie płynów (np. EGS, szczelinowanie hydrauliczne) Pobrano z: csem.org

4 EGS Bazylea, Szwajcaria ESG (ang. Enhanced Geothermal System) technologia pozyskiwania energii cieplnej ze z suchych i nieprzepuszczalnych skał znajdujących się na dużych głębokościach. Wymaga wtłoczenia dużej ilości wody pod ciśnieniem, która powoduje powstanie szczelin w skałach. silna korelacja liczby rejestrowanych wstrząsów ze wzrostem ciśnienia (max 30 MPa) oraz prędkością pompowania wody (max 4000 l/min.) zanotowano ponad wstrząsów, z czego zlokalizowano ok po wystąpieniu w dniu 8 grudnia 2006 r. wstrząsu o M = 3,4 wstrzymano prace liczba wstrząsów malała zgodnie ze spadkiem ciśnienia trzy wstrząsy o M > 3 do 2 lutego 2007 r. Wypłacono odszkodowania na około $.

5 Zjawiska sejsmiczne kojarzone ze gazem łupkowym Zachodnia Virginia, USA Kolumbia Brytyjska, Kanada (aktualnie badane) Oklahoma, USA słaby związek ze szczelinowaniem Arkansas, USA (aktualnie badane) Dallas Fort Worth, USA (Frohlisch, 2011 ) wody poprodukcyjne Lancashire, Wielka Brytania (raport z ) szczelinowanie

6 Odwierty do składowania wody poprodukcyjnej po szczelinowaniu hydraulicznym Dallas Fort Worth, Texas, USA Pomiędzy , a zarejestrowano 180 wstrząsów. dwa odczute wstrząsy o magnitudach 2,2 i 3,3 większość w promieniu 0,5 km od odwiertu i na głębokości tej samej co odwiert korelacja wstrząsów z wtłaczaniem płynów średnio wtłaczano ok. 900 l/min. ciśnienie 6,3 13,6 MPa Dane i rysunki z: C. Frohlich, The Dallas Fort Worth Earthquake Sequence: October 2008 through May 2009, 2011, BSSA, Vol. 101, No. 1, pp

7 Lancashire, Wielka Brytania Na podstawie raportu: Geomechanical Study of Bowlands Shale Seismicity C.J. de Pater i S. Baisch, Poszukiwania były prowadzone przez Cuadrilla Resources Ltd zrealizowano 5 etapów szczelinowania średnie ciśnienie - 55 MPa maksymalna objętość wtłoczonej wody 2200 m 3 szacunkowa średnia prędkość wtłaczania l/min Brytyjska służba geologiczna (BGS) zanotowała dwa wstrząsy: M=2.3, (odczuty w okolicy) M= Ponadto było 48 znacznie słabszych wstrząsów, które zrejestrowała sieć lokalna. Żaden wstrząs nie wyrządził szkód (tylko jeden odczuty). Pojawienie się wstrząsów jest najprawdopodobniej związane ze szczególnym zbiegiem okoliczności. Szczelinowanie prowadzono w miejscu, gdzie znajduje się naturalny uskok tektoniczny, w którym były skumulowane naprężenia. W połączeniu z różnymi czynnikami geologicznymi, przeprowadzone szczelinowanie uaktywniło naturalny uskok. Oszacowano maksymalną magnitudę wstrząsu, który może zostać zaindukowany w tym miejscu na 3. Zalecono monitoring sejsmiczny, dzięki któremu można wstrzymać szczelinowanie przed wystąpieniem niebezpiecznych wstrząsów.

8 Monitoring szczelinowania w Łebieniu Projekt realizowany w ramach przedsięwzięcia pt. Monitoring zagrożenia sejsmicznego obszaru Polski na zamówienie Ministra Środowiska za środki finansowe wypłacone przez Narodowy Fundusz Ochrony Środowiska i Gospodarki Wodnej 10 stacji sejsmicznych rozpoczęcie monitoringu szczelinowanie zakończenie monitoringu Drgania parasejsmiczne wywołane pracą urządzeń koło otworu. Czas trwania ok. 2h.

9 Podsumowanie sejsmiczność indukowana towarzyszy prawie każdej eksploatacji kopalin bardzo słabe zjawiska sejsmiczne (magnituda od 3,5 do 1) zawsze towarzyszą szczelinowaniu, ale są niegroźne zjawiska odczuwalne (większe od M=2.5) mogą się zdarzyć przy wyjątkowych uwarunkowaniach geologicznych istnieją potwierdzone przypadki odczuwalnych wstrząsów indukowanych szczelinowaniem hydraulicznym, ale były one niegroźne prowadzenie monitoringu mikrosejsmicznego umożliwia kontrolę ilości i wielkości zjawisk sejsmicznych