Wstrząsy indukowane szczelinowaniem hydraulicznym Jacek Trojanowski e mail: jtroj@igf.edu.pl Dział Monitoringu Geofizycznego Instytut Geofizyki Polskiej Akademii Nauk
Sejsmiczność naturalna Dane z: http://earthquake.usgs.gov/earthquakes/eqarchiv es/year/eqstats.php, pobrano dnia 15.11.2011 Dane z: B. Guterch Sejsmiczność Polski w świetle danych historycznych, Przegląd Geologiczny, Przegląd Geologiczny, vol. 57, nr 6, 2009
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: http://www.emsc csem.org
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 13000 wstrząsów, z czego zlokalizowano ok. 3000 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 9.000.000 $.
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 02.11.2011) szczelinowanie
Odwierty do składowania wody poprodukcyjnej po szczelinowaniu hydraulicznym Dallas Fort Worth, Texas, USA Pomiędzy 30.10.2008, a 31.05.2009 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. 327 340
Lancashire, Wielka Brytania Na podstawie raportu: Geomechanical Study of Bowlands Shale Seismicity C.J. de Pater i S. Baisch, 02.11.2011 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 -18000 l/min Brytyjska służba geologiczna (BGS) zanotowała dwa wstrząsy: M=2.3, 01.04.2011 (odczuty w okolicy) M=1.5 27.05.2011 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.
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 15.07.2011 rozpoczęcie monitoringu 19.08 30.08 szczelinowanie 30.09 zakończenie monitoringu Drgania parasejsmiczne wywołane pracą urządzeń koło otworu. Czas trwania ok. 2h.
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