مقالات

رابطه تزریق فاضلاب به درون چاه عمیق و زلزله

نوشته شده توسط میراحمد حقی

اگرچه تصور می رود که رخداد زمین لرزه به نیروهای زمین‌ساختی در پوسته و گاهی گوشته زمین مرتبط باشد، و عوامل سطحی و انسانی عملا تاثیری بروی روی رخداد زمین لرزه نداشته باشند اما پژوهش های گسترده ای که در بخش مرکزی آمریکا در باره رابطه بین تزریق فاضلاب به درون زمین، و پیایی رخداد زمین لرزه انجام شده است به نتایج جالب توجهی دست یافته‌اند.
در اکلاهمای آمریکا پیش از سال ۲۰۰۸، شاید سالانه تنها یک زمین لرزه شایان توجه رخ میداد، اما در سال ۲۰۱۴ شمار این زمین لرزه ها به میزان یکی در هر روز افزایش یافته است و جالب‌تر اینکه این افزایش تنها مربوط به ایالت اکلاهما نیست. دانشمندان متوجه شده‌اند که افزایش شمار زمین‌لرزه‌های رخ داده در ایالت‌های میانی و خاوری آمریکا بسیار چشم‌گیر است. پژوهش‌های انجام شده در این زمینه نشان می‌دهد که عامل اصلی این افزایش در حقیقت می‌تواند افزایش تزریق فاضلاب به چاه‌های نفت و گاز در منطقه باشد. در این پژوهش آنها به این نتیجه رسیدند که نرخ تزریق –نه دیگر فاکتورها مانند حجم و عمق- می‌تواند ریشه این رخدادها باشد.
از سالهای دهه ۱۹۶۰، زمین شناسان به این مسئله پی برده بودند که تزریق مایعات به درون زمین می‌تواند باعث افزایش فشار هیدرولیکی در راستای گسل شده و از اینرو باعث القای زمین لرزه گردد. با این حال اینکه کدام یک از جنبه‌های عملیات حفاری چاه و تزریغ می‌تواند مهمترین عامل باشد، مورد غفلت واقع شده بود.
متیو وینگرتن، دانشجوی دوره دکتری در دانشگاه کلرادو براساس پروژه ای که داده های آن به شکل مقاله این هفته در نشریه ساینس منتشر شده است، می‌گوید که در مطالعه کنونی به بررسی یکایک زمین‌لرزه‌های رخ داده در نزدیکی چاه‌های تزریق پرداخته شده است. با این حال او معتقد است که به سختی بتوان رابطه بین لرزه‌هایی که به چاه وابسته هستند و آنهایی که بی ارتباط‌ هستند، را تشخیص داد ولیکن باید بخاطر داشت که تا زمانی که ما به بررسی و مقایسه میزان مرگ و میر در بین افراد سیگاری جامعه و افراد غیر سیگاری نپرداخته بودیم، رابطه معنی‌دار بین آنها را درک نکرده بودیم.
در آغاز گروه پژوهشی ویتگرتن، کار را با گرداوری داده‌ها در باره همه چاه‌های ایالت‌های میانی و خاوری آمریکا که در آنها تزریق رخ داده است گرداوری کردند، شروع کردند. آنها هم چاه‌هایی که تزریق فاضلاب به منظور بهبود خروجی نفت و گاز انجام شده بود را مورد بررسی قرار دادند و هم چاه‌هایی که برای رهایش فاضلاب حاصل از استخراج نفت و گاز مورد استفاده بودند یا شکست هیدرولیکی انجام داده بودند را مورد بررسی قرار دادند.
آنها متوجه شدند که همخوانی و هم مکانی چاه با زمین لرزه در چاه های رهایشی ۱٫۵ برابر بیشتر از چاه‌هایی است که آب پس از تزریق چایگزین نفت شده است. این رابطه هنگامی که نرخ تزریق بالاتر از ۳۰۰هزار بشکه در ماه باشد بیشتر می‌شود. دیگر فاکتورهای مهم- مانند فشار در سر ِچاه، حجم کلی تزریق سیال، و اینکه آیا سیابه به نزدیک سنگ بستر تزریق شده است یا خیر- به نظر تفاوت زیادی را در مقیاس منطقه‌ای ایجاد نمی‌کرد.
آنها بدین وسیله پیشنهاد کردند که تزریق فاضلاب به چاه باعث افزایش زیاد فشار مخزن می‌شود و نتیجتا این افزایش فشار باعث افزایش احتمال برانگیخته شدن گسل و رخداد زمین‌لرزه در نزدیکی چاه می‌شود. یک لرزه‌شناس در دانشگاه کرنل به نام کتی کرانن که در این پژوهش نیز درگیر بوده است می گوید که ” مهندسان نفت هنگام تزریق نفت به چاه باید به تعادل بین آب ورودی و نفت خروجی توجه داشته باشند”. این می تواند توجیه کند که چرا چاه‌هایی که همراه با تزریق فاضلاب، نفت برداشت شده است، رخداد زمین لرزه کمتر بوده است، چرا که تزریق فاضلاب به مخزن با خروج نفت از مخزن همخوان بوده است و این باعث ایجاد تعادل فشار در مخزن شده است.
وینگرتن می گوید که نتایج پژوهش تیم نشان می‌دهدکه اگرنرخ تزریق راه محدود کنیم، می توانیم احتمال رخداد زمین لرزه را کاهش دهیم. مطالعات پیشین باعث شده که برخی از ایالات از هم‌اکنون به فکر تنظیم نرخ تزریق باشند. مثلا در کانزاس، مقرراتی در ماه مارس ۲۰۱۵ وضع شده است که باعث کاهش نرخ تزریق در سه ناحیه حساس می‌شود. رکس بوکانان یکی از مدیران داخلی سازمان زمین شناسی کانزاس می گوید که از همان زمان تقریبا نرخ رخداد زمین‌لرزه نیز روند کاهشی گرفته است.
شرکت اکلاهوما نیز یک سیاست روند نتظیم تزریق را ایجاد کرده است تا اپراتورهایش در نقاطی که احتمال رخداد زمین‌لرزه بیشتر است، تزریق را کاهش داده و یا هم متوقف کنند.
مقاله دیگری که در این هفته در نشریه “Science Advances” منتشر شده است، نشان می‌دهد که رخداد زمین لرزه در منطقه اکلاهما در جاهایی که نرخ رهایش افزایش شدید داشته است، زیاد شده است. با این حال، این داده‌ها فایده کاهش تزریق در چاه را زیر سال می برد. رال والش، دانشجوی دکتری ژئوفیزیک در دانشگاه استنفوری در پالو التو-کالیفرنیا می گوید “خطر چند چاه که در کنار هم در حال تزریق هستند، برابر است با خطر یک چاه که همان مقدار از تزریق را تحمل می کند. برای چاه‌های همسایه نیز البته این سوال وجود دارد که آنها چقدر به هم نزدیک هستند”.
نکته دیگر هم اینکه، این تحقیق مشخص نکرده است که چرا در بخش بزرگی از کشور- شامل داکوتای شمالی، ساحل خلیج مکزیک، و حوزه میشیگان- برغم داشتن نرخ بالایی از تزریق، پیایی رخداد زمین لرزه افزایش نیافته است. ویلیام السوورث، یک ژئوفیزیکدان سازمان زمین شناسی آمریگا معتقد است که ممکن است در این مناطق سیال هنوز به سنگ بستر نرسیده باشد و یا هم فشار زمینه پوسته در آن مناطق در حد استانه نبوده باشد. فهم این سوالات به قانون گذاران و اپراتورهای حفاری چاه کمک می کند تا خطرات پروژه را پیش از شروع آن دریابند و ارزیابی کنند.
برای مشاهده تصویر در ساز اصلی بر روی آن کلیک نمایید.

اینفوگرافیک آن پایین چه خبر است؟

درباره نویسنده

میراحمد حقی

دیدگاه شما چیست