废水注入引发的地震占美国地震的20%＊

废水注入引发的地震占美国地震的20%＊

编者按：2014年8月1日，德国地球科学研究中心（GFZ）通过其页岩气信息平台SHIP发表德国著名能源技术公司Harbour Dom总裁、德国地球物理学学会理事会成员Horst Rüter博士的评论文章，对近期引起广泛关注的美国康奈尔大学的Keranen等发表的题为“2008年以来大量废水注入导致俄克拉荷马州中部的地震急剧增加”的文章予以评述，本文将摘其要点予以介绍。

2014年7月25日，Science刊发美国康奈尔大学Keranen等的题为《2008年以来大量废水注入导致俄克拉荷马州中部的地震急剧增加》（Sharp increase in central Oklahoma seismicity since 2008 induced by massive wastewater injection）的文章，引起了多家媒体的广泛关注，该文章详细研究了俄克拉荷马州以及美国中东部地区地震大幅增加的问题，这也是近期众多文献经常探讨的问题。文章标题直接将地震的增加与废水注入联系起来。文章认为，处置井对于地震增加具有“潜在的责任”，也意味着与水压致裂没有直接关联，即与油气藏增长以及油气开采无关。文章通篇使用“废水”这一术语，却没有指出废水是否来源于石油／天然气行业，但可以推测，事实就是如此。

令人遗憾的是，尽管只有使用（注射压力的）压力数据才能建立废水注入与地震间的因果关系，但这些数据却很难获得。因此，作者使用合理的压力传播模型计算值来代替。

观测到的震群得到了细致研究和详细的统计分析。结果显示，俄克拉荷马州数千口处置井几乎完全抗震，至少不会产生任何显著的地震事件。只有4口注射速率最高的井被认为可以引发地震，这些地震约占美国2008—2014年间全部地震的20%以及东部各州地震的（＞3级）的45%。其中，最大的地震（5～7级）发生于2011年，邻近俄克拉荷马州的Prague，“可能”与废水注入有关。总之，与1976—2007年间相比，年度地震次数增长了40倍。

文章着重研究Jones镇附近的地震群，也称“Jones群”。为此，提出了水力模型，并每月向4口主要油井中注入4百万桶（250 L／s）废水。地震群的详细定位显示，虽然震群位于注入井周围（最远相距35 km），还与著名的断层系统有关，如Wilzetta断层和Nemaha断层。此处出现如此多的地震，主要是废水的高注射速率与活动断层系统共同作用的结果。单纯从经验上看（不考虑岩石力学的影响），地震的发生与模拟的压力传播相对应，研究者发现即使压力只增加0．07 MPa（0．7 bar），都会触发地震。至少此处的地震都位于模拟压力（无资料可查）超过该值的地区，该值与其他文献中提到的数值相一致。因此，有以下总结和结论：

（1）文章没有建立地震与钻井、水力压裂或非常规天然气开采之间的联系。考虑到现有无数类似的活动，可以继续假定它们与诱发地震的关系不大。

（2）俄克拉荷巴州地震的急剧增加可能与废水注入有关。

（3）数以千计的处置井不会引起明显的地震。观测到地震的急剧增加仅仅源于4口处置井。

（4）这4口处置井不仅注入速率极高，还紧邻近期发现的活动断层系统。

（5）废水注入通常是合理的，不会引发地震（俄克拉荷马州还有无数这样的例子）。

（6）处置井的选址必须经过仔细勘探，特别要注意绘制断层系统图以及应力场相关资料。

（7）废水注入试验必须先于注入操作，且只适用于注入速率较高的区域。如果试验产生了不利结果，必须放弃钻井。

（8）处理场所必须经地震学监测。

（9）如果出现地震活动增加的标志，必须停止注入（反应剖面）。那么，该位置也是不合适的，必须停止钻井。

（10）尽管已经观测到极端的地震活动，但却不知为何俄克拉荷巴州的4口注入井仍被使用了（或仍在使用）这么多年。

文献来源：Horst Rüter．Induced seismicity linked to wastewater injection is said to make up around 20%of total seismicity within the USA．http：∥www．shale-gas-information-platform．org／index．php？id＝62＆L＝＆tx＿ttnews%5Btt＿news% 5D＝494＆c Hash＝4cc127233262 d9ffba5b70cf06e18b02

（编译者电子信箱，赵纪东：zhaojd＠llas．ac．cn）

P315；

D；

10．3969／j．issn．0235-4975．2014．09．003

2014-09-02。