新しい研究は、液体二酸化炭素を使用した水圧破砕でも小規模な地震を引き起こす可能性があることを示しており、この現象はこれまで水圧破砕プロセスに明確に起因するものではなかった。 CO2水圧破砕法は炭素を隔離するため環境に良いものですが、CO2水圧破砕法と水ベースの水圧破砕法は両方ともこれらの揺れを引き起こし、より有害な地震を引き起こす可能性があります。
新しい研究により、これまで説明できなかったゆっくりとした小さな地震や揺れの原因が水圧破砕であることが確認されました。揺れが生じるプロセスは、大きな被害をもたらす地震を引き起こすプロセスと同じです。
水圧破砕法では、地表下に液体を強制的に注入して石油や天然ガスを抽出します。この方法では通常廃水を使用しますが、この特別な調査では液体二酸化炭素を使用した場合の結果を調べました。この方法では炭素を地下深くに移動させ、大気の熱が閉じ込められるのを防ぎます。
CO2 水圧破砕により、年間 10 億枚の太陽電池パネルと同量の炭素を節約できると推定されています。廃水では大気中への炭素の流出を防ぐことができないため、液体二酸化炭素を使用した水圧破砕は廃水を使用するよりも環境に優れています。
カリフォルニア大学リバーサイド校の地球物理学准教授であり、サイエンス誌に掲載された研究の共著者であるアビジット・ゴーシュ氏は、「この研究は炭素を地下に隔離するプロセスを調査しているため、持続可能性と気候科学に前向きな影響を与える可能性がある」と述べた。
しかし、二酸化炭素は液体であるため、この研究結果はほぼ確実に水による水圧破砕にも適用され、どちらも地震を引き起こす可能性があるとゴーシュ氏は述べた。
地震計では、通常の地震と微動は違って見えます。大地震は、高振幅のパルスによる激しい衝撃を引き起こします。一方、微動はより穏やかで振幅が小さく、背景雑音よりもゆっくりと上昇し、その後ゆっくりと下降します。
「私たちは、これらの揺れを利用してフラッキング流体の動きを追跡し、流体注入の結果としての断層の動きを監視できるようになったことに興奮しています」とゴーシュ氏は語った。
以前、地震学者たちは地震の震源について論争を起こしていた。一部の論文は、揺れ信号が数千マイル離れた場所で発生した大地震から発生したものであると示唆していますが、他の論文では、揺れ信号が電車や産業機械の動きなどの人間の活動によって生成されたノイズである可能性があると示唆しています。
「地震計は賢くない。近くでトラックを運転したり、トラックを蹴ったりすれば、振動が記録されるだろう」とゴーシュ氏は語った。 「そのため、しばらくの間、これらの信号が液体注入に関連しているかどうかを判断できませんでした。」
信号の発信源を特定するために、研究者らはカンザス州ウェリントンにある水圧破砕現場の周囲に設置された地震計を使用した。データは、frac 注射期間の 6 か月全体に加え、注射前 1 か月と注射後 1 か月をカバーしています。
バックグラウンドノイズを差し引いた後、チームは残りの信号が地下で生成され、流体が注入されたときにのみ現れることを発見しました。 「注射の前後に震えは検出されなかった。これは、震えが注射に関連していることを示唆している」とゴーシュ氏は述べた。
フラッキングはより大きな地震を引き起こすことが長い間知られていました。断層が地下に滑り込み、地震や揺れが発生するのを防ぐ 1 つの方法は、水圧破砕を停止することです。そんなことはありそうにないので、岩石がどのように変形しているかを理解し、流体注入後の動きを追跡するために、これらの活動を監視する必要があるとゴーシュ氏は述べた。
石油・ガス業界は、企業が超過すべき液体注入圧力を決定するのに役立つモデリング実験を実施できるようになりました。これらの制限内にとどまることで、流体が地下の大きな断層に向かって移動して、有害な地震活動を引き起こすことを確実に防ぐことができます。ただし、すべての障害がマッピングされるわけではありません。
「断層が存在することがわかっている場合にのみ、この種の実験モデルを構築できます。私たちが知らない断層がある可能性はありますが、その場合、何が起こるかを予測することはできません」とゴーシュ氏は述べた。