في غرب تكساس ، المياه نادرة للتكسير ، مكلفة لإعادة التدوير ، رخيصة لآبار التخلص منها ، وتتسبب في زلازل M5.

يعتبر حوض برميان في غرب تكساس ونيو مكسيكو صحراء في الغالب. يطلق على الصحراء اسم Chihuahuan ولكنها ليست صحراء خام مثل الصحراء ، ولكنها صحراء بسبب هطول الأمطار بمعدل 10 بوصات سنويًا. شجيرات متناثرة متناثرة مثل الكريوزوت والمسكيت وعدد قليل من الأشجار الكبيرة ، مثل خشب القطن الموجود على طول الجداول التي تحمل الماء. المياه نادرة في العصر البرمي. لكن ليس النفط!

يعتبر حوض بيرميان الحوض الأول في الولايات المتحدة لإنتاج النفط والغاز. تنتج أكثر من 5.5 مليون برميل في اليوم (مليون برميل من النفط يوميًا) ، وهو جزء كبير من إجمالي الإنتاج الأمريكي الذي يقترب من 12 مليون برميل في اليوم. مكّن النجاح هناك ولاية تكساس من البقاء في المرتبة الأولى في الولايات المتحدة في إنتاج النفط الخام ، وفي العام الماضي دفع ولاية نيو مكسيكو إلى المرتبة الثانية.

المياه نادرة للتكسير.

التكسير الهيدروليكي هو مفتاح النجاح في حوض بيرميان حيث تبدأ تقنية الصخر الزيتي ببئر أفقي يبلغ طوله من ميلين إلى ميلين ، ويضخ حوالي 1 معالجة فارك منفصلة على طول البئر. إجمالي المياه المستخدمة 2 مليون جالون ، والتي من شأنها أن تملأ ملعب كرة القدم إلى 40 قدمًا فوق المنطقة العشبية. للاستخدام في التكسير ، يجب أن تأتي المياه العذبة من المدن ، أو طبقات المياه الجوفية ، أو عن طريق إعادة تدوير المياه المنتجة.

منذ أن ضرب جفاف واسع النطاق جنوب غرب الولايات المتحدة منذ حوالي 30 عامًا ، لم تعد المياه العذبة رخيصة. وإذا كانت مياه التكسير تتنافس مع المياه الجوفية التي يضخها أصحاب المزارع ، فإن هذا يسبب مشكلة.

مكلفة لإعادة التدوير.

يتم إنتاج الماء في بئر مع النفط والغاز. إنه مالح جدًا للاستخدام ولكن يمكن تنظيفه. كم ينتج الماء؟ نموذجيًا من 1 إلى 5 براميل لكل برميل نفط. ينتج حوض بيرميان 5 مليون برميل في اليوم والتي تترجم إلى 5-25 مليون برميل في اليوم (مليون برميل من المياه يوميًا). يجب التخلص من هذه الكميات الهائلة من المياه المنتجة بطريقة ما أو إعادة تدويرها.

تمتلك Marcellus shale ، ملكة الصخر الزيتي ، عددًا قليلاً جدًا من آبار التخلص بموجب مرسوم من حكومة الولاية. يتم إعادة تدوير المياه المنتجة أو يمكن نقلها بالشاحنات إلى أوهايو حيث يتم سكبها في آبار التخلص منها.

زادت إعادة تدوير المياه المنتجة في العصر البرمي في السنوات القليلة الماضية. يتضمن ذلك التنظيف في الموقع وإعادة تدوير المياه القذرة لاستخدامها في مهمة التكسير التالية. أو إرسال المياه القذرة للتنظيف التجاري ، كما هو الحال في محطة تحلية المياه.

تم استخدام أكثر من 100 من مرافق إعادة التدوير الصغيرة الحجم منذ عام 2015 ، وتم التخطيط لبدء تشغيل عدد قليل من محطات إعادة تدوير المياه الكبيرة بحلول عام 2022.

على الرغم من أن طرق التنظيف / إعادة التدوير باهظة الثمن ، إلا أنها تكتسب قوة دفع حيث تشعر شركات النفط والغاز بالضغط لإصلاح مشكلة تسببت في حدوث زلزالين بقوة M5 (قوته 5) حدث كل منهما على حدة في نهاية عام 2022. هذا ليس جيد لصورة الصناعة ، حتى لو تسببت الزلازل في أضرار محدودة للممتلكات.

المياه رخيصة للتخلص من الآبار.

في عام 2022 ، تم دمج أحواض ميدلاند وديلاوير الفرعية لبرميان أنتجت 7 مليارات برميل والتي تبلغ 19 مليون برميل في اليوم. تم حقن جزء كبير من هذا عن طريق آبار التخلص في طبقات جيولوجية عميقة. كان هذا الحجم الهائل من المياه أكبر بكثير مما أنتجته أوكلاهوما في عام 2015 ، عندما سجلت تلك الولاية 890 زلزالًا بقوة M> 3.

بالنظر إلى مقاطعة كولبرسون ، حيث حدثت معظم الزلازل الأخيرة (انظر الشكل 1) ، الأحجام المحقونة في عام 2020 ما يقرب من 0.7 مليون برميل في اليوم.

يتسبب التخلص من المياه في حدوث زلازل M5.

في حوض بيرميان ، زادت الزلازل بما يتناسب مع كميات المياه المحقونة في آبار التخلص. الارتباط قوي ، كما كان في أوكلاهوما.

ظهرت تحذيرات أن حوض بيرميان قد يتبع مسار زلزال أوكلاهوما ، مما أدى إلى زلزال بقوة 5.9 مليون ، وهو أكبر زلزال في أوكلاهوما على الإطلاق ، حتى بعد أن أدرك المنظمون المشكلة وقللوا الحقن في آبار التخلص. وانخفضت هذه التأخيرات في حدود 6-12 شهرًا.

إذن ما الذي حدث في العصر البرمي؟ تحركت لجنة تكساس للسكك الحديدية (RRC) بسرعة بعد ذلك وقع زلزال بقوة 5.4 مليون في مقاطعة كولبيرسون في 16 نوفمبر 2022 (الشكل 1).

أحجام الحقن في كان لابد من تقليص منطقة كولبرسون حوالي 70٪ من أوائل عام 2022 - وكان من المقرر أن يكتمل بحلول منتصف عام 2023. هذه المنطقة بها 78 بئراً نشطة للتخلص منها. 19 من هذه الآبار عميقة تديرها شركتا Chevron و Coterra. يجب أن تكون حدود الحقن الجديدة 745,000 برميل يوميًا في آبار شيفرون العشرة ، و 10 برميل يوميًا في آبار كوتيرا التسعة.

كانت النقطة الفاصلة من RRC هي كيف سيكون رد فعل RRC إذا حدث زلزال M5 آخر في المنطقة. في حالة حدوث زلزال آخر M4.5 أو أكبر في منطقة كولبيرسون ، سيتم إغلاق آبار التخلص العميقة القريبة من مصدر الزلزال لمدة عامين. وهذا يعني إيجاد بدائل للتخلص من المياه المنتجة: إما نقل المياه إلى آبار التخلص منها في مناطق أخرى أو تنظيف / إعادة تدوير المياه المنتجة في الموقع.

ومع ذلك ، ستكون هذه مجرد صفعة يد خفيفة ، وبالكاد تلمس مكاسب ضخمة مصنوعة من حوض بيرميان.

حدث زلزال M5 آخر بعد شهر واحد فقط.

حدث زلزال كبير آخر ، M5.3 ، بعد شهر واحد فقط ، في 16 ديسمبر 2022. يبدو أن هذا يتبع نمط أوكلاهوما ، ولكن مع اختلاف مهم. وقع الزلزال الثاني M5 في منطقة مختلفة تمامًا - حوالي 15 ميلًا إلى الغرب من ميدلاند ، تكساس (الشكل 1).

كان الزلزال واسع النطاق - وشعر به أشخاص من أماريلو وأبيلين في تكساس إلى أقصى الغرب مثل كارلسباد ، نيو مكسيكو ، وفقًا لهيئة المسح الجيولوجي الأمريكية.

لفهم ذلك ، حدد RCC النشاط الزلزالي المعزز في مناطق معينة تسمى مناطق الاستجابة الزلزالية (مناطق الاستجابة الزلزالية). وفقًا لـ RJ DeSilva ، مدير قسم الاتصالات ، لجنة السكك الحديدية في تكساس ، فإن الهدف هو "معالجة وتقليل الزلازل وحماية السكان والبيئة في أجزاء مختلفة من غرب تكساس. تم تصميم كل منطقة SRA لتناسب المناطق المعنية ".

• نورثرن كولبيرسون-ريفز إس آر إيه هو المكان الذي وقع فيه الزلزال الأول M5 في 16 نوفمبر 2022.

وقع زلزال M5 الثاني بالقرب من ميدلاند في 16 ديسمبر 2022 ، في منطقة SRA منفصلة تسمى جاردينديل SRA. وقال ديسيلفا ، إنه تم تعليق جميع آبار الحقن العميقة في منطقة غاردينديل SRA.

أبسط تفسير لزلزال M5 هو أنهما يتراكبان في نظامي صدع منفصلين في الطابق السفلي من الجرانيت. يقول DeSilva إن هذه العيوب الموجودة في الطابق السفلي تمتد إلى القسم الرسوبي حيث توجد آبار التخلص العميقة. وهذه هي الطريقة التي يقع بها ضغط المياه من آبار التصريف في أعطال الطابق السفلي التي تتعرض لضغوط شديدة وعرضة للتحول والتسبب في حدوث الزلازل.

السيطرة على آبار التصريف في مناطق التخزين الاحتياطي الخاصة.

بشكل عام ، اعتمد RRC في عام 2019 المبادئ التوجيهية لتشغيل آبار التخلص في المناطق النشطة زلزاليًا ، والتي تشمل حدود الحجم والضغط ومراعاة الظروف الجيولوجية المحلية. يتبع RRC حاليًا هذه الإرشادات.

جاردينديل SRA: آبار التخلص العميق تعني عمومًا أسفل قمة تكوين القش الذي يقع تحت تكوين Wolfcamp الذي يحتوي على أعمق فترات إنتاج للنفط. تم تعليق جميع آبار التخلص العميق في Gardendale SRA.

نورثرن كولبيرسون-ريفز إس آر إيه: تعني آبار التخلص العميق عمومًا أسفل قاعدة تكوين Wolfcamp ، مرة أخرى التكوين الإنتاجي الأعمق. وفقًا لـ DeSilva ، تم بالفعل تعليق بئرين عميقين في SRA في مارس 2022 بعد زلزال بقوة 4.5 درجة.

أيضًا ، بعد زلزال 16 نوفمبر 2022 ، تم توسيع الإرشادات العامة بشكل خاص لتشمل هذا: "في حالة حدوث حدث مستقبلي 4.5 مليون + ضمن حدود 9 كم (حوالي 5 أميال) المحددة في 9 ديسمبر 2022 ، آبار عميقة داخل 9 سيتم إغلاق حدود km لمدة 24 شهرًا من تاريخ الحدث ". لذلك ، لن يتم تعليق جميع الآبار داخل SRA ، ولكن الآبار فقط ضمن دائرة نصف قطرها 9 كيلومترات.