Техногенная сейсмичность в регионах нефтеразработок является ответом земной коры на операции гидроразрыва пласта и последующей закачки отработанной жидкости на глубину. Землетрясения возникают вследствие повышения порового давления, а также перераспределения напряжений в земной коре. В Оклахоме, где резкое возрастание сейсмичности коррелирует с объемом операций нефтедобычи, мы показываем, что график повторяемости существенно зависит от объема закачки. Наклон графика повторяемости слабой сейсмичности M<3.5 почти постоянен, тогда как более сильные землетрясения показывают значительные вариации наклона (от b≈1 до b>2), и эти вариации сильно коррелированы с объемом закачиваемой жидкости. Кроме того, сильнейшие наведенные события происходят на границе сейсмически активной территории, на расстоянии 15-20 км от областей интенсивной закачки. Эти наблюдения показывают, что дефицит сильных землетрясений в пространственно-временных областях максимальных объемов закачки может сопровождаться повышением уровня сейсмичности на окружающих разломах земной коры, где возникновение сильных триггерных землетрясений более вероятно.
Рис. 1. Сейсмичность и закачка жидкости в Оклахоме. (a) – Карта землетрясений и скважин закачки: землетрясения с магнитудой M≥2.7 каталог ANSS, 2006-2019 (красные точки); объемы закачки и глубина скважин 2006-2018 (см. легенду). (b) – Последовательность землетрясений во времени (черные линии), месячное число землетрясений с магнитудой M≥2.7 (красная линия) и месячный объем закачки (синяя линия). Землетрясения с магнитудой M≥5.0 отмечены звездочками на карте и графике.
Рис. 2. Изменения распределения землетрясений по магнитуде в зависимости от интенсивности закачки. (a) – Карта землетрясений с магнитудой M≥2.7, классифицированных по объему влияния; землетрясения с магнитудой М≥5 отмечены звездочками, все они произошли вне областей интенсивной закачки. (b) – Графики повторяемости для 1000 событий с минимальным (точки) и максимальным (+) объемом влияния. (c) – Изменение наклонов графика повторяемости bM3.5, bM2.7 в двух магнитудных интервалах [2.7; 3.4] (синий) и [3.5; Mmax] (красный) с ростом объема влияния. Погрешность – одно стандартное отклонение, оцененное методом Монте-Карло. Красная штриховая линия – тренд, наилучшее линейное приближение зависимости bM3.5 от log10VE. (d) – Распределение тренда для 1000 полусинтетических каталогов со случайно перемешанной магнитудой, наблюденный тренд показан красной линией.
Источник: Vorobieva I., Shebalin P., Narteau C. Condition of Occurrence of Large Man-Made Earthquakes in the Zone of Oil Production, Oklahoma // Izvestiya, Physics of the Solid Earth. 2020. V. 56. № 6. P. 911-919. DOI:10.1134/S1069351320060130