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長寧地震頻發(fā)是頁巖氣開采惹的禍？

2019/08/21
導(dǎo)讀
地震頻發(fā)都是水力壓裂惹的禍？
pixabay.com

撰文 | 楊   朔
責(zé)編 | 夏志堅
 
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四川省長寧縣，頁巖氣開發(fā)的熱土，中國首個國家級頁巖氣示范區(qū)長寧-威遠(yuǎn)國家級頁巖氣產(chǎn)業(yè)示范區(qū)所在地之一。8月13日，長寧發(fā)生了一次4.1級的地震，而自2019年6月17日起，該縣已經(jīng)發(fā)生36次地震，其中四級以上的地震9次。
 
在美國，頁巖氣開發(fā)的重點區(qū)域俄克拉荷馬州同樣地震頻發(fā)。2010年俄克拉荷馬發(fā)生了41次三級以上的地震，而到了2015年，該地區(qū)三級以上地震已經(jīng)飆升到了888次 [1]。
 
一時間，人們對于頁巖氣的開采是否誘發(fā)了長寧頻繁的地震產(chǎn)生疑問。
 
在頁巖氣開發(fā)過程中，通常需要用到水力壓裂技術(shù)，即向地下注入高壓流體，壓裂巖石，為頁巖氣的運移提供更多的流動通道。網(wǎng)上的一些評論稱，開采頁巖氣時，水力壓裂破壞了地層穩(wěn)定的應(yīng)力狀態(tài)，從而誘發(fā)了地震。
 
然而，事實是否果真如此？
 

1


地震頻發(fā)都是水力壓裂惹的禍？


水力壓裂是否會誘發(fā)中等強度的地震，學(xué)術(shù)界對此并未取得共識。
 
Hadi Ghofran 等學(xué)者指出，頁巖的壓裂會誘發(fā)作業(yè)地區(qū)中等強度的地震，特別是美國中部，像俄亥俄州、俄克拉荷馬州地震頻發(fā)和頁巖氣的開采作業(yè)有著密切的聯(lián)系 [2]。
 
不過也有人表示，盡管壓裂時的高壓流體會在某些方向上導(dǎo)致地層巖石發(fā)生破裂，但產(chǎn)生的影響微乎其微，不足以誘發(fā)中等強度的地震。此外，水力壓裂的作業(yè)區(qū)域一般在地下2000-3000米處，而震源往往深得多，二者之間并不能簡單地建立因果關(guān)系。
 
值得一提的是，6月18日，在中國地震臺網(wǎng)中心召開的 “四川長寧6.0級地震專家集體訪談” 活動上，中國地震臺網(wǎng)中心主任王海濤表示，目前尚無充分證據(jù)證明此次地震與水壩、頁巖氣開采有關(guān)。有學(xué)者表示，從地震學(xué)角度來說，目前對誘發(fā)地震是否能夠引起中等強度以上地震仍不清楚 [3]。
 

2


油田廢水，誘發(fā)地震的另一“嫌犯”？


在學(xué)者關(guān)于水力壓裂是否導(dǎo)致地震爭論不休時，有人將目光投向了注入地層的廢水。
 
研究發(fā)現(xiàn)，除了壓裂可能導(dǎo)致地震外，開發(fā)過程中向地層注入的廢水也可能致震。美國聯(lián)邦地質(zhì)調(diào)查局指出，頁巖氣開采的水力壓裂不是產(chǎn)生誘發(fā)地震的主要原因，石油和天然氣開采過程中產(chǎn)生的廢液被增壓注入或直接注入廢水井，是產(chǎn)生大部分誘發(fā)地震的主要原因 [4]。
 
在美國發(fā)生地震最多的俄克拉荷馬州，只有1-2％的地震與水力壓裂作業(yè)有關(guān)，剩余的地震則是由廢水處理引起的。在《自然-通訊》雜志上，Ryan M. Pollyea 等人發(fā)表了《高密度油田廢水處理導(dǎo)致更深、更強、更持久的地震》（High density oilfield wastewater disposal causes deeper, stronger,and more persistent earthquakes）一文呼應(yīng)了上述觀點，作者研究發(fā)現(xiàn)，由于高壓泵入地層的廢水和巖石流體之間存在密度差，可能會導(dǎo)致壓力瞬變，從而致震 [5]。
 
不過也有人表示，該結(jié)論可能并不符合中國的實際情況 [6]。在美國，河流較多，水資源獲取方便，人們會將水力壓裂產(chǎn)生的廢水收集起來，再從別的地方集中注入地層。而中國的頁巖氣開采環(huán)境條件惡劣，多數(shù)是丘陵地區(qū)，實際的工作區(qū)域多在山上，水的運輸成本很高，所以這些水都要經(jīng)過處理，循環(huán)利用，并不會出現(xiàn)上述現(xiàn)象。所以無法簡單斷定是油田廢水誘發(fā)了地震。
 
綜合來看，頁巖氣開采是否致震，目前學(xué)界主要存在兩種聲音：一種聲音認(rèn)為是水力壓裂誘發(fā)了地震；另一種聲音指出油田廢水的不合理使用才是致震的主要原因。要回答這一問題，應(yīng)該說還需要更多詳實的證據(jù)。中國的頁巖氣儲量世界第一，頁巖氣無疑是塑造未來能源結(jié)構(gòu)的重要一環(huán)，目前仍然存在許多未知，等待著科研人員進(jìn)一步的研究。
 
參考資料
[1] https://earthquake.usgs.gov/earthquakes/browse/stats.php
[2] Ghofrani H，Atkinson GM，Eaton DW，et al.加拿大西部沉積盆地水力壓裂與地震活動[J],地震研究快報,2016,87(3):págs.631-647
[3] 何登發(fā), 魯人齊, 黃涵宇,等. 長寧頁巖氣開發(fā)區(qū)地震的構(gòu)造地質(zhì)背景[J]. 石油勘探與開發(fā), 2019, 46(5): 1-14.
[4] https://earthquake.usgs.gov/research/induced/myths.php
[5] https://www.nature.com/articles/s41467-019-11029-8
[6] https://baijiahao.baidu.com/s?id=1628250213471212001&wfr=spider&for=pc
 
制版編輯 | 皮皮魚
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