水力壓裂會引發地震,石油和天然氣開採也會

新報告記錄了與多種能源技術相關的地震活動

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地質學家和政治家們多年來一直在爭論,利用水力壓裂頁岩以釋放天然氣是否會引發地震。最終,美國國家研究委員會今天釋出的一項綜合研究解決了這個問題:是的,水力壓裂會引發地震。然而,與水力壓裂作業相關的地震數量非常少;更多地震與傳統的石油和天然氣開採有關。

此外,水力壓裂引起地震的最大風險並非來自鑽探深層頁岩或用加壓水和化學物質對其進行壓裂。相反,它來自將這些作業產生的廢水回注到深層砂岩或其他地層中進行永久性處置,而不是將其儲存在地表上的水箱或露天池塘中。今年一月,廢水注入被認為是造成俄亥俄州揚斯敦最近發生的地震的原因,地震發生在聖誕節前夕和新年前夕,震級分別為里氏2.7級和4.0級。廢水注入也常用於傳統石油和天然氣生產過程中。

美國國家研究委員會的報告《能源技術中誘發地震的可能性》記錄了與各種地下能源技術相關的地震。然而,它沒有確定地震可能發生的“頻率”。報告將一些地震與傳統油氣井聯絡起來,尤其是在這些油井略微枯竭並注入水或氣體以迫使剩餘的、難以獲得的燃料流出時。該報告還將地震與地熱能(利用地下熱蒸汽或水庫)和所謂的增強型地熱能(將水注入地下熱巖,使其變成蒸汽)聯絡起來。還研究了兩項相關技術:如前所述的廢水注入,以及碳捕獲與封存。迄今為止,全球只有一個碳封存專案,因此該技術的資料很少。該報告包含一張地圖,顯示了誘發地震的地點(如下)。


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圓圈表示由能源技術引起或“可能相關”的地震的位置。圓圈越大,地震越大。“二次採油”是指將流體注入地下以迫使石油或天然氣從油井中流出。 來源:美國國家研究委員會

總的來說,基本上平衡了移除或注入流體量的技術,例如傳統油井,比那些涉及淨注入或抽取的的技術引起的地震事件更少。“兩種失衡最嚴重的技術是碳捕獲與封存和廢水注入,”科羅拉多礦業學院經濟地質學教授兼報告編寫委員會主席默裡·希茨曼在今天的新聞釋出會上說。這兩種技術增加了大面積的地下壓力,因此更有可能遇到斷層,這可能導致地震,希茨曼說。

該報告指出,增強型地熱能也可能造成失衡。近年來,一些令人擔憂的地震與地熱作業有關,包括瑞士巴塞爾發生的3.4級地震,以及靠近加利福尼亞州聖羅莎被稱為蓋澤斯的作業區發生的較小地震。

委員會的工作受到了監管地下注入作業各個方面的聯邦和州機構的推動,這些機構似乎沒有什麼標準資料或分析可以借鑑。委員會發現,最令人擔憂的是,對於任何技術,都不存在一套行業“最佳實踐”來最大限度地減少地震風險,這反過來又使監管機構難以制定合理的規則。委員會強烈建議能源公司與美國能源部合作,制定此類實踐。它指出,最佳實踐非常重要,因為所有跡象都表明,未來將發生越來越多的地下能源開採。

Mark Fischetti has been a senior editor at 大眾科學 for 17 years and has covered sustainability issues, including climate, weather, environment, energy, food, water, biodiversity, population, and more. He assigns and edits feature articles, commentaries and news by journalists and scientists and also writes in those formats. He edits History, the magazine's department looking at science advances throughout time. He was founding managing editor of two spinoff magazines: 大眾科學 Mind and 大眾科學 Earth 3.0. His 2001 freelance article for the magazine, "Drowning New Orleans," predicted the widespread disaster that a storm like Hurricane Katrina would impose on the city. His video What Happens to Your Body after You Die?, has more than 12 million views on YouTube. Fischetti has written freelance articles for the New York Times, Sports Illustrated, Smithsonian, Technology Review, Fast Company, and many others. He co-authored the book Weaving the Web with Tim Berners-Lee, inventor of the World Wide Web, which tells the real story of how the Web was created. He also co-authored The New Killer Diseases with microbiologist Elinor Levy. Fischetti is a former managing editor of IEEE Spectrum Magazine and of Family Business Magazine. He has a physics degree and has twice served as the Attaway Fellow in Civic Culture at Centenary College of Louisiana, which awarded him an honorary doctorate. In 2021 he received the American Geophysical Union's Robert C. Cowen Award for Sustained Achievement in Science Journalism, which celebrates a career of outstanding reporting on the Earth and space sciences. He has appeared on NBC's Meet the Press, CNN, the History Channel, NPR News and many news radio stations. Follow Fischetti on X (formerly Twitter) @markfischetti

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