Le iniezioni di CO2 comportano il rischio di terremoti dannosi?

Quanto sono frequenti i terremoti misurabili in associazione alle operazioni nei giacimenti petroliferi? La risposta è: estremamente rari. Tuttavia, un altro lavoro scientifico ha sollevato la possibilità che si verifichino eventi sismici in seguito all'iniezione di CO2 per stimolare la produzione di nuovo petrolio da giacimenti esauriti. Poiché questo processo, noto come enhanced oil recovery (EOR), è una componente essenziale per rendere economicamente praticabile la cattura e lo stoccaggio del carbonio (CCS) come mezzo per affrontare il cambiamento climatico globale, dobbiamo esaminare attentamente i fatti. Ecco cosa sappiamo:

Il 4 novembre, i Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) hanno pubblicato un documento documento sulla sismicità che potrebbe essere stata indotta dalle iniezioni di gas in un giacimento petrolifero del Texas occidentale. Il giacimento studiato, vicino a Snyder, in Texas, è stato sottoposto a stimolazione della produzione per iniezione dal 1957. Nel presente studio, gli autori riportano una sismicità minore registrata tra il 2006 e il 2011 con 18 terremoti. Dei 18 eventi registrati, 17 erano di magnitudo Richter 3 (associati a scosse del terreno appena percettibili o impercettibili) e uno di magnitudo 4,3 (scosse del terreno in grado di scuotere i piatti, ma senza danni significativi). Per mettere questo dato in prospettiva, secondo il Servizio geologico degli Stati Uniti (USGS), in tutto il mondo si stimano 1,3 milioni di terremoti di magnitudo compresa tra 2,0 e 2,9, 130.000 terremoti di magnitudo compresa tra 3,0 e 3,9 e 13.000 terremoti di magnitudo compresa tra 4,0 e 5,0 all'anno. Nessuna sismicità ha fermato l'iniezione; al contrario, gli operatori hanno prestato particolare attenzione all'ottimizzazione dei tassi di iniezione.

Lo studio sottolinea inoltre che nell'adiacente e ben noto campo SACROC, nella stessa città di Snyder, in Texas, che è stato sottoposto a un trattamento di CO2 per 40 anni, non c'è stata alcuna sismicità indotta. nessuna sismicità indotta. Infatti, la CO2 è nato in questi giacimenti, essendo in funzione dal 1971. Da allora, oltre quattro decenni di esperienza di CO2con circa un miliardo di tonnellate di CO2 iniettata in decine di migliaia di pozzi ha prodotto un miliardo e mezzo di barili di petrolio. Tuttavia, solo tre terremoti noti di magnitudo superiore a 4,0 sono stati registrati durante l'inondazione dell'acqua dei giacimenti petroliferi, e nessuno è noto per essere associato alla CO2 secondo l'analisi completa revisionedegli eventi sismici associati alle tecnologie energetiche negli Stati Uniti pubblicata dalla National Academy of Sciences (NAS, 2012).

È noto che i piccoli terremoti - quelli che rilasciano un'energia a un chilometro di profondità simile a quella di un litro di latte che cade sul pavimento - possono essere associati a minuscole fessure che si formano per accogliere i fluidi iniettati nei pori delle rocce. Tale sismicità (nota come microsismicità) è misurabile solo con strumenti estremamente sensibili e non rappresenta un precursore di grandi eventi né segnala movimenti su faglie note o sconosciute. In effetti, nell'EOR, gli operatori si preoccupano di garantire che le rocce non vengano sottoposte a pressioni eccessive e che non vengano inavvertitamente fratturate, perché le fratture permettono alla CO2 di aggirare i pori pieni di petrolio anziché spazzare via il petrolio. In effetti, il fracking viene evitato nell'EOR e nello stoccaggio del carbonio perché ridurrebbe gravemente l'efficacia della diffusione della CO2 attraverso i pori della formazione. Invece, l'EOR ha luogo in un giacimento a bassa pressione e ricostruisce la pressione verso la minima miscibilità, il punto in cui la CO2 si mescola al petrolio per spostarlo più efficacemente dalla roccia. Questo processo avviene ben al di sotto del punto di frattura della roccia. In un regime di stoccaggio del carbonio, gli operatori si concentreranno sullo "stoccaggio concomitante", cioè sulle normali operazioni con l'aggiunta di monitoraggio e sorveglianza contabile. Se gli operatori desiderano intraprendere lo stoccaggio da soli, in base alle norme attuali, devono applicare la Underground Injection Control Rule dell'EPA, che richiede di rimanere ben al di sotto della pressione di frattura al 90% della resistenza della roccia.

CO2 sono comuni negli Stati Uniti. Oggi sono 4.000 le miglia di impianti di iniezione di CO2 si collegano a 127 progetti che producono oltre 100 milioni di barili di petrolio all'anno, utilizzando 57 milioni di tonnellate metriche di CO2. Inoltre, oggi ci sono più di 100.000 pozzi in fase di allagamento dell'acqua e altri 13.000 pozzi in fase di CO2 in fase di allagamento. Dopo decenni di attività, lo smaltimento delle acque reflue è stato associato solo a otto eventi che sono stati effettivamente avvertiti dai residenti nelle vicinanze, nessuno dei quali è stato associato a danni significativi. Inoltre, ogni anno negli Stati Uniti vengono iniettati nel sottosuolo oltre 4 miliardi di tonnellate di fluidi in più di 30.000 pozzi e la sismicità indotta minore è limitata a pochi campi. Mentre l'esperienza con la CO2per progetti di stoccaggio del carbonio è piccola, ma secondo lo studio NAS del 2012, non si conoscono eventi storicamente avvertiti e nessuno con una magnitudo di 2,0 o superiore. Perché? Lo stoccaggio di CO2 nei giacimenti petroliferi è accompagnato in genere dalla produzione di acqua, idrocarburi e CO2 con conseguente bilanciamento della pressione nel sottosuolo. In effetti, lo "stoccaggio impilato" nei giacimenti di petrolio e di gas che utilizzano formazioni di salamoia associate può rivelarsi vantaggioso sotto diversi aspetti, tra cui l'opportunità di gestire la pressione mediante la produzione di fluidi.

La sismicità indotta associata alle operazioni di estrazione del petrolio e del gas continua tuttavia ad essere un tema di interesse per i politici, a seguito di un articolo del 2012 dei ricercatori di Stanford Mark Zoback e Steve Gorelick relativo alla futura capacità delle formazioni geologiche del sottosuolo profondo di accettare e contenere grandi volumi di CO2 iniettata dalle centrali elettriche. Tuttavia, i ricercatori del MIT Ruben Juanez, Brad Hagar e Howard Herzog hanno scritto una confutazione su PNAS confutazione a quello studio, sottolineando che i terremoti si verificano in gran parte nelle rocce cristalline "di base" che si trovano sotto le migliaia di metri di rocce sedimentarie di giacimento dove si trovano i depositi di petrolio e di gas, o dove la CO2 o dove potrebbe essere immagazzinata. È molto improbabile che le iniezioni in queste rocce sedimentarie scatenino un terremoto nelle sottostanti rocce cristalline del basamento. CATF ha affrontato questo studio anche sul nostro sito web.

Come evitare di provocare terremoti? Nonostante il rischio di danneggiare i terremoti con la CO2 , l'attenta selezione del sito, l'analisi del rischio, la costante sorveglianza e la gestione dell'iniezione devono essere componenti essenziali di progetti di stoccaggio geologico del carbonio sani, in particolare nelle aree sismicamente attive. I siti di stoccaggio del carbonio devono essere attentamente vagliati e quelli che presentano un elevato rischio sismico (o di altro tipo) devono essere evitati o devono essere utilizzati sistemi di gestione. Il monitoraggio della CO2dovrebbe includere la gestione della pressione e il monitoraggio della CO2 sottosuperficiale rispetto alle strutture geologiche.

Il recente articolo di PNAS fornisce quindi ulteriori informazioni sulla sismicità associata all'iniezione nel sottosuolo di CO2ma è importante notare che nel documento gli autori mettono correttamente in prospettiva i loro risultati, affermando che: "Il fatto che nessun altro sito di iniezione di gas abbia riportato terremoti di magnitudo pari a 3, suggerisce che, nonostante le preoccupazioni di Zoback e Gorelick (2012), è possibile che in molti luoghi grandi volumi di CO2 non induca terremoti".