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图表走势一中彩大数据:頁巖氣開發需要更多監管和協調機制

來源:國聯資源網-行業資訊    發布時間:2019-06-24

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6月17日22時55分,四川省宜賓市長寧縣發生6.0級地震。截至18日14時50分,地震共造成13人死亡。

由于此次地震發生地長寧,恰是國家頁巖氣開發的重點區塊,且四川地區有多個國家級頁巖氣開發區,關于頁巖氣開發是否誘發地震這個話題,又一次被網友熱議。

這并不是首例頁巖氣開采區發生地震,今年2月,四川省自貢市榮縣兩天內發生三起4級以上地震,當地叫停了頁巖氣開采作業。

各方觀點

四川地震局:宜賓長寧地震為天然地震未受頁巖氣開采影響

據中國經營報報道,四川省地震局四川地震預報研究中心主任杜方表示,經過該局一上午的震情趨勢會商,認為長寧縣地震屬于自然地震,未受到人工干預的影響。

杜方介紹,川南地區屬于我國大陸華南地塊與青藏地塊的結合地帶,宜賓地區位于比較穩定的華南地塊,這里沒有大規模的構造,主要是一些小的構造。歷史上以中等、四五級地震活動為主。

經過判斷,四川省地震局認為長寧地區的斷裂帶的長度只有20余公里,由于規模較小,因此發震能力小。與之相比龍門山的斷裂帶長達500公里,而且平行有三組,因此可以有8級地震的承載力。

“長寧地區的斷裂帶零碎、小,而且縱橫交錯,因此未來可能還會出現4-5級的地震活動,但短期發生更大級別的余震可能性小?!倍歐獎硎?,但是震區應該加強防范,避免余震帶來的房屋倒塌等次生災害。

杜方認為,從已知的地質數據看,本次地震為天然地震,與當地的地質構造、應力有關,而非人工干預?!氨熱繒鷦瓷疃?、波形都有差異,因此我們認為與頁巖氣開采沒有關系?!?

國內外專家觀點:能否誘發地震尚無定論 需要公開更多相關數據

ECF國際頁巖氣論壇今年3月19日轉發《中國新聞周刊》第891期首發的一篇《頁巖氣開發能否誘發地震》,比對了中國頁巖開發與北美地區在行業規范、數據公開等方面存在的差距,這是目前國內對頁巖氣開發與地震關系比較全面客觀的一篇報道。

報道指出,不一樣的自然環境不僅抬高了中國頁巖氣的開采成本,還讓頁巖氣與地震的關系成為一個亟待中國自己開展研究的新課題。

“水力壓裂制造微裂隙的過程中,一定會伴隨微地震的活動,但這種微地震與天然的構造地震不可同日而語?!卑拇罄搶ナ坷即笱У厙蚩蒲в牖肪逞г旱惱哉獠┦恐賦觶骸八ρ沽巡惱庵值卣?,震級一般都會在零級以下,相當于放鞭炮釋放的能量,在地面上的人是沒有感覺的?!?

中石油東方物探水力壓裂微地震監測專家余剛解釋說:“我們在四川做了大量的實際數據采集,水力壓裂產生的微裂縫水平方向延伸一兩百米,高度一般延伸幾十米,整個被改造體積在地殼尺度上范圍很小。這些微破裂的位移都是毫米級的,壓裂的應力也很有限。而4級地震這么大的破壞,錯位都是幾十個厘米,起碼得好多個原子彈的能量才能引發這一場地震?!庇喔棧怪賦?,四川頁巖氣開采的水力壓裂位置在地下兩三千米,而天然地震的震源往往深得多。

2016年,在加拿大卡爾加里大學做博士后的鮑學偉在《科學》雜志上發表了題為《加拿大西部水力壓裂引起斷層活化》的文章。該研究對比了加拿大西部的地震數據與水力壓裂數據,表明地震在時空上都集中在水力壓裂點附近,水力壓裂作業引起的地應力變化可以使天然斷層滑動超過1000米;水力壓裂的施工壓力作用于天然斷層,可產生持續數月的地震。

但另一篇文章的觀點正好與之相左。2017年,加拿大阿爾伯塔大學教授Mirko Van der Baan課題組在美國地球物理學會期刊《地球化學、地球物理學、地球系統》發表了《美國與加拿大的人工誘發地震與大規模油氣開采》一文。該研究統計了北美兩國油氣開采最活躍地區近50年的地震發生頻率,發現日益增加的油氣開采活動與地震沒有相關性。不過,令人關注的是,Baan團隊的資助方有殼牌、雪弗龍和赫斯基等國際石油巨頭的背景,而鮑學偉的研究經費則來自加拿大自然科學與工程研究理事會及卡爾加里大學。

有地震研究專家強調說:“頁巖氣開采和地震的關系問題需要在具體地區進行具體研究,因為不同的巖石與地質結構的實驗結果可能差別很大。即使知道一般原理,還需要得到具體的觀測數據?!?

檢索國內外文獻發現,中國頁巖氣開采與地震的相關性的研究數量遠遠少于美國和加拿大。在為數不多的中國案例研究中,期刊影響因子最高的是日本產業技術綜合研究所上級研究員雷興林2017年發表在《科學報道》(Scientific Report)的《中國四川盆地頁巖氣水力壓裂導致斷層再活化并誘發MW4.7級地震》。該研究地區位于四川盆地上羅及其周邊頁巖氣區塊,研究認為,在地下2.3~3公里深度范圍內的水力壓裂短期(每個井數月)注水過程,可以誘發一系列最高可達MW4.7級的地震。

文章呼吁:“因為四川盆地中的水力壓裂作業正如火如荼展開,研究也將有利于地球科學、天然氣公司、管理部門和學術界共同探討顯著的注水誘發地震的地區因素,以確保頁巖氣水力壓裂有效進行和安全實施?!?

該論文第一作者雷興林2013年在接受媒體采訪時表示,由于相關企業對油氣開采和注水作業數據諱莫如深,研究者往往等到頻繁的小震活動或中級規模地震發生后才介入研究。

曾有地震專家指出,目前中國暫時沒有相關機制,保證科研人員可以從油田單位獲得這些數據。國內頁巖氣的開采主要由“三桶油”(中石油、中石化和中海油)承擔,地震局往往顯得弱勢。此前某地發生地震后,地震局出面去油田單位查詢數據,也遭到拒絕。報道稱,目前僅有重慶市地震局與相關頁巖氣勘探單位建立了協調機制,共享數據以研究頁巖氣開采和地震之間的關系。

美國地震學會:水力壓裂作業或引發四川地震

根據美國地震學會發布于2019年4月5日的一篇文獻表示,《地震研究快報》(Seismological Research Letters, SRL)發表的一項最新研究表明,去年12月和今年1月在中國四川省南部發生的兩次中等規模地震可能是由附近的水力壓裂作業誘發的。

在美國,科學家們普遍認為石油和天然氣產業的廢水回注(油氣提取過程中伴生的水被注入深部巖層)是該區特別是俄克拉荷馬州誘發地震的主要原因。然而,越來越多的證據表明,在油氣開采過程中通過高壓注入水來破碎巖層的水力壓裂可能在俄亥俄州,俄克拉荷馬州和加拿大西部的某些地區誘發了中等規模的地震。

日本地質調查局的雷興林和他的同事們認為,廢水處理和水力壓裂都引發了四川盆地南部的地震。在他們發表在SRL的新研究中,研究人員提出了“完整的證據鏈“,表明12月和1月的地震是由水力壓裂作業誘發的。

他們確定了地震的震源位置,發現地震相對較淺 (地表以下兩到十公里),符合誘發地震的預期深度。12月和1月的地震在時間和空間上也與在附近的水平井簇的壓裂密切相關。當然,他們沒有更精確的壓裂數據來進一步理解注水與地震活動之間的關系。

雷和同事對地震活動的統計建模分析顯示,大部分地震活動來自最初的主震,余震活動很少,這也與典型的誘發地震的模式一致。最后,他們通過計算表明,水力壓裂的高壓注水對巖石孔隙產生的超壓強到足以激活該地區先前存在的斷層。研究人員指出,這些斷層大多是未知的(沒有地圖繪制),在通常的構造應力下,斷層的產狀(延伸方向和傾斜角度)不利于滑動并會產生地震的。

雷說,“對于大多數井場,相關的地震活動在水力壓裂結束或停止后迅速消失”。他進一步指出,相關的分析方法有助于從初期的地震活動中發現斷層被重新激活的跡象。

他補充說:“在我看來,對于被活化了斷層,只要水力壓裂持續,就可能持續誘發中等強度的地震,因為中等地震釋放的應變非常有限。有關部門應該更新相應的國家法規,在觀察到一定的斷層活動跡象時,要求操作人員采取必要行動?!?

這幾位研究人員表示,他們需要更多更詳細的圍繞壓裂井場的斷層分布及其應力場信息,以研究如何避免破壞性地震的發生。雷說, “在四川盆地,中等規模誘發地震發生在有限的幾個井場附近。 如果可以事先篩選出這些地點,破壞性地震的風險將會大大降低?!?

雷和他的同事們希望研究人員、監管機構和油氣運營商共同努力, 更好地了解是什么原因導致了四川盆地南部的注水誘發地震活動,從而為提高相應產業的有效性和安全性提供知見。

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