riskin minimointi

EGS-järjestelmä luodaan indusoimalla leikkauksen liukuminen olemassa oleviin halkeamiin injektoimalla vettä paineen alaisena ("hydroshearing") kivimuodostukseen. Leikkaus lisää halkeamien läpäisevyyttä ja aiheuttaa seismisiä värähtelyjä, tai "indusoituja seismisiä", jotka voidaan havaita seismometereillä ja joita käytetään EGS-järjestelmän kasvun kartoittamiseen. Useimpien indusoitujen seismisten tapahtumien arvo on pienempi kuin 2,0, eikä niitä tunneta pinnalla. Jotkut EGS-projektit ovat kuitenkin tuottaneet tapahtumia, jotka olivat riittävän suuria, jotta ne tuntuvat pinnalla ja aiheuttavat myös pieniä vaurioita. Siksi on tärkeää, että EGS-hankkeet noudattavat ohjeita, joilla arvioidaan, valvotaan ja vähennetään pinnalla tuntevien tai mahdollisesti haitallisten seismisten vaarojen riskiä.

Kansainvälinen energiajärjestö (IEA) kehitti Yhdysvaltojen energiaministeriön (DOE) hyväksymän geometrisissä projekteissa indusoitujen seismisten prosessien käytön EGS-hankkeita varten (Majer et al., 2008). AltaRock Energy Inc. mukautti tämän protokollan Newberry-EGS-esittelyprojektissa vallitseviin geologisiin ja ympäristöolosuhteisiin ja kehitti paikkakohtaiset ohjaus- ja rajoitusmenettelyt. Tähän suunnitelmaan sisältyi myös IEA-protokollan valmis päivitys, joka oli silloin luonnosmuodossa (Majer et al., 2011).

Tärkeä osa indusoidun seismisen rajoittamista on seismisen tarkkailujärjestelmän saatavuus. Ennen hankkeen alkua Tyynenmeren luoteismaisessa verkossa (PNSN) oli vain yksi alueellinen seisminen mittausasema 25 km säteellä. Peiton parantamiseksi AltaRock lisäsi kaksi muuta asemaa. He myös asensivat paikallisen mikroseismisen verkon (MSA) seitsemällä seismisellä asemalla EGS-kaivon NWG 55-29 ympärille kerätäkseen tietoja luonnollisesta seismisestä taustasta. AltaRock suunnitteli myös MSA: n, joka otetaan käyttöön EGS-järjestelmän luomisen aikana ja sen jälkeen. He myös asensivat suuren liikkumisen seismometrin (SMS) Paulina-järvelle, noin 3 km kaakkoon NWG 55-29: stä, mittaamaan, onko mielenosoitus aiheuttanut maan kiihtyvyyttä (vapinaa).

Edellä kuvatun seismisen seurannan lisäksi AltaRock teki yksityiskohtaisia demonologisen alueen geologisia ja geofysikaalisia tutkimuksia. Jännitystilojen, alueellisten murtumavyöhykkeiden ja murtumakuvioiden arvioinnissa todettiin, että NWG 55-29: n lähellä ei ole todisteita uusista murtumista tai muista muodonmuutoksista (Cladouhos et al., 2011). Nämä tulokset osoittivat, että porareiän lävistämien pienten halkeamien hydroshearing ei laukaisi mitään liikettä missään lähellä olevassa halkeamassa.

Riippumaton tekninen konsultti URS Corporation (URS) laati riskianalyysin indusoiduista seismisistä ja seismisistä vaaroista Newberry EGS -esittelyssä (Wong ym., 2010). Muiden EGS-projektien tapaushistorian perusteella URS hyväksyi alueen 3.5–4.0 suurimmille seismisille tapahtumille, jotka EGS-esittely voi aiheuttaa. URS suoritti sitten kumulatiivisen todennäköisen seismisen riskianalyysin määrittääkseen sekä luonnollisista että indusoiduista seismisistä riskeistä.

Tämän tyyppinen analyysi yhdistää seismisen tapahtuman laajuuden vapinaihin, joita voi tapahtua läheisyydessä. Heidän raportissaan todettiin, että ”todennäköisen seismisen riskianalyysin tulokset osoittivat, että La Pinessä, Sun Riverissä ja projektipaikalla (NWG 55–29) riskissä ei ollut eroa lähtötilanteen välillä (johon sisältyy sekä luonnollisen tektonisen että vulkaanisen seismisen vaara). ) ja EGS-indusoitu seisminen. "

Newberryn ravistamisen URS-mallissa oletettiin indusoitu seisminen tapahtuma, jonka voimakkuus (M) oli 3,5 injektioreiässä, NWG 55-29, ennusti 0,01 painovoimaa (g) maan suurimpana kiihtyvyytenä (PGA) La Pinessä ja 0 , 1 g PGA: ta Paulina-järvellä. Luonnollisissa maanjäristyksissä ihmiset havaitsevat 0,1 g PGA: n voimakkaana ravistelua, mutta loukkaantumisriski on pieni (Wald et al., 1999). On kuitenkin havaittu, että EGS: n aiheuttamasta seismisestä värisemisestä ja vaurioista on yleensä vähemmän hyötyä kuin luonnollisissa tapahtumissa (Majer et al., 2007).

Indusoidun seismisen ohjaamiseksi ja rajoittamiseksi asiakirjassa määritetään rajat "laukaisevat", jotka aktivoituessaan käynnistävät rajoitustoimenpiteet tai lopettavat ruiskutuksen ja virtaavat välittömästi kaivoon säiliön paineen vähentämiseksi. Näitä liipaisimia tarkkaillaan hydroshearingin ja EGS-järjestelmien luomisen aikana ja ne perustuvat seismisen toiminnan reaaliaikaiseen mittaamiseen alueellisissa seismisissä verkoissa yhdessä ennen hankkeita asennettujen paikallisten verkkojen kanssa.

Tapahtuman kokoon tai ravistamiseen perustuvia rajoitustasoja oli kolme: (1) pitää virtausnopeus ja paine vakiona, jos tapahtuva paikallinen seismisyystapahtuma oli 2,0 ≤ M ≤ 2,7, (2) vähentämään seismisen tapahtuman virtausta ja painetta 2 , 7 ≤ M ≤ 3,5 tai 0,014 g ≤ PGA ≤ 0,028 g esiintyy "voimakkaalla liiketunnistimella" ja (3) lopettaa injektoinnin ja vähentää säiliön painetta seismisten tapahtumien yhteydessä, jos M ≥ 3,5 tai PGA ≥ 0,028 g päällä ". voimakas liikeanturi ”tapahtuu.

Määritä enimmäisarvo ennalta

Suurin suuruus (MMAX) ja maanjäristystiheys ovat seismisen riskianalyysin kaksi tärkeintä komponenttia. Maanjäristyksen voimakkuus on verrannollinen murtuma-alueen osaan, joka liukuu seismisessä tapahtumassa, ja vapautuneiden jännitysten määrään (ts. Kallion jännitysten vähentäminen). Mahdollisesti haitallisen maanjäristyksen on täytyttävä useiden edellytysten täyttyessä. Murtumisvyöhykkeen on oltava riittävän suuri, kalliojännitysten on oltava riittävän korkeita luistamisen aikaansaamiseksi ja vyöhykkeen on oltava lähellä liikettä. Indusoitujen seismisten ominaisuuksien hallitsevat olemassa olevien murtumisvyöhykkeiden ja murtumien sekä paikallisen kallion jännityskentän ominaisuudet ja jakautuminen kiviaineksen tilavuudessa, joka ympäröi reikää, johon neste pumpataan (Majer et al., 2007).

Mahdollisen M: n arvioimiseksi käytettiin kahta perusmenetelmääMAX Newberryssa vastaavat arvot muista EGS-projekteista / geotermisistä projekteista ja teoreettisista malleista. Koska tuolloin ympäri maailmaa oli toteutettu muutama EGS-projekti, oli vaikea löytää sopivia analogioita. Teoreettiset lähestymistavat johtuvat aikaisemmin hankitusta murtumisominaisuuksien käytöstä, kun käytetään indusoitua seisismia, mikä vaatii sen kiviaineksen karakterisointia, johon porausreiän ympärillä vaikuttaa. Tietoja ei ollut saatavilla hankkeen alussa, mutta ne saatiin lisätutkimuksia suoritettaessa.

Vaikka niiden paikkojen lukumäärä, joissa EGS-laitteistoja on kehitetty samanlaisissa olosuhteissa kuin Newberry-tulivuorella, on rajallinen, havainnot kohteissa, jotka sijaitsevat samanlaisissa geologisissa ja tektonisissa olosuhteissa, antavat viitteitä siitä, että MMAX tulisi olla alle M 3,0 (Wong et ai., 2010). Laajemmassa katsauksessa MMAX Muihin EGS-tiloihin verrattuna korkein havaittu arvo on ollut M 3,7 -tapahtuma Cooperin altaassa, Australiassa, jossa ei ole ilmoitettu vaurioita (Majer et al., 2007; vahvistanut Geodynamics Reservoir Development Manager, Robert Hogarth, kesäkuu 2011). Toiseksi suurin tapahtuma oli M 3.4: n Baselissa, Sveitsissä.

Kehittää paikkaspesifisiä, teoreettisia malleja M: stäMAX oli AltaRock arvioinut edelleen muun muassa LiDAR-tietoja, jotka yhdessä muiden parametrien kanssa johtivat malliin, jolla oli suuri lämpövirta Newberryssa ja todennäköisesti MMAX vaihtelevilla tasoilla.

M: n arvioimiseksi käytettiin kolmea vaihtoehtoista menetelmääMAX Newberrylle ympäröivän kivimassan fysikaalisten ominaisuuksien ja ehdotetun injektioprosessin perusteella. Nämä lähestymistavat tuottivat yksiselitteisen deterministisen arvion M: stäMAX sivuston arvioitujen fysikaalisten parametrien tietyille yhdistelmille.

Ensimmäinen menetelmä, otettu Brune (1970): sta, perustuu dynaamisiin jännitepisaroihin, jotka säätelevät säteilevien seismisten aaltojen absoluuttista amplitudia ja vastaavia maan värähtelyjä. Induktoidulle tapahtumalle, joka aiheutuu liukumisesta murtumisvyöhykkeellä, jonka säde on 500 m (EGS-säiliön ehdotetun enimmäismitan säde) ja jännitteen pudotuksella 3 MPa, yhden Mmax: n laskettiin olevan 3,89.

Toinen menetelmä, joka perustuu McGarriin (1976), yhdistää maanjäristyksissä vapautuneen seismisen ajankohdan summan tilavuuden muutokseen. Jos nestettä injektoidaan, laskee systeemiin pumpattava tilavuus. Kuoreen jäykkyyden 3,5 GPa ja suunnitellun ruiskutetun tilavuuden 30 000 m avulla3 yhdelle halkeamalle lasketaan MMAX - 3,28.

Kolmas menetelmä, julkaisusta Leonard (2010), perustuu joukkoon sisäisesti yhdenmukaisia skaalaussuhteita seismisen momentin ja vika-alueen, pituuden, leveyden ja keskimääräisen siirtymän välillä. M: n murtotason pituusMAXTapahtuma rajoitettiin EGS-säiliön tavoitepituuteen 1000 m. Vikatason pystysuuntaista laajuutta rajoitti syvyys siirtymiseen hauraaseen plastiliin NWG 55-29 alapuolelle, mikä on erittäin matala, 3,5 km, korkean lämpövirtauksen takia.

M lasketaan käyttämällä näitä rajoituksia murtotasossa, jonka kaltevuus on 50 °MAX - 3,98. Kolme laskettua M: täMAX arvot tukevat aiempaa arviota M: stäMAX noin 3,5-4,0.

Lopullinen käytetty menetelmä perustuu 'seismisiin indekseihin', jotka ovat kehittäneet Shapiro et ai. (2010). Shapiro et ai. (2007) havaitsi, että indusoitujen maanjäristysten lukumäärä, joka on suurempi kuin annettu arvo, kasvaa suunnilleen suhteessa injektoidun nesteen määrään. Käyttämällä indusoitujen tapahtumien seismisyysastetta ja nesteen injektointinopeutta, Shapiro et ai. (2010) seismogeeninen indeksi. Tätä parametria voidaan käyttää vertaamaan injektioiden aiheuttamia seismisiä vaikutuksia eri projektikohdissa. Shapiro et ai. (2010) -analyysi on houkutteleva, koska se tarjoaa todennäköisyyden ennakoinnin enimmäiskokolle perustuen suhteellisen vaatimattomaan määrään sijaintikohtaisia tietoja.

Shapiro-menetelmä kalibroitiin ja testattiin käyttäen tietoja ensimmäisestä 14 päivän injektiosekvenssistä Paradox Valleyssä ja havaittiin, että havaittu Mmax = 0,9 kuuluu ennustetun Mmax-arvon 95% luottamusalueelle <1,2. Mmax-arvon mediaaniennuste (1,2,3) ja havaittu Mmax (4,3). ) pitkitetyn injektion aikana, joka kesti 4 vuotta, kun yli 2 miljoonaa M3 myös poistettu jätevesi on johdonmukaista.

Shapiro-menetelmää sovellettiin Newberryssä ja havaittiin, että todennäköisyys, että Newberry-aktiivisuus indusoi tapahtuman, kun M> 3,0, oli alle 1% 50 vuorokauden ajanjakson aikana, joka sisälsi injektoinnin ja paineen takaisin (virtauksen takaisin). 95%-todennäköisyydellä maksimaalisen indusoidun tapahtuman ennustettiin olevan M <2,2. Konservatiivisimpien oletusten mediaani (todennäköisyys = 0,5) Mmax on pienempi kuin M = 1,0.

Alla on taulukko tapahtumien todennäköisyydestä.

SuuruusTOTEUTETTAVUUSTOTEUTETTAVUUS
minimiMaksimi
> 10,7%40%
> 20,1%6%
> 30,01%0,8%
> 40,002%0,09%