minimizzazione del rischio

Un sistema EGS viene creato inducendo lo slittamento del taglio nelle fessure esistenti iniettando acqua sotto pressione ("idrosudimento") in una formazione rocciosa. La cesoia aumenta la permeabilità delle crepe e genera vibrazioni sismiche o "sismiche indotte", che possono essere rilevate dai sismometri e utilizzate per mappare la crescita del sistema EGS. La maggior parte degli eventi sismici indotti ha una magnitudo inferiore a 2.0 e non si fa sentire in superficie. Tuttavia, alcuni progetti EGS hanno generato eventi abbastanza grandi da essere avvertiti in superficie e causare anche danni minori. È quindi importante che i progetti EGS seguano le linee guida per la valutazione, il monitoraggio e la riduzione del rischio di sismicità percepita in superficie o potenzialmente dannosa.

L'Agenzia internazionale dell'energia (AIE) ha sviluppato un protocollo per la sismicità indotta nei progetti geotermici adottato dal Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti (DOE) per i progetti EGS (Majer et al., 2008). AltaRock Energy Inc. ha adattato questo protocollo alle condizioni geologiche e ambientali del progetto dimostrativo Newberry-EGS e ha sviluppato procedure di controllo e limitazione specifiche del sito. Un aggiornamento completo del protocollo IEA, che era allora in forma di bozza (Majer et al., 2011), era anche incluso in questo piano.

Una parte importante della limitazione del sismico indotto è la disponibilità di un sistema di monitoraggio sismico. Prima dell'inizio del progetto, la Pacific Northwest Seismic Network (PNSN) aveva una sola stazione di misurazione sismica regionale entro un raggio di 25 km. Per migliorare la copertura, AltaRock ha aggiunto altre due stazioni. Hanno anche installato una rete micro-sismica locale (MSA) con sette stazioni sismiche attorno al pozzo EGS NWG 55-29, per raccogliere dati dal sismico di fondo naturale. AltaRock ha inoltre progettato un MSA da commissionare durante e dopo la creazione del sistema EGS. Hanno anche installato un grande sismometro a movimento (SMS) sul lago Paulina, a circa 3 km a sud-est di NWG 55-29, per misurare se l'accelerazione del terreno (scuotimento) è stata generata dalla dimostrazione.

Oltre al monitoraggio sismico sopra descritto, AltaRock ha condotto indagini geologiche e geofisiche dettagliate dell'area dimostrativa. Una valutazione degli stati di stress, delle zone di frattura regionali e dei modelli di frattura ha concluso che non vi sono prove di nuove fratture o altre deformazioni vicino a NWG 55-29 (Cladouhos et al., 2011). Questi risultati hanno indicato che l'idrosudimento delle piccole fessure perforate dal foro non innescerebbe alcun movimento in nessuna crepa nelle vicinanze.

URS Corporation (URS), un consulente tecnico indipendente, ha preparato un'analisi dei rischi per i rischi sismici e sismici indotti alla dimostrazione di Newberry EGS (Wong et al., 2010). Sulla base della case history di altri progetti EGS, URS ha adottato una gamma di 3,5–4,0 per i maggiori eventi sismici che potrebbero essere indotti dalla dimostrazione EGS. URS ha quindi condotto un'analisi cumulativa probabilistica del rischio sismico per determinare il rischio dovuto sia al sismico naturale che a quello indotto.

Questo tipo di analisi mette in relazione l'entità di un evento sismico con i tremori che possono verificarsi nelle vicinanze. Il loro rapporto ha concluso che "i risultati dell'analisi probabilistica del rischio sismico hanno indicato che non vi era alcuna differenza di rischio a La Pine, Sun River e nel sito del progetto (NWG 55-29) tra le condizioni di base (che comprendono il pericolo sia di sismicità tettonica naturale che vulcanica). ) e sismico indotto da EGS. "

Il modello URS di agitazione a Newberry, ipotizzava un evento sismico indotto con una magnitudo (M) di 3,5 nel foro di iniezione, NWG 55-29, prevedeva 0,01 gravità (g) come massima accelerazione del terreno (PGA) in La Pine e 0 , 1 g PGA sul lago Paulina. Per i terremoti naturali, un PGA di 0,1 g viene percepito dall'uomo come una forte scossa, ma il rischio di lesioni è piccolo (Wald et al., 1999). Tuttavia, è stato riscontrato che l'agitazione e il danno percepiti a causa della sismicità indotta da EGS sono generalmente inferiori rispetto agli eventi naturali (Majer et al., 2007).

Per il controllo e la limitazione del sismico indotto, il documento definisce i limiti "trigger" che, se attivati, avvieranno misure di limitazione o arresteranno l'iniezione e far fluire immediatamente il pozzo per ridurre la pressione del serbatoio. Questi trigger sono monitorati durante l'idrosudimento e la creazione di sistemi EGS e si basano sulla misurazione in tempo reale dell'attività sismica su reti sismiche regionali, insieme alle reti locali installate prima dei progetti.

Vi erano tre livelli di limitazione in base alla dimensione o all'agitazione dell'evento: (1) mantenere la portata e la pressione costanti se si verificasse un evento sismico localizzabile di 2,0 ≤ M ≤ 2,7, (2) ridurre il flusso e la pressione di un evento sismico di 2 , 7 ≤ M ≤ 3,5 o 0,014 g ≤ PGA ≤ 0,028 g sul "sensore di movimento forte" si verifica e (3) interrompere l'iniezione e ridurre la pressione del serbatoio in caso di un evento sismico con M ≥ 3,5 o PGA ≥ 0,028 g acceso " si verifica un forte sensore di movimento ".

Predefinire la massima grandezza

Magnitudine massima (MMAX) e la frequenza dei terremoti sono i due componenti più importanti dell'analisi del rischio sismico. L'entità di un terremoto è proporzionale alla parte della zona di frattura che scorre in un evento sismico e alla quantità di sollecitazioni rilasciate (cioè riduzione delle sollecitazioni rocciose). Diverse condizioni devono essere soddisfatte affinché si verifichi un terremoto potenzialmente dannoso. Deve esserci una zona di frattura sufficientemente ampia, le sollecitazioni della roccia devono essere abbastanza alte da causare lo scivolamento e la zona deve essere vicina a un movimento. Le proprietà del sismico indotto sono regolate dalle proprietà e dalla distribuzione delle zone e fratture esistenti e dal campo di stress della roccia locale nel volume della roccia che circonda il pozzo in cui viene pompato il liquido (Majer et al., 2007).

Sono stati usati due metodi di base per stimare il potenziale MMAX presso Newberry, valori corrispondenti di altri progetti EGS / progetti geotermici e modelli teorici. Dato che all'epoca erano stati realizzati pochi progetti EGS in tutto il mondo, era difficile trovare analogie adeguate. Gli approcci teorici sono dovuti a una conoscenza precedentemente acquisita delle caratteristiche di rottura quando si utilizza il sismico indotto, che ha richiesto la caratterizzazione del volume di roccia che sarebbe interessato intorno al pozzo. Questa informazione non era disponibile all'inizio del progetto, ma è stata ottenuta man mano che venivano condotte ulteriori indagini.

Sebbene il numero di siti in cui le strutture EGS sono state sviluppate in condizioni simili a quelle del vulcano Newberry sia limitato, le osservazioni su siti in condizioni geologiche e tettoniche simili indicano che MMAX dovrebbe essere inferiore a M 3.0 (Wong et al., 2010). In una revisione più ampia di MMAX rispetto ad altre strutture EGS, il valore più alto osservato è stato un evento M 3.7 a Cooper Basin, in Australia, in cui non è stato segnalato alcun danno (Majer et al., 2007; confermato da Geodynamics Reservoir Development Manager, Robert Hogarth, giugno 2011). Il secondo evento più grande è stato un M 3.4 a Basilea, Svizzera.

Sviluppare modelli teorici site specific di MMAX AltaRock ha valutato ulteriormente, tra l'altro, i dati LiDAR, che insieme ad altri parametri hanno portato a un modello con un elevato flusso di calore a Newberry e probabilmente MMAX con livelli variabili.

Sono stati usati tre metodi alternativi per valutare MMAX per Newberry in base alle proprietà fisiche della massa rocciosa circostante e al processo di iniezione proposto. Questi approcci hanno fornito stime deterministiche inequivocabili di MMAX per combinazioni specifiche di parametri fisici stimati del sito.

Il primo metodo, tratto da Brune (1970), si basa su cadute di tensione dinamiche, che controllano l'ampiezza assoluta delle onde sismiche irradiate e le corrispondenti vibrazioni del terreno. Per un evento indotto creato da uno slittamento in una zona di frattura con un raggio di 500 m (il raggio della dimensione massima proposta del serbatoio EGS) e una caduta di tensione di 3 MPa, è stato calcolato un Mmax pari a 3,89.

Il secondo metodo, basato su McGarr (1976), mette in relazione la somma del momento sismico rilasciato dai terremoti con una variazione di volume. Se il liquido viene iniettato, è il volume che viene pompato nel sistema che conta. Con l'aiuto di una rigidità della crosta di 3,5 GPa e il volume iniettato previsto di 30.000 m3 per una singola crepa viene calcolata una MMAX a 3.28.

Il terzo metodo, di Leonard (2010), si basa su una serie di relazioni di ridimensionamento coerenti internamente tra momento sismico e area di frattura, lunghezza, larghezza e spostamento medio. La lunghezza del piano di frattura di una MMAXl'evento era limitato alla lunghezza target del serbatoio EGS di 1000 m. L'estensione verticale del piano di faglia era limitata dalla profondità alla transizione verso il fragile duttile sotto NWG 55-29, che è estremamente superficiale, 3,5 km, a causa dell'elevato flusso di calore.

Utilizzando questi vincoli su un piano di frattura con una pendenza di 50 °, viene calcolata una M.MAX al 3.98. I tre calcolati MMAX i valori supportano la stima precedente di MMAX circa 3,5-4,0.

Il metodo finale utilizzato si basa sull'indice sismico sviluppato da Shapiro et al. (2010). Shapiro et al. (2007) hanno osservato che il numero di terremoti indotti con una magnitudine maggiore di un determinato valore aumenta approssimativamente in proporzione al volume del fluido iniettato. Utilizzando il tasso di sismicità degli eventi indotti e il tasso di iniezione liquida, Shapiro et al. (2010) un indice sismogenico. Questo parametro può essere utilizzato per confrontare gli effetti sismici indotti dell'iniezione eseguita in diversi siti del progetto. Shapiro et al. (2010) l'analisi è allettante perché fornisce una previsione probabilistica della dimensione massima basata su una quantità relativamente modesta di informazioni specifiche del sito.

Il metodo Shapiro è stato calibrato e testato con i dati della prima sequenza di iniezione di 14 giorni a Paradox Valley e si è riscontrato che la Mmax osservata = 0,9 rientra nella regione di confidenza 95% della previsione Mmax <1,2 prognosi mediana per Mmax (4,39) e Mmax osservata (4,3 ), durante un'iniezione prolungata che è durata per 4 anni in cui oltre 2 milioni di M3 anche le acque reflue scaricate sono coerenti.

Il metodo Shapiro è stato applicato a Newberry e si è riscontrato che la probabilità che l'attività di Newberry inducesse un evento con M> 3.0 era inferiore a 1% durante un periodo di 50 giorni che includeva l'iniezione e la diversione della pressione (flusso di ritorno). Con probabilità 95%, si prevedeva che l'evento massimo indotto fosse M <2.2. La Mmax mediana (probabilità = 0,5) per la maggior parte delle ipotesi conservative è inferiore a M = 1,0.

Di seguito è una tabella per la probabilità di occorrenze.

magnitudineFATTIBILITÀFATTIBILITÀ
MinimoMassimo
> 10,7%40%
> 20,1%6%
> 30,01%0,8%
> 40,002%0,09%