Zonas donde aguas residuales se eliminan en pozos petrolíferos registran terremotos cada vez más profundos y de mayor magnitud, incluso años después de que el proceso se reduzca o detenga.

El estudio de Virginia Tech, que se publica este martes en ‘Nature Communications’, muestra que en áreas como Oklahoma y el sur de Kansas hay evidencia de que las aguas residuales de los yacimientos petrolíferos que se inyectan bajo tierra en la formación Arbuckle tienen una densidad mucho mayor que la de los fluidos naturales que ocurren dentro de las fallas de la zona sismogénica más profunda.

El problema es que las aguas residuales se hunden y aumentan la presión de los fluidos en las profundidades subterráneas cuando tienen una mayor densidad que los que ya existen naturalmente. Los cambios de presión tan profundos, a profundidades de hasta 5 millas (unos 8 kilómetros) o más, pueden causar más terremotos de gran magnitud, aunque el número total de terremotos está disminuyendo.

«Los terremotos ahora son comunes en el centro de los Estados Unidos, donde el número de seísmos de magnitud 3 o superior aumentó de 19 por año antes de 2008 a más de 400 por año», apunta Ryan M. Pollyea, del Departamento de Geociencias de la Facultad de Ciencia de Virginia Tech y profesor asistente de geociencias y director del Laboratorio Computacional de Geofluidos de la Universidad. Además, añade que la tasa general de terremotos por año ha estado disminuyendo desde 2016.

«En muchos casos, estos terremotos ocurren cuando las aguas residuales de los yacimientos petrolíferos se eliminan al bombearlas hacia formaciones geológicas profundas –agrega Pollyea–. A medida que las aguas residuales se inyectan a gran profundidad, la presión de los fluidos se acumula y migra fuera de los pozos de inyección. Esto desestabiliza las fallas y causa terremotos ‘inducidos por inyección’, como el terremoto de magnitud 5,8 que azotó a Pawnee, en Oklahoma, en 2016».

Pollyea, autor del estudio con Martin Chapman, profesor investigador asociado de geociencias y director del Observatorio Sismológico de Virginia Tech; y Richard S. Jayne y Hao Wu, ambos estudiantes graduados, utilizó modelos computacionales y análisis de datos de terremotos en una amplia región del norte de Oklahoma y el sur de Kansas, aproximadamente 30.000 millas cuadradas (583.000 metros cuadrados).

«Fue un resultado sorprendente –admite Chapman–. Sugiere que el agua residual que se hunde aumenta la presión del fluido a mayores profundidades y puede causar terremotos más grandes».

Al analizar los datos de terremotos, los investigadores encontraron que la cantidad de terremotos de más de una magnitud 4 aumentó más del 150 por ciento de 2017 a 2018, mientras que la cantidad de terremotos de magnitud 2,5 o superior disminuyó un 35 por ciento durante el mismo período. El número total de terremotos está comenzando a disminuir, pero el porcentaje de terremotos de mayor magnitud está aumentando.

«Nuestros modelos muestran que las aguas residuales de alta densidad pueden continuar hundiéndose y aumentando la presión del fluido a profundidades de 5 o más millas durante 10 o más años después de que se detengan las inyecciones –explica Pollyea–. Hay una mayor proporción de terremotos de gran magnitud a profundidades superiores a 5 millas en el centro-norte de Oklahoma y el sur de Kansas, pero hay menos terremotos totales a estas profundidades. Esto implica que la tasa de terremotos de gran magnitud está disminuyendo más lentamente que la tasa general de terremotos».

El estudio también encontró que la presión del fluido causada por el agua residual que se hunde permanece en el medio ambiente mucho más tiempo de lo que se creía anteriormente.

«Nuestros modelos muestran que las aguas residuales de alta densidad continúan hundiéndose y aumentando la presión del fluido durante 10 a 15 años después de que se detienen las inyecciones, y esto puede prolongar el peligro de terremotos en regiones como Oklahoma y Kansas», añade.

Es importante tener en cuenta que Pollyea y sus colegas no están diciendo que todas las operaciones de eliminación de aguas residuales en campos petroleros causen terremotos, ni predicen un terremoto grande y potencialmente dañino en la región del Medio Oeste. El estudio tampoco indica que la acumulación de presión impulsada por densidad ocurra en todas partes donde ocurren las operaciones de aguas residuales en campos petroleros.

Pollyea recuerda que los investigadores saben desde la década de 1960 que el bombeo de fluidos a gran profundidad puede desencadenar terremotos, pero este estudio es el primero en demostrar que la densidad de las aguas residuales juega un papel importante en la ocurrencia de un terremoto. Cuanto más pesado es el fluido, mayor es el cambio de la presión del mismo y mayor es el efecto del desplazamiento de los fluidos naturales.

«Los modelos anteriores de presión de poros han asumido que la densidad de los fluidos inyectados es la misma que la de las rocas hospedadoras, pero el mundo real comienza a diferir, y los fluidos inyectados a menudo son más pesados –explica Shemin Ge, profesora y directora del Departamento de Ciencias geológicas en la Universidad de Colorado, que no participó en el estudio–. Este estudio analiza el efecto de los fluidos más pesados en la presión de los poros y, en consecuencia, en la inducción de terremotos. Los fluidos inyectados más pesados tienen la tendencia a migrar hacia abajo, lo que provoca la ocurrencia de terremotos».

Según el equipo de investigación, el nuevo estudio ofrece a los científicos, reguladores y formuladores de políticas un nuevo marco para la gestión de la eliminación de las aguas residuales de los yacimientos petrolíferos y el riesgo asociado de terremotos. En lugares como Oklahoma, donde las medidas para mitigar los terremotos están en marcha, los resultados de este estudio pueden ser particularmente importantes porque la combinación de presión de fluido persistente y creciente sugiere que la tasa de terremotos de gran magnitud probablemente esté disminuyendo más lentamente que la tasa general de terremotos.

Fuente: EP