I västra Texas är vatten ont om fracking, dyrt för återvinning, billigt för avfallsbrunnar och det orsakar M5-jordbävningar.

Permbassängen i västra Texas och New Mexico är för det mesta öken. Öknen kallas Chihuahuan men är inte rå öken som Sahara, utan öken på grund av i genomsnitt 10 tum nederbörd per år. Glesa, skuriga buskar som kreosot och mesquite och få stora träd, som Cottonwoods som finns längs bäckbäddar som bär vatten. Vatten är ont om i Perm. Men inte olja!

Permbassängen är den främsta bassängen i USA för olje- och gasproduktion. Den producerar över 5.5 MMbpd (miljoner fat olja per dag), vilket är en stor del av USA:s totala produktion som närmar sig 12 MMbpd. Framgångarna där ute har gjort det möjligt för Texas att förbli delstaten #1 i USA när det gäller råoljeproduktion och förra året har drivit New Mexico till #2.

Vatten är ont om fracking.

Fracking är nyckeln till framgång i Perm-bassängen där skiffertekniken börjar med en horisontell brunn 1-2 miles lång och pumpar cirka 40 separata frac-behandlingar längs brunnen. Det totala vattnet som används är 20 miljoner liter, vilket skulle fylla en fotbollsstadion till 40 fot över gräsytan. För användning i fracking måste sötvatten komma från städer eller akviferer eller genom återvinning av producerat vatten.

Sedan en utbredd torka drabbade sydvästra USA för cirka 30 år sedan är sötvatten inte billigt längre. Och om fracking vatten konkurrerar med akvifervatten som pumpas upp av ranchägare, innebär detta problem.

Dyrt att återvinna.

Vatten produceras i en brunn tillsammans med olja och gas. Det är för salt för användning men det går att städa upp. Hur mycket produceras vatten? Typiskt 1 – 5 fat för varje fat olja. Permbassängen producerar 5 MMbopd vilket skulle översättas till 5 – 25 MMbwpd (miljoner fat vatten per dag). Sådana enorma volymer producerat vatten måste kasseras på något sätt eller återvinnas.

Marcellus-skiffern, gasskifferns drottning, har mycket få bortskaffande brunnar enligt statligt påbud. Producerat vatten återvinns eller kan också transporteras till Ohio där det hälls i avfallsbrunnar.

Återvinningen av producerat vatten har ökat i Perm under de senaste åren. Detta inkluderar städning på plats och återvinning av smutsigt vatten för att använda det på nästa frackingjobb. Eller skicka det smutsiga vattnet för kommersiell sanering, till exempel i en avsaltningsanläggning.

Över 100 småskaliga återvinningsanläggningar har varit i bruk sedan 2015, och en handfull större vattenåtervinningsanläggningar var planerade att tas i drift senast 2022.

Även om metoder för sanering/återvinning är dyrare, vinner de draghjälp eftersom olje- och gasbolag känner press att åtgärda ett problem som har orsakat två jordbävningar på M5 (magnitut 5) som inträffade med en månads mellanrum i slutet av 2022. Detta är inte bra för branschens image, även om skalven orsakade begränsade skador på egendom.

Vatten är billigt för avfallsbrunnar.

År 2022, de kombinerade Midland och Delaware subbassänger av Perm producerade 7 miljarder fat vilket uppgår till 19 MMbwd. En stor del av detta injicerades via slutförvarsbrunnar i djupa geologiska lager. Denna enorma vattenvolym var mycket större än vad Oklahoma producerade under ett år, 2015, när den staten registrerade 890 jordbävningar på M > 3.

Om man tittar på Culberson County, där de flesta av de senaste jordbävningarna har inträffat (se figur 1), injicerade volymer 2020 var nästan 0.7 MMbwpd.

Avfallsvatten orsakar M5 jordbävningar.

I den permiska bassängen, jordbävningarna har ökat i proportion till volymerna vatten som injiceras i avfallsbrunnar. Korrelationen är stark, som den var i Oklahoma.

Varningar har dykt upp att Perm-bassängen kan följa Oklahomas jordbävningsbana, vilket ledde till ett skalv på 5.9 M, Oklahomas största någonsin, även efter att tillsynsmyndigheter hade insett problemet och minskat injektionerna i avfallsbrunnar. Sådana förseningar minskade i intervallet 6-12 månader.

Så vad har hänt i Perm? Texas Railroad Commission (RRC) agerade snabbt efter ett skalv på 5.4 M inträffade i Culberson County den 16 november 2022 (Figur 1).

Injektionsvolymer i Culberson-området måste minskas cirka 70 % från början av 2022 — och detta skulle vara klart i mitten av 2023. Detta område har 78 slutförvarsbrunnar som är aktiva. 19 av dessa är djupa brunnar som drivs av Chevron och Coterra. De nya injektionsgränserna måste vara 745,000 10 bwpd i Chevrons 615,000 brunnar och 9 XNUMX bwpd i Coterras XNUMX brunnar.

RRC:s svar var hur RRC skulle reagera om ytterligare en M5-jordbävning inträffade i området. Om ytterligare ett jordbävning av M4.5 eller större inträffar i Culberson-området, kommer djupa förvarsbrunnar nära skalvets källa att stängas in i två år. Det skulle innebära att hitta alternativ för att göra sig av med det producerade vattnet: antingen transportera vattnet till avfallsbrunnar i andra områden eller sanera/återvinna det producerade vattnet på plats.

Detta skulle dock bara vara en mild handsmäll och knappt röra stora vinster görs ur Permbassängen.

En annan M5-jordbävning inträffade bara en månad senare.

En annan stor jordbävning, M5.3, inträffade bara en månad senare, den 16 december 2022. Detta verkade följa Oklahoma-mönstret, men med en viktig skillnad. Det andra skalvet på M5 inträffade i ett helt annat område – cirka 15 mil väster om Midland, Texas (Figur 1).

Skalvet var utbrett – och kändes av människor från Amarillo och Abilene i Texas till så långt västerut som Carlsbad, New Mexico, enligt USGS.

För att förstå detta har RCC identifierat ökad seismisk aktivitet i vissa områden som kallas SRA (Seismic Response Areas). Enligt RJ DeSilva, Director of Communications Division, Railroad Commission of Texas, är syftet "att ta itu med och minska seismiciteten och skydda invånare och miljön i olika delar av västra Texas. Varje Vägverket är skräddarsytt för respektive region.”

Smakämnen Northern Culberson-Reeves SRA det är där det första M5-skalvet inträffade den 16 november 2022.

Det andra M5-skalvet som inträffade nära Midland den 16 december 2022, är i en separat SRA kallad Gardendale SRA. Alla djupinsprutningsbrunnar har suspenderats i Gardendale SRA, sade DeSilva.

Den enklaste förklaringen till de två M5-jordbävningarna är att de ligger över två separata förkastningssystem i granitkällaren nedanför. DeSilva säger att dessa källarsittande förkastningar sträcker sig upp i den sedimentära sektionen där djupa förvarsbrunnar finns. Och det är så här vattentrycket från avfallsbrunnar hamnar i källarförkastningar som är kritiskt stressade och benägna att skifta och skapa jordbävningar.

Kontroll av slutförvarsbrunnar i Vägverket.

Generellt antog RRC 2019 riktlinjer för drift av slutförvarsbrunnar i seismiskt aktiva områden, som inkluderar volym- och tryckgränser och hänsyn till lokala geologiska förhållanden. RRC följer för närvarande dessa riktlinjer.

Gardendale SRA: Djupa förvarsbrunnar betyder i allmänhet under toppen av Strawn-formationen som ligger under Wolfcamp-formationen som har de djupaste oljeproduktionsintervallen. Alla djupförvarsbrunnar har suspenderats i Gardendale SRA.

Northern Culberson-Reeves SRA: Djupa förvarsbrunnar betyder i allmänhet under basen av Wolfcamp-formationen, återigen den djupaste produktiva formationen. Enligt DeSilva var två djupa brunnar i SRA redan suspenderade i mars 2022 efter en jordbävning med magnituden 4.5.

Efter jordbävningen den 16 november 2022 utökades den allmänna vägledningen specifikt till att inkludera detta: "Om en framtida 4.5 miljoner+ händelse inträffar inom gränsen på 9 km (ungefär 5 mil) identifierad den 9 december 2022, djupa brunnar inom de 9 km-gränsen kommer att stängas in i 24 månader från datumet för evenemanget." Så det är inte alla brunnar inom SRA som skulle suspenderas, utan bara brunnar inom en radie på 9 km.