Проблема прогнозирования реакции подземных флюидных систем на техногенное воздействие приобретает все большую значимость в связи с начавшимся во всем мире широким введением в эксплуатацию нетрадиционных месторождений нефти и газа и реализацией проектов по использованию геотермальных источников энергии. И в одном и в другом случае предполагается проведение массовых гидравлических разрывов пластов (для повышения дебитов на месторождениях углеводородов, получения перегретой воды, для увеличения приемистости закачивающих скважин). Проведение многостадийных гидроразрывов является основным методом разработки сланцевых месторождений углеводородов, а также залежей в доманиковской и баженовской свитах в России.
В последние годы повысился интерес к возможностям использования микросейсмического мониторинга для получения дополнительной информации о механических свойствах коллекторов, о сейсмодеформационных и флюидодинамических процессах, происходящих в них. Наиболее широко сейсмический мониторинг используется для оперативного определения положения трещины гидроразрыва пласта. Появились и работы, показывающие возможность использования данных микросейсмического мониторинга для оценки проницаемости пласта. В статье рассматриваются примеры возникновения сейсмичности, связанной с воздействием на подземные флюидные системы, предлагается модель возникновения сейсмических событий при закачке, приводятся примеры результатов расчетов по предложенной модели.
Сейсмичность, индуцированная воздействием на недра, проявляется как в тектонически активных районах, так и в районах, в которых естественная сейсмичность не наблюдается. В дополнение к опубликованной ранее монографии [24] ниже представлены сведения о ряде случаев возникновения техногенной сейсмичности за последнее десятилетие. На рис. 1 приведена карта с некоторыми триггерными и индуцированными сейсмическими событиями, связанными в основном с воздействием на флюидные системы в недрах.
В статьях [18, 13] производится обзор основных механизмов возникновения индуцированной сейсмичности в центральных районах США и выделяется главный «виновник» резко возросшей с 2009 г. сейсмичности (рис. 2) – закачка больших объемов жидкости в недра; показано, что гидроразрыв пласта сам по себе не является причиной повышенной сейсмичности. Авторы работы [18] связывают это с тем, что суммарный объем воды, размер области с повышенным давлением в случае длительной закачки воды будет значительно больше, чем в случае проведения ГРП. Индуцированная сейсмичность наблюдается на расстояниях до десятка километров от закачивающей скважины и на глубинах, отличных от глубины закачки (до 5 км). Крупнейшие землетрясения, индуцированные закачкой отработанной воды в США, имели магнитуды M = 5,3 (Тринидат, Колорадо, август 2011 года) и M = 5,6 (Праг, Оклахома, ноябрь 2011 года).
Большинство скважин, используемых для утилизации отработанной воды, производят закачку не в фундамент, а в осадочные породы с высокой проницаемостью и пористостью. Распространение флюида и области повышенного давления при этом могут достигать разломных зон в фундаменте. Магнитуды наиболее интенсивных сейсмических событий часто коррелирует с суммарным объемом закачанной воды. Однако вопрос о том, является ли объем закачанной воды фактором, контролирующим максимально возможную магнитуду землетрясения, остается открытым.
Усиление сейсмичности в Оклахоме вынудило власти ввести дополнительные регуляторные меры, основанные на эмпирически полученных знаниях об отклике сейсмичности на темп и суммарный объем закачки. С 2015 года, вслед за этими мерами, количество землетрясений с
