Открыть

Aug 18, 2023

Специалист по вычислительной геологии из LLNL Крис Шерман (слева) и сейсмолог Кайла Кролл демонстрируют набор инструментов Operational FoRecasting for Induced Seismicity (ORION), который был профинансирован Управлением по управлению ископаемыми источниками энергии и выбросами углерода Министерства энергетики в рамках Национального партнерства по оценке рисков и Science-Informed Machine. Обучение для ускорения принятия решений в режиме реального времени в инициативе по недропользованию. ORION — это основанная на физике программная платформа для прогнозирования сейсмической активности, которая помогает операторам и регулирующим органам лучше понимать и управлять сейсмическими опасностями на объектах хранения углерода.

(Фото Блеза Дуроса)

Ливерморская национальная лаборатория Лоуренса (LLNL) заключила партнерские отношения с другой национальной лабораторией и компанией, занимающейся мониторингом сейсмических приборов, для разработки основанной на физике программной платформы для сейсмического прогнозирования, которая поможет операторам и регулирующим органам лучше понимать и управлять сейсмическими опасностями на объектах хранения углерода.

Ученые LLNL работали с исследователями из Национальной лаборатории Лоуренса Беркли (LBNL) и канадской компании Nanometrics, Inc. в Оттаве, чтобы разработать набор инструментов Operation FoRecastingof Induced Seismicity (ORION), программную платформу с открытым исходным кодом. Операции по хранению углерода в коммерческих масштабах сталкиваются со значительным риском возникновения сейсмичности, когда жидкости удаляются в недра Земли. Вызванные землетрясения или сейсмические явления, вызванные антропогенной деятельностью, могут нанести ущерб имуществу и поставить под угрозу целостность более мелких герметизирующих элементов, что приведет к утечке углекислого газа или CO2. Хотя на большинстве операций будут наблюдаться небольшие толчки, не исключено, что могут произойти землетрясения большей силы. Подобные события могут привести к прекращению закачки CO2 на одном объекте хранения или подорвать доверие ко всей отрасли. Чтобы управлять этими рисками, отдельные операторы должны понимать как текущую, так и будущую сейсмическую опасность на месте хранения, а регулирующие органы должны иметь возможность оценить сейсмическую опасность в масштабе бассейна. «Хранение CO2 является важным компонентом эффективного смягчения последствий изменения климата, и необходимо контролировать вызванную сейсмичность, чтобы обеспечить широкомасштабное внедрение», — сказал Джо Моррис, заместитель руководителя программы LLNL Subsurface Energy. «ORION передает в руки операторов мощь статистических методов и методов машинного обучения, что позволяет им управлять этими подземными системами более безопасно и эффективно. Сложное сочетание технологий и опыта, содержащееся в ORION, было бы невозможно без руководства национальной лаборатории». Руководитель энергетической программы LLNL Дэн Флауэрс согласился с оценкой Морриса важности национальных лабораторий, работающих над этой проблемой. «ORION использует десятилетия лидерства национальных лабораторий в области высокоточных измерений и физического моделирования сейсмологических процессов в недрах. Я очень рад, что выпуск ORION с открытым исходным кодом предоставит отрасли и лицам, принимающим решения, мощный инструмент, который поможет ускорить развертывание хранилищ CO2 в больших масштабах», — сказал Флауэрс. ORION включает в себя независимые прогнозы, основанные на физике, статистике и машинном обучении, подкрепленные аналитическими, наблюдательными и физическими оценками эволюции давления и напряжения, связанных с закачкой. ORION также обеспечивает анализ сейсмической опасности до, во время и после закачки и может оценить эффективность потенциальных стратегий смягчения последствий, таких как уменьшение объема закачиваемой жидкости в скважину или регулирование скорости закачки в нескольких скважинах для управления рисками, возникающими в результате вызванных землетрясений. превысил порог толерантности. Инструментарий ORION предоставляет простой в использовании интерфейс для создания прогнозов и визуализации сейсмической опасности. Базовые функции предоставляют пользователю оценку сейсмической опасности в определенном месте на основе общедоступных источников данных Геологической службы США и регулирующих органов штата. Расширенные возможности позволяют пользователям загружать локальные высокоточные каталоги землетрясений, прогнозируемые профили закачки и/или пространственно-временные оценки давления и напряжений, а также различных параметров свойств горных пород и флюидов. Затем ORION производит пространственный и временной ансамблевый прогноз сейсмичности или вероятности возникновения землетрясения в течение прогнозируемого периода. ORION также генерирует распределение статистически полученной максимально возможной ожидаемой магнитуды землетрясения. «ОРИОН» также предлагает стратегии оперативного управления, такие как снижение объемов закачки на конкретных скважинах в зависимости от уровня опасности. В разработке ORION используются междисциплинарные технические знания LLNL и LBNL, включая физику землетрясений и нуклеацию, статистическую сейсмологию, геомеханику пластов, машинное обучение и разработку программного обеспечения. ORION финансировался совместно через два прикладных исследовательских проекта, спонсируемых Управлением по ископаемой энергетике и управлению выбросами Министерства энергетики США и финансируемых двухпартийным законом об инфраструктуре: Национальное партнерство по оценке рисков и Инициативу по научно обоснованному машинному обучению для ускорения принятия решений в режиме реального времени при разработке недр. ORION был разработан сейсмологом LLNL Кайлой Кролл и Кристофером Шерманом из LLNL, который специализируется на вычислительной геомеханике; и бывший геофизик LBNL Кёрфон Луу.