Numerical Analysis of the Induced Seismicity Triggered by Hydraulic Fracturing in the Duvernay Formation in Alberta, CA
Notice bibliographique
Résumé
In the past decades, induced seismicity has become a major concern due to its correlation with oil and gas production and wastewater disposal. Unlike the induced seismicity observed in the United States that is associated with massive saltwater disposal, the induced seismicity observed in the Duvernay formation, a shale target in Alberta, Western Canada, is associated with hydraulic fracturing operations. In this work, we explore the possible mechanisms and the hydro-geological factors responsible for the seismic events that occurred between 2014 and 2015 in the Duvernay formation. By a two-dimensional finite element poroelastic model, using COMSOL Multiphysics, we couple fluid flow and solid deformation to estimate the change in the Coulomb Failure Stress (CFS) along two critically stressed faults existing near the hydraulic fracturing operations. One fault (Fault 1) is 1.01 km away from the location of hydraulic fractures while the second fault (Fault 2) is 0.425 km below the location of hydraulic fractures. The variations of the CFS along the two pre-existing faults are analyzed and compared to the seismic events obtained from the observational data in the Duvernay formation from December 2014 to March 2015 (Bao & Eaton, 2016). Our results show that most of the seismic events correlate spatially and temporally with positive CFS values that imply a risk of failure. During the early stages of hydraulic fracturing, the triggering failure mechanism of “Fault 1” is the increase in the shear stress on portions of the fault that are under extension and that of “Fault 2” is the pore pressure diffusion. Moreover, the distance between the centers of the two faults must range between 1.5 km and 2 km for the CFS results to agree with the observed seismic events. Under this condition, the shallower sections of “Fault 1” are under compression and show a stabilizing behavior (i.e., negative CFS) that is confirmed by the lack of seismic events from observational data, and the deeper sections of “Fault 1” are under extension and show a destabilizing behavior (i.e., positive CFS), which correlates with the measured seismic events. If the distance between “Fault 1” and “Fault 2” is less than 1.5 km, the shallower section of “Fault 1” would be destabilized by the effect of pore pressure, which does not agree with the observed seismic data. Moreover, if the distance between “Fault 1” and “Fault 2” is greater than 2 km, “Fault 1” would be entirely stabilized. Hence, the position of the faults with respect to the location of the hydraulic fracturing operations played an important role in the induced earthquakes triggering mechanisms and in the spatiotemporal distribution of the seismic events.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,001 |
| Communication savante | 0,001 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,002 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».