Un nuevo método para predecir la sismicidad inducida
La clave para alcanzar los objetivos climáticos de Europa podría estar bajo tierra. «Desde la energía geotérmica renovable hasta la captura y almacenamiento de carbono, los recursos subterráneos podrían ayudar a Europa a reducir de forma sustancial sus emisiones de carbono», comenta Víctor Vilarrasa, investigador del Consejo Superior de Investigaciones Científicas(se abrirá en una nueva ventana) de España. El problema es que aprovechar estos recursos subterráneos requiere que la industria inyecte fluidos en el subsuelo o los extraiga de él. Estas actividades alteran la presión de poro, la temperatura, el estado de esfuerzos y la composición geoquímica de las formaciones geológicas, lo que puede inducir sismicidad. La sismicidad inducida se produce cuando las actividades humanas provocan terremotos o temblores, tal como ocurrió en proyectos geotérmicos en Corea del Sur y Suiza, o en un proyecto de almacenamiento de energía en el subsuelo en España. «No hace falta decir que, un terremoto provocado por un proyecto de geoenergía no ayuda a la percepción pública y ha llevado a la cancelación de varias iniciativas», agrega Vilarrasa. Lo que necesita el sector de la geoenergía, que incluye la energía geotérmica, la captura y almacenamiento de carbono y el almacenamiento de energía en el subsuelo, es la capacidad de predecir y mitigar la sismicidad inducida, que es precisamente lo que se logró en el proyecto financiado con fondos europeos GEoREST(se abrirá en una nueva ventana).
Una mayor comprensión de la sismicidad inducida por la inyección
El proyecto, que contó con el respaldo del Consejo Europeo de Investigación(se abrirá en una nueva ventana), ha contribuido de forma notable a ampliar nuestro conocimiento sobre qué desencadena la sismicidad inducida después de la inyección de fluidos. «Tradicionalmente, se creía que controlar la presión de poro podía mitigar el riesgo de sismicidad inducida», explica Vilarrasa. «Sin embargo, esto sólo es cierto cuando se inyecta en una única fractura o falla, mientras que la mayoría de los proyectos de geoenergía a gran escala actuales lo hacen en redes de fracturas y fallas». Así, aunque algunas fallas pueden experimentar una mejora en su estabilidad durante la inyección —como resultado de la expansión de fracturas y roca intacta por la presurización—, esta estabilidad es solo temporal. Una vez que se detiene la inyección, la presión de poro disminuye rápidamente alrededor del pozo, lo que provoca una relajación de esfuerzos poromecánicos que anula cualquier efecto estabilizador y que, en consecuencia, puede provocar la reactivación de las fallas que se habían estabilizado durante la inyección.
Un modelo numérico avanzado para predecir la sismicidad inducida
Teniendo esto en cuenta, el equipo del proyecto desarrolló un modelo numérico que incorpora no solo las variaciones de presión de poro, sino también otros factores clave como los esfuerzos poromecánicos, los cambios de tensiones inducidos por el enfriamiento, la transferencia estática de esfuerzos y los cambios en la presión de poro derivados de la deformación del subsuelo. Este innovador modelo de predicción se probó en un estudio retroactivo de la sismicidad inducida en un almacén subterráneo de gas en España. El estudio reveló que una combinación de mecanismos, incluyendo la flotabilidad del gas inyectado, los cambios de esfuerzos poromecánicos y la transferencia estática de esfuerzos provocada por el deslizamiento asísmico de la falla que sella la formación de almacenamiento, fueron los factores que desencadenaron los terremotos. «Gracias el desarrollo de un modelo híbrido de predicción, que utiliza los cambios efectivos de esfuerzos calculados numéricamente para estimar la tasa de sismicidad, y el uso de la sismología estadística, identificamos los protocolos de estimulación que habrían evitado el terremoto de mayor magnitud tras el cese de la inyección», apunta Vilarrasa. Según Vilarasa, los operadores y los responsables de la toma de decisiones pueden utilizar el modelo de predicción de GEoREST para sacar el máximo partido a los proyectos de geonergía y, al mismo tiempo, reducir el riesgo de sismicidad inducida. De hecho, esto ya se ha probado en el caso de Basilea (Suiza), donde se utilizó el modelo numérico del proyecto para identificar el protocolo de estimulación más adecuado en un sistema geotérmico mejorado.
