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Aug 18, 2023

O geocientista computacional do LLNL Chris Sherman (à esquerda) e a sismóloga Kayla Kroll demonstram o kit de ferramentas Operational FoRecasting for Induced Seismicity (ORION) que foi financiado pelo Departamento de Energia, Escritório de Energia Fóssil e Gestão de Carbono no âmbito da National Risk Assessment Partnership e da Science-Informed Machine Aprendizagem para acelerar a decisão em tempo real na iniciativa de aplicação subterrânea. ORION é uma plataforma de software de previsão sísmica baseada na física para ajudar operadores e reguladores a compreender e gerenciar melhor os riscos sísmicos em locais de armazenamento de carbono.

(Foto de Blaise Douros)

O Laboratório Nacional Lawrence Livermore (LLNL) fez parceria com outro laboratório nacional e uma empresa de monitoramento de instrumentação sísmica para desenvolver uma plataforma de software de previsão sísmica baseada na física para ajudar operadores e reguladores a compreender e gerenciar melhor os riscos sísmicos em locais de armazenamento de carbono.

Cientistas do LLNL trabalharam com pesquisadores do Laboratório Nacional Lawrence Berkeley (LBNL) e da Nanometrics, Inc., com sede em Ottawa, Canadá, para desenvolver o kit de ferramentas da Operação FoRecastingof Induced Seismicity (ORION), uma plataforma de software de código aberto. As operações de armazenamento de carbono à escala comercial enfrentam um risco significativo de induzir sismicidade quando os fluidos são eliminados no subsolo da Terra. Terremotos induzidos, ou eventos sísmicos gerados por atividades antrópicas, podem danificar propriedades e ameaçar a integridade de unidades de vedação mais rasas, permitindo que o dióxido de carbono, ou CO2, escape. Embora a maioria das operações sofra tremores de baixo nível, é possível que ocorram terremotos de maior magnitude. Tais eventos podem levar à interrupção da injeção de CO2 num único local de armazenamento ou minar a confiança de toda a indústria. Para gerir estes riscos, os operadores individuais devem compreender os riscos sísmicos actuais e futuros num local de armazenamento e os reguladores devem ser capazes de avaliar o risco sísmico à escala da bacia. “O armazenamento de CO2 é um componente essencial da mitigação climática eficaz e a sismicidade induzida deve ser gerenciada para permitir a implantação em grande escala”, disse Joe Morris, líder associado do Programa de Energia Subterrânea LLNL. “ORION coloca o poder das técnicas estatísticas e de aprendizado de máquina nas mãos dos operadores, permitindo-lhes gerenciar esses sistemas subterrâneos com mais segurança e eficiência. A complexa combinação de tecnologias e conhecimentos contidos no ORION não teria sido possível sem a liderança do laboratório nacional.” O líder do programa de energia do LLNL, Dan Flowers, concordou com a avaliação de Morris sobre a importância dos laboratórios nacionais que trabalham neste problema. “ORION aproveita décadas de liderança de laboratório nacional em medições de alta fidelidade e simulações baseadas na física de processos sismológicos no subsolo. Estou entusiasmado com o fato de que o lançamento de código aberto do ORION fornecerá à indústria e aos tomadores de decisão uma ferramenta poderosa para ajudar a acelerar a implantação do armazenamento de CO2 em escala”, disse Flowers. ORION incorpora previsões independentes baseadas em física, estatística e aprendizado de máquina, apoiadas por estimativas analíticas, observacionais e baseadas em física da evolução da pressão e do estresse relacionado à injeção. O ORION também fornece análises do risco sísmico antes, durante e após a injeção e pode avaliar a eficácia de potenciais estratégias de mitigação, como reduzir o volume de fluido injetado em um poço ou modular as taxas de injeção em vários poços para gerenciar riscos onde terremotos induzidos tenham ocorrido. ultrapassaram os limites de tolerância. O kit de ferramentas ORION fornece uma interface fácil de usar para geração de previsões e visualização de riscos sísmicos. As funcionalidades básicas fornecem ao usuário estimativas do risco sísmico em um local com base em fontes de dados disponíveis publicamente do Serviço Geológico dos Estados Unidos e de agências reguladoras estaduais. Recursos avançados permitem que os usuários carreguem catálogos locais de terremotos de alta precisão, perfis de injeção projetados e/ou estimativas espaço-temporais de pressão e tensão e vários parâmetros de propriedades de rochas e fluidos. ORION então produz uma previsão espacial e temporal de sismicidade ou probabilidade de induzir um terremoto durante o período de previsão. ORION também gera uma distribuição de uma magnitude de terremoto máxima possível derivada estatisticamente esperada. A ORION também propõe estratégias de gestão operacional, como a redução dos volumes de injeção em poços específicos, com base no nível de perigo. O desenvolvimento do ORION aproveita a experiência técnica multidisciplinar no LLNL e LBNL, incluindo física e nucleação de terremotos, sismologia estatística, geomecânica de reservatórios, aprendizado de máquina e engenharia de software. ORION foi financiado conjuntamente por meio de dois projetos de pesquisa aplicada financiados pela Lei de Infraestrutura Bipartidária, patrocinados pelo Escritório de Energia Fóssil e Gestão de Carbono do DOE dos EUA: a Parceria Nacional de Avaliação de Risco e a Iniciativa de Aprendizado de Máquina com Informação Científica para Acelerar Decisões em Tempo Real em Aplicações Subsuperficiais. ORION foi desenvolvido pela sismóloga do LLNL Kayla Kroll, Christopher Sherman do LLNL, especializado em geomecânica computacional; e o ex-geofísico do LBNL Keurfon Luu.