Atividade Sísmica Induzida por
Poços Tubulares
& Chuvas
Andes - Bebedouro
Marcelo Assumpção
Tereza H. Yamabe
José Roberto Barbosa
Reunião
CTUM - CBH
CTAS - DAEE
IAG/USP
01.Julho. 2008
Dept. de Geofísica
IAG-USP
Terremotos no Brasil??
Sim!
6.2 mb – 1955 - MT
6,1 mb– 1955 – Plataforma Cont.
5,5 mb – 1964 – AM
5,5 mb - 1939 – Plataforma Cont.
5,4 mb – 1954 – MS
5,2 mb – 04/2008 – Plataf. Cont.
5.1 mb – 1922 - SP
6.2 mb
4,7 mb – 09/12/2007 – MG : 1ª
vítima no Brasil.
5.1 mb
Área de baixa a moderada
sismicidade:
~1 evento de magnitude 5 mb a
cada 5 anos.
A maioria deles é natural.
Sismicidade Brasileira
~1900 - 2006
Entretanto, alguns
sismos são
causados por
atividade humana.
Sismos induzidos por
reservatórios
hidrelétricos
(Reservoir-Induced
Seismicity).
RIS (20 casos)
Sismicidade Brasileira: ~1900-2006
Tremores induzidos
por poços tubulares :
muito raros no
mundo.
Nuporanga
Maio 1977 :
Poço de 204m,
centenas de tremores;
mb 3.2 – 1989
Presidente Prudente
1978: Poço de 1.800m
1983: primeiro tremor.
Maior abalo sísmico:
mb 3.8 – 1988
Paraná
Basin
Tremores
induzidos
por poços
tubulares
: terceiro
caso bem
estudado.
Distrito de
Andes,
Bebedouro
Bacia
do
Paraná
Interesses
1) Científico : a
questão da água
nas fraturas.
6.2 mb
5.1 mb
2) Social:
população local
assustada e
preocupada.
3) Nesta reunião:
Mostrar que esses
tremores são
realmente causados
pelos poços
tubulares.
4) Ação esperada:
Legislação
respeitada e/ou
modificada.
Cidade de Bebedouro
2006: 3 novos poços, 3º enxame de sismos
P12-14
2003: 10 poços perfurados
Andes
(>80m3/h)
2004: início dos tremores
Bebedouro,
Distrito de Andes
2003
10 poços (120-200m),
3 com vazão muito
alta (>80m3/h),
Enxames sísmicos em
2004,
2005 *
2006,
2007
2008.
seismic station
largest events (2005)
outflow > 80 m3/h
well logging
* Três maiores eventos
(2,5 a 2,9mb)
Evento de 11/03/2005 02:38 magnitude 2,6
4s
Máxima velocidade do solo ~ 20 mm/s
0,01 mm
Intensidades até V ou VI MM:
- objetos caem das prateleiras,
- duas pessoas se desequilibram
e caem,
- algumas rachaduras nas
paredes.
Atividade Sísmica
2005 - 2008:
~3000 eventos
bem registrados.
Epicentros
espalhados:
Eventos ocorrem em
diferentes fraturas,
não apenas em uma
única falha principal.
50-100m: Arenito
(Fm Adamantina)
~500m: basalto
(Serra Geral)
Intensa
exploração do
aqüífero de
fratura no
basalto.
100 km
50-100m arenito
(Fm Adamantina)
Poço raso
5-15 m3/h
Poços
‘profundos’
30-100 m3/h
~500m basalto
(Serra Geral)
arenito
basalto
Aquífero Guarani
Arenito
-Hidrogeólogos não acreditavam
que poços tubulares pudessem
causar terremotos..
Evolução
espaçotemporal:
tendência de
migração dos
eventos para
longe dos
poços.
10 - 23 March,
2005.
Eventos
próximos dos
dois poços de
maior vazão:
P07 and P10,
150-190 m3/h
24 de Março a
30 de Abril de
2005
Eventos cada
vez mais
distantes dos
poços P07 e
P10.
07-16/Agosto
2005
Eventos
distanciam-se
de P07 e P10.
Difusão
Sismica?
Distância epicentral em relação aos poços P07, P10
Período de
bombeamento
no data
2004 sem
bombeamento
Quatro novos poços
Novo enxame de sismos
September –
December 2005
dry season
Bombeamento
contínuo :
atividade
sísmica quase
desaparece.
Quatro novos
poços
Feb/Mar 2006:
(três desses
poços estão em
processo de
outorga – 2008;
Proprietário
continua a não
cooperar com a
pesquisa...)
Quatro novos
poços
perfurados
Feb/Mar 2006:
Primeiros
eventos em área
anteriormente
sem tremores.
05-11 Abril 2006
Intensa atividade,
~1 mês após a
perfuração dos
novos poços.
12-22 Abril 2006
Migração dos
sismos para
longe dos novos
poços?
11 Maio –
15 Agosto,
2006
Migração para o
sul ?
Dias desde 01/01/2006
S
“Difusividade Sísmica (S)”
(Dist)2 = S . T
Nível da água
eventos
profundidade = 4 km, atraso ~3 meses
eventos/mês
coluna d’água (m)
Exemplo do Reservatório de Açu, NE Brasil
Δp(r) = Δp(0) . erfc[r/(4ct)1/2)]
difusividade hidráulica, c
p0 = pressão inicial do aqüífero
(Distância)2 = “S” . Tempo
Δp = pressão adicional a partir do topo do aqüífero
p0
Δp
1,0
1,0
r = 1 km
r = 2 km
0,8
0,8
0,6
0,6
Pressão
adicional 0,4
0,4
0,2
0,2
Δp
dias
dias
0,0
0,0
0
20
40
60
80
100
0
20
40
60
80
100
“Difusividade Sísmica(S)”
(Dist)2 = S . T
Bebedouro
2005
2006
Frente de
migração
consistente com
outros casos de
sismicidade
induzida.
Talwani & Acree (1984/85)
Açu, RN
Set. -Nov. 2006
Estação seca,
bombeamento
contínuo.
Sismicidade
quase
desaparece.
• Evolução da atividade sísmica,
perfuração de poços,
bombeamento contínuo e
chuvas.
2003: 10
poços
perfurados
2004: 1ª
fase de
sismos
2005: segundo enxame de eventos
Início do monitoramento sísmico
2006: 4 novos poços, terceiro enxame de
eventos
P12-14
09/02 172mm
Nova área ativa. Poço aprofundado em 2006(?)
para 140m e Q=60 m3/h. Primeiros tremores em
08/2006.
Demorou ~6
meses para o poço
da Faz. Pimentel
ser descoberto !
Há mais eventos registrados, epicentros ainda não localizados
MOVIMENTOS DE ÁGUA NA ROCHA
– ALTERAÇÕES TÉRMICAS
• 1) Movimentos de água subterrânea
através de camadas permeáveis ou de
rochas fraturadas,
• 2) Perfuração de poços profundos pode
provocar movimentos dentro dos poços
• Podem induzir alterações locais na
distribuição de temperatura.
Perfilagens térmicas em 5 poços de Andes e 1 de Monte Azul
Yamabe, Hamza, Assumpção & Birelli, SBGf-2006
Resultados do BHTV
(borehole televiewer) e das
perfilagens térmicas
cachoeira
basalto
Profundiddade (m)
arenito
ar
Água do aqüífero
superficial (arenito) entra
no poço,
E alimenta o aqüífero de
fratura no basalto.
BHTV: aqüífero
no basalto
Faz.
Retiro,
fraturado e
alterado
Monte Azul
2004
Enxames de eventos
apenas na estação
chuvosa.
2005
Baixa sismicidade
na “estação de
bombeamento” !
Poderia esta
sismicidade ser
relacionada com as
chuvas?
2006
2007
Chuvas x Sismos
• considerando que:
• 1) a chuva é responsável pela recarga de água
subterrânea,
• 2) a fonte das cachoeiras dentro dos poços em
Andes é o aqüífero superior, superficial, que é
recarregado relativamente rápido pela chuva,
• 3) e os enxames sísmicos têm ocorrido ~1 a 2
meses após períodos de chuvas intensas,
• É possível que as chuvas também estejam
ativando a sismicidade em Andes, Bebedouro,
através dos poços tubulares profundos.
Mecanismo para explicar a atividade induzida
a) tensão tectônica pré-existente próxima do estado crítico.
b) alguns poços profundos permitem que água do aqüífero raso
alimente o aqüífero fraturado (coluna extra de água de 1 a 5 m ?),
aumentando a pressão de poro nas fraturas sismogênicas e
causa escorregamento (sismo).
arenito
basalto
Aqüífero Guarany
arenito
Mecanismo para explicar a atividade induzida
a) tensão tectônica pré-existente próxima do estado crítico.
b) alguns poços profundos permitem que água do aqüífero raso
alimente o aqüífero fraturado (coluna extra de água de 1 a 5 m ?),
aumentando a pressão de poro nas fraturas sismogênicas e
causa escorregamento (sismo).
c) bombeamento contínuo durante a estação seca abaixa a pressão
de poro e “trava”as fraturas acabando com os sismos.
arenito
basalto
Aqüífero Guarany
arenito
Evidências da relação com os poços tubulares
1) 1) Proximidade com os poços. A probabilidade de um evento
natural ocorrer a menos de 1 km de um poço tubular, perfurado
há menos de um ano, é de 10-20 %.
2) Enxames sísmicos correlacionados com operações de
bombeamento: a remoção de água do aqüífero reduz drasticamente
a atividade sísmica. A migração da atividade é similar aos casos
de sismicidade induzida por reservatórios.
3) Esta parte da Bacia do Paraná tem histórico de sismicidade
induzida (tanto por reservatórios quanto por poços tubulares).
Atividade sísmica induzida quase sempre ocorre na forma de
enxames de eventos em uma área extensa; terremotos
intraplacas naturais tendem a ocorrer em um único plano de
falha.
CONCLUSÃO
Tremores em Andes/Bebedouro são
realmente causados pelos poços
tubulares profundos!
Outros sismos vêm ocorrendo em Monte Azul
Paulista (2005, 2007-2008), próximos de poços no
basalto.
2005
Marcondésia
2007-2008
2006-2008
Andes
2004-2008
Tremores
causados por
poços
profundos
podem ser bem
mais comuns
do que se
pensa!
Como resolver o problema?
Fazenda Aparecida
1) Bombear os poços o ano todo ?
-2) Cimentar partes rasas dos poços (aqüífero
superior) para cessar as cachoeiras? Poços
rasos também têm cachoeiras..
3) Esperar que os esforços geológicos se
dissipem naturalmente (quantos anos?)
Obrigado!
Trabalhos efetuados com o suporte de:
-- Prefeitura de Bebedouro,
-- Moradores de Andes, especialmente as famílias
Cagnin, Lombardo e Valdir Turco.
-- Luiz Galhardo, Célia, Berrocal (IAG), Chang e
Dourado (UNESP), Birelli (IPT), Ricardo Hirata (IGcUSP), Amélia Fernandes (IG-SP).
-- DAEE de Araraquara – José Luiz
Conclusão final
1) Os tremores de Andes ocorreram por causa
da abertura de alguns poços profundos da
Faz. Aparecida. Se os poços não tivessem
sido perfurados, os tremores não teriam
ocorrido.
2) A Faz. Aparecida tem um situação
geológica muito especial. Nada poderia ter
sido feito antes para prever ou evitar os
tremores.
2ª. Audiência em Andes,
14/06/2007, convocada pela
Câmara de Bebedouro
2006-2007: cracks
Sr. Cagnin, BEB1
pavement
wall plaster
Sr. Dalvo, BEB4
Area 3.000km2:
~100 new wells
(deep) per year
Probability of an
epicenter to be
within 1 km of a
new well, by
chance, is ~10%.
REGIONAL SEISMICITY
RIS
MG
Andes
Water well
induced ?
(1959)
Water-well
induced !
(1977-89)
(2004
)
SP
(IAG/USP: 1922-2005)
Regional seismicity rate ( 30.000km2): 1,6 evts/year, mag>2.5
1000(?) deep wells drilled in the last 20-30 years
MG
SP
Probability of an event to occur within 1 km of
a well drilled less than a year before is ~17%.
Água do aquífero livre
(arenito) entra no poço,
e alimenta o aquífero
fraturado no basalto.
Faz. Retiro, Monte Azul
Yamabe, Hamza, Assumpção & Birelli, SBGf-2006
Direções de
fraturas
medidas em
topografia
SRTM