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Aug 18, 2023

LLNL 전산 지구과학자 Chris Sherman(왼쪽)과 지진학자 Kayla Kroll이 국가 위험 평가 파트너십 및 Science-Informed Machine에 따라 에너지부 화석 에너지 및 탄소 관리 부서의 자금을 지원받은 ORION(유도 지진에 대한 운영 FoRecasting) 툴킷을 시연하고 있습니다. 지하 응용 프로그램 이니셔티브의 실시간 결정 가속화를 위한 학습. ORION은 운영자와 규제 기관이 탄소 저장 장소의 지진 위험을 더 잘 이해하고 관리할 수 있도록 돕는 물리학 기반 지진 예측 소프트웨어 플랫폼입니다.

(사진: Blaise Douros)

로렌스 리버모어 국립 연구소(LLNL)는 다른 국립 연구소 및 지진 계측 모니터링 회사와 협력하여 운영자와 규제 기관이 탄소 저장 장소의 지진 위험을 더 잘 이해하고 관리할 수 있도록 돕는 물리 기반 지진 예측 소프트웨어 플랫폼을 개발했습니다.

LLNL 과학자들은 LBNL(Lawrence Berkeley National Laboratory) 및 캐나다 오타와의 Nanometrics, Inc.의 연구원들과 협력하여 오픈 소스 소프트웨어 플랫폼인 Operation FoRecastingof Induced Seismicity(ORION) 툴킷을 개발했습니다. 상업적 규모의 탄소 저장 작업은 유체가 지구 지하 표면에 폐기될 때 지진을 유발할 수 있는 심각한 위험에 직면해 있습니다. 유발된 지진 또는 인위적 활동으로 인해 발생한 지진 사건은 재산을 손상시키고 더 얕은 밀봉 장치의 무결성을 위협하여 이산화탄소 또는 CO2가 누출될 수 있습니다. 대부분의 작업에서는 낮은 수준의 진동이 발생하지만 더 큰 규모의 지진이 발생할 수도 있습니다. 이러한 사건은 단일 저장 장소에서 CO2 주입이 중단되거나 전체 산업에 대한 신뢰를 약화시킬 수 있습니다. 이러한 위험을 관리하려면 개별 운영자는 저장 현장의 현재와 미래의 지진 위험을 모두 이해해야 하며 규제 기관은 유역 규모에서 지진 위험을 평가할 수 있어야 합니다. LLNL 지하 에너지 프로그램의 부책임자인 조 모리스(Joe Morris)는 “CO2 저장은 효과적인 기후 완화의 필수 요소이며 유발된 지진은 대규모 배치를 가능하게 하기 위해 관리되어야 합니다.”라고 말했습니다. “ORION은 통계 및 기계 학습 기술을 운영자에게 제공하여 이러한 지하 시스템을 보다 안전하고 효율적으로 관리할 수 있도록 합니다. ORION에 포함된 기술과 전문 지식의 복잡한 조합은 국가 연구소의 리더십 없이는 불가능했을 것입니다.” LLNL 에너지 프로그램 리더인 Dan Flowers는 이 문제를 해결하기 위해 노력하는 국립 연구소의 중요성에 대한 Morris의 평가에 동의했습니다. “ORION은 지하의 지진 과정에 대한 고정밀 측정 및 물리학 기반 시뮬레이션 분야에서 수십 년간의 국립 연구소 리더십을 활용합니다. ORION의 오픈 소스 출시가 업계와 의사 결정권자에게 CO2 저장소의 대규모 배포를 가속화하는 데 도움이 되는 강력한 도구를 제공하게 되어 매우 기쁩니다.”라고 Flowers는 말했습니다. ORION은 주입과 관련된 압력 및 응력의 변화에 ​​대한 분석, 관찰 및 물리학 기반 추정을 지원하는 독립적인 물리학, 통계 및 기계 학습 기반 예측을 통합합니다. ORION은 또한 주입 전, 주입 중, 주입 후 지진 위험에 대한 분석을 제공하고 유정에 주입되는 유체의 양을 줄이거나 유도된 지진이 발생한 위험을 관리하기 위해 여러 유정의 주입 속도를 조절하는 등 잠재적인 완화 전략의 효과를 측정할 수 있습니다. 허용 한도를 초과했습니다. ORION 툴킷은 지진 위험 예측 생성 및 시각화를 위한 사용하기 쉬운 인터페이스를 제공합니다. 기본 기능은 미국 지질 조사국(United States Geological Survey) 및 주 규제 기관에서 공개적으로 사용 가능한 데이터 소스를 기반으로 한 위치의 지진 위험 추정치를 사용자에게 제공합니다. 고급 기능을 통해 사용자는 지역의 고정밀 지진 카탈로그, 예상 주입 프로파일 및/또는 압력 및 응력의 시공간 추정치, 다양한 암석 및 유체 특성 매개변수를 업로드할 수 있습니다. 그런 다음 ORION은 예측 기간 동안 지진 발생 가능성 또는 지진 발생 확률에 대한 공간적, 시간적 앙상블 예측을 생성합니다. ORION은 또한 통계적으로 도출된 최대 예상 지진 규모의 분포를 생성합니다. ORION은 또한 위험 수준에 따라 특정 유정의 주입량을 줄이는 등의 운영 관리 전략을 제안합니다. ORION의 개발은 지진 물리학 및 핵 생성, 통계 지진학, 저수지 지구 역학, 기계 학습 및 소프트웨어 엔지니어링을 포함하여 LLNL 및 LBNL의 다양한 분야의 기술 전문 지식을 활용합니다. ORION은 미국 에너지부(US DOE)의 화석 에너지 및 탄소 관리 사무소가 후원하고 초당적 인프라 법이 자금을 지원하는 응용 연구 프로젝트인 국가 위험 평가 파트너십과 지하 응용 프로그램의 실시간 결정을 가속화하기 위한 과학 기반 기계 학습을 통해 공동 자금을 지원 받았습니다. ORION은 LLNL 지진학자인 Kayla Kroll과 전산 지구역학을 전문으로 하는 LLNL의 Christopher Sherman에 의해 개발되었습니다. 그리고 전 LBNL 지구 물리학자인 Keurfon Luu.