地震效率（η）作为评价注入活动诱发地震安全性的关键指标，传统方法通常将其简化为注入体积与地震矩的比例关系，导致其无法涵盖岩石固有特性（如脆性、强度），且偏离了地震学中地震效率的物理本质—即辐射地震能与系统耗散势能的能量转化率。近日，符力耘教授团队开展伪三轴水力压裂声发射（AE）的联动实验，通过对（非）地震形变能量的精准解耦与计算，提出了基于能量平衡框架下的页岩水力压裂地震效率模型，为页岩气开发中的地震风险预警提供了新工具。
本研究创新性地构建了水力压裂能量平衡方程：通过高精度传感器校准和AE能量智能优化反演算法，实现了对地震效率的精确表征（），研究发现：log(η)与最大震级呈正相关关系，与log(∆V)（注入体积）呈负相关关系，且均具有一定的注入速率依赖性。该规律与现场数据对比具有一致性（图1）。
图 1. 虚线表示实验室实验与现场每对变量之间的最小二乘拟合。现场数据集来自（Rodriguez-Pradilla et al., 2022）。(a) 最大震级与地震效率的交叉图。(b) 注入体积与地震效率的交叉图
该研究发现了地震效率与注入效率（地震能量与注入能量之比）之间存在对数线性关系。同时，低η值（0.5）证实龙马溪组页岩在初始压裂阶段以非地震变形主导（图2）。
图 2. 页岩的地震效率与注入效率的关系
这一成果为页岩气开发中的地震安全管控提供了新思路，所建立的基于能量平衡的地震效率及其与注入效率的经验关系，为水力压裂早期阶段的地震活动性监测及施工参数优化提供定量判据与理论支撑。研究成果发表于能源领域权威期刊《Geoenergy Science and Engineering》，通讯作者为伟德国际1946官网符力耘教授，第一作者为梁博丰博士，合作者包括中国科学院力学研究所林缅研究员、伟德BEVlCTOR1946韩同城教授和邓武兵副教授及墨西哥CICESE研究所Tobias Müller教授。
论文信息：Liang, B. F., Fu, L-Y., Lin, M., et al. (2025). Seismic efficiency: From hydraulic fracturing-acoustic emission laboratory experiments of shale based on energy budget. Geoenergy Science and Engineering, 252, 213917.https://doi.org/10.1016/j.geoen.2025.213917
