中国重庆荣昌气田3km深度注水诱发地震研究

自1988年7月起,有关部门在位于中国西南部的重庆荣昌天然气田以2.1～2.9MPa的泵送压力间歇性地向2.6～2.9km的深度注入了超过100万立方米的采气废水。截止到2006年底,这项注水工作已诱发了超过32000次地表记录到的地震,包括2次ML≥5.0的地震,14次ML≥4.0的地震,及超过100次ML≥3.0的地震。我们对该地震序列的传染型余震序列(简称ETAS)模型及地震活动的一些统计参数的时间演化进行了统计分析。传染型余震序列模型中的随机成分可被视为流体驱动的地震活动的指标,而大森定律型余震的发生率则表示了地震本身的应力触发。我们观测到注水以来地震的活动可划分为3个不同阶段,与注水的不同时期相对应。第一阶段对应于低速率(长时间间隔)的注水初期,绝大多数地震为大森型地震,只有8%是因外部因素(即注水)所致。第二阶段对应于高速率注水时期,具有地震活动度高,而且有相当比例(45%)的地震活动与流体作用有关的特点。第三阶段注水速率的降低直接导致地震活动下降;有超过70%的地震为随机发生,表明了外部触发起主导作用。荣昌诱发地震序列的物理机制是伴随深井注水的孔隙压力扩散作用和先前地震本身引起的库仑破裂应力变化联合作用的结果。深井注水引起的2.1～2.9MPa的孔隙压力增加,足以引起当地地层破裂而发生地震。