青藏高原西部及邻区构造应力场反演和断层滑动趋势分析

基于Global CMT提供的1976-01-01~2015-12-31期间1255个M;≥3.5地震的震源机制解,利用FMSI方法对青藏高原西部及邻区(新疆西部地区)应力场进行反演,得到区域应力场特征,并分析西昆仑断裂带及阿尔金断裂带的断层滑动趋势。结果表明,青藏高原西部及邻区的最大主压应力轴σ;整体呈NNE-SSW向,自西向东顺时针旋转;最小主压应力轴σ;整体呈NWW-SEE向。最大主压应力轴σ;倾角大小约为5°~9°,说明该地区的构造应力场以水平运动为主。西昆仑断裂带及阿尔金断裂带具有较强的滑动趋势(T_(s)≥0.5),说明西昆仑断裂带及阿尔金断裂带未来失稳滑动的可能性较大。

H储气库注采诱发应力场及断层滑动趋势变化

H储气库运行初期出现了数次弱震或微震,研究该区注采诱发地层应力场变化及断层易滑动性对小震级地震的影响具有重要的意义。为此,通过钻孔崩落数据和震源机制解反演了工区应力方向,并且基于钻孔崩落及钻孔诱发张裂缝数据,利用应力多边形理论来约束应力量值范围;然后,根据多孔介质弹性理论来估算气田开采和储气库周期注采情况下地层应力的变化,进而讨论断层滑动趋势与小震级地震的关系;在此基础上,得出了H储气库最大允许孔隙压力值。研究结果表明:①H储气库工区最大水平主应力方向为N21°E^N23°E,与区域现代构造应力场结果较一致;②H储气库注采前储层段水平最大、最小和垂直主应力量值分别为151.3±11.6 MPa,72.7±3.0 MPa和80.2±1.2 MPa,应力结构类型为走滑型;③在H气田开采初期储层段应力结构类型为逆冲型,而随着天然气的采出逐步转换为走滑型,之后储气库的周期注采使得应力结构类型在走滑型与逆冲型之间转换;④随着天然气开采,断层滑动趋势数值降低,而储气库注气有可能会增加断层滑动的风险,H断层滑动趋势数值随着储气库周期注采而发生周期性变化;⑤诱发微震发生的临界断层滑动趋势数值为0.45±0.03,避免微震发生的最大允许地层压力为27.7 MPa。

地热规模化开发断层滑动概率评估--以雄安新区深部岩溶热储为例

雄安新区地热资源丰富,具有广阔的规模化开发利用前景,对于实现“绿色雄安”具有重要意义。许多学者的研究集中在地质结构探测、地热资源量评价、地壳稳定性等方面,关于深部岩溶热储规模化开发可能引起的断层滑动研究薄弱。本文在地热地质综合调查的基础上,基于地质力学理论,采用蒙特卡罗随机模拟方法,评价雄安新区主要断层特征(走向、倾角、滑动摩擦系数等)、地应力分布(孔隙压力、最大/最小/垂直主应力大小及方向等),量化雄安新区天然断层在规模化开发利用情况下的激活可能性,结果显示已探明断层在天然、规模化回灌和水力压裂条件下的最大滑动趋势分别为0.26、0.27和0.40,地热开发不会引起断层激活。本研究树立了地热规模化开发的信心,可为雄安新区地热资源安全利用提供支撑。

干热岩开发断层滑动及诱发地震风险研究:以唐山马头营干热岩场地为例

诱发地震是干热岩大规模开发面临的主要问题之一,断层滑动和流体超压是较大地震的两大主要诱因,同时每个场地的诱发地震情况受具体的地质条件控制。本文选取马头营干热岩场地为研究区,在地震地质、构造地质、地热地质条件分析基础上,建立水热力多场耦合数值模型,综合考虑地应力场和多条断裂的影响,通过计算断层滑动趋势评估干热岩开发过程中的断层稳定性,并依据注入扰动体积估算长期注入可能诱发的最大震级。结果显示,10年干热岩开发过程中,马头营干热岩场地断层的孔隙压力变化不超过0.8 MPa,不会引起断层上有效应力的明显变化;注采期间断层滑动趋势均远低于滑动预警线,注采过程安全。优选出两种适用于马头营场地的地震矩计算模型,10年开采过程中可能诱发的最大震级为2.0级至2.1级。研究成果不仅能够为马头营场地干热岩安全规模化开发提供支撑,而且有助于深入理解工程活动影响下的地球动力学过程。