深部构造区大倾角工作面回撤致冲机理及防治技术

深部构造区大倾角工作面回撤期间冲击风险较高,为研究回撤期间致冲机理及防治技术,以潘西煤矿6199工作面为背景,采用理论分析、数值模拟,结合现场数据开展研究。结果表明:工作面受多因素影响处于复杂高静载环境,上部基本顶尖角区剪应力集中明显,工作面液压支架撤离,上覆岩层压力向工作面前方转移,局部超过极限载荷可能发生高静载加载型冲击,基本顶破断及断层活化产生动载,可能诱发动静载叠加型冲击;根据回撤前矿压数据,前方岩层活动较为剧烈,工作面微震预警事件发生前后支架阻力升高,存在基本顶破断及断层活化可能,冲击风险较高。基于回撤致冲机理提出卸压-支护协同防冲技术,即通过弱化高静载影响,降低动载产生可能性,辅助提高顺槽支护强度、控制工作面顶板降低回撤期间冲击风险;工作面回撤期间矿压监测数据无明显升高,卸压-支护协同防冲技术效果较好。

复杂构造区高质量地震采集技术探索——以下扬子无为盆地为例

为获得下扬子地块无为盆地高质量的原始地震数据,依托无为盆地2019~2020年反射地震数据,开展高密度宽线采集技术、激发技术以及层析静校正技术的实验研究,总结出一套适合无为盆地页岩气地震勘探的采集施工参数,并将其应用于研究区新部署的地震勘探工作中,获得高信噪比的地震数据。通过对数据进行Kirchhoff叠前时间偏移处理,获得高分辨率、高精度的时间域反射剖面,剖面上目的层(二叠系)反射波能量强、同相轴连续,基本可查清该区地质构造格架,为下一步无为盆地页岩气的钻探部署提供可靠的地震成像数据。

深部向斜构造区煤泥岩巷道围岩变形特征与控制技术

针对深部向斜构造区煤泥岩大巷围岩控制难题,以水峪煤业采区运输巷为研究对象,采用现场调研、数值模拟和理论分析方法,分析了深部煤泥岩巷道围岩位移和应力分布特征,研究了适用于深部煤泥岩巷道围岩的内外承载体环形协同控制技术主要结构和原理,构建了约束混凝土支架和围岩耦合模型,分析了内外承载结构体作用下深部煤泥岩巷道围岩位移和塑性区分布特征,并在现场进行了工业性试验,应用效果良好,对类似大巷围岩稳定性控制提供一定参考。

解放层下深部复杂构造区震动波CT及时序预警技术研究

针对徐庄煤矿保护层开采下复杂地质构造区8331工作面回采时存在的高应力危险,通过震动波波速CT成像技术和冲击变形能时空短临监测技术,分析了保护层开采下复杂地质构造区工作面开采的矿震活动规律,建立了震动波CT成像探测的保护层开采下复杂地质构造区工作面回采期间的冲击危险性评价技术和冲击变形能监测预警指标,并指导完成现场实践。研究表明,上方保护层的开采降低了8331工作面的应力水平,但回采至断层构造区时,矿震活动仍然频繁,动压显现强烈。震动波CT成像探测技术和冲击变形能时空短临监测技术组合使用,能对8331工作面回采期间的高应力冲击危险区域及其冲击危险程度做出实时、定量评价和体现震源的时序变化趋势,对于大能量事件和能量事件密集区的监测预警效果较好。

复杂构造区页岩气井产能影响因素及井位优化——以四川盆地永川气田南区为例

为了支撑复杂构造区页岩气高效开发部署,以四川盆地永川气田南区为研究对象,在产能评价的基础上通过单因素分析、灰色关联法分析定量评价了地质、钻井以及压裂参数对气井产能的影响,提出了复杂构造区井位优化方向。研究结果表明:(1)研究区具有埋深跨度大、断缝发育、地应力复杂等特点,页岩气开发难度大,受地质条件强非均质性的影响,井间产能差异大,页岩气井产能主控因素复杂;(2)针对复杂构造区页岩气开发,与断层平行、牺牲与地应力夹角的部署方式不可取,气井距离高级别断层越近、产能越低,穿越小级别断层也能获得较好的产能。结论认为:(1)复杂构造区页岩气井产能主要受优质储层钻遇长度、断层、加砂强度、簇间距、井轨迹方位的影响;(2)建议复杂构造区采用“长段长、小埋深、大夹角、大避小穿”的水平井优化部署方式,即择优部署3800 m以浅储层,确保优质储层钻遇长度大于1500 m,水平井方位与最大主应力夹角大于60°,避开A级大断层、利用C级以下小断层。

南翼山构造区油田卤水相关地层中岩石和矿物的沉积期后变化

油田卤水与油气的生成、运移和储集等各个阶段都密切相关,其形成及演化必定受烃源岩、油气运移通道所在地层和油气藏储集层等岩层在沉积期后所发生的水岩反应的影响。南翼山构造区油田卤水的储层为N22y、N12y、N1g和E32g,正好是该区油气的主要烃源岩和储集层,油气的运移也是在这些地层之中进行的。本文通过对这些地层的地表露头和油井岩芯或岩屑的岩石薄片进行镜下观察和鉴定,识别岩石及其组成矿物在沉积期后的变化。南翼山构造区油田卤水相关地层中的岩石和矿物在沉积期后曾发生过方解石和粘土矿物分别交代石英和长石、长石的绢云母化和粘土化、方解石白云石化、方解石的重结晶、灰(云)质岩的溶蚀、粘土矿物重结晶为黑云母、绢(白)云母、绿泥石和玉髓等,以及绢云母交代石英和长石、黑云母的白云母化和绿泥石化、黄铁矿的形成等方面的地球化学过程,也可见到硬石膏、天青石和铁方解石等自生矿物。岩石和矿物的这些沉积期后变化将为油田卤水形成及演化过程中水岩反应的深入研究提供岩石学和矿物学方面的证据。

滇东南弧形构造区三维速度结构特征

利用2008—2021年云南地震台网记录到的M≤5.1地震走时数据,采用V_(P)/V_(S)模型一致性约束的双差层析成像方法,获得了滇东南弧形构造区的地壳三维V_(P)、V_(S)和V_(P)/V_(S)模型及地震重定位结果。结果表明,研究区内发生的2018年8月13日通海M_(S)5.0地震和2021年6月10日双柏M_(S)5.1地震的震源深度主要位于V_(P),V_(S)的高、低速异常的交界处或低速异常体的边缘,及低V_(P)/V_(S)异常体内。这可能意味着这2个地震所处深度范围内的流体或熔融对地震的发生没有直接作用,而是因为震源位置介于脆、韧性岩体之间,当能量积累到一定程度后该位置更易发生脆性破裂。小江断裂、曲江断裂和石屏—建水断裂下方深处存在高V_(P)/V_(S)异常体,结合区内温泉地球化学研究,推测高V_(P)/V_(S)异常体可能是地热流体而非熔融物质,地热流体的存在可能会削弱已表现为强闭锁的小江断裂带与曲江断裂和石屏—建水断裂相交处的闭锁体,从而降低断层破坏的构造应力阈值并加速地震孕育过程,应重点关注地热流体的影响。

复杂构造区页岩孔隙结构、吸附特征及其影响因素

随着我国页岩气勘探开发的不断深入,构造复杂区已成为下一步勘探的重要方向。以渝东北复杂构造区龙马溪组页岩为例,开展了扫描电镜、压汞、低压气体吸附、等温吸附等试验,系统性地表征了渝东北地区不同构造变形带龙马溪组孔隙结构及吸附特征,分析了复杂构造区页岩孔隙结构和吸附特征的影响因素,阐明了构造变形对于孔隙结构和吸附能力的作用机制。结果表明:(1)滑脱褶皱带和断层褶皱带龙马溪组页岩中发育较多的有机质孔,而叠瓦断层带龙马溪组页岩仅发育少量有机质孔隙,但发育更多矿物相关的孔裂隙;(2)滑脱褶皱带龙马溪组页岩中微孔(<2 nm)、介孔(2~50 nm)及宏孔(> 50 nm)均有发育,而断层褶皱带和叠瓦状冲断带龙马溪组页岩样品中微孔不是很发育,而介孔和宏孔相对比较发育;(3)龙马溪组页岩“过剩”吸附量都是随着压力的增大迅速增加,达到最大值(6~9 MPa)后开始缓慢降低,而绝对吸附量则随着压力的增大单调增大;(4)孔隙结构主要受控于TOC(总有机碳)和黏土矿物含量,而吸附能力主要与TOC和微孔密切相关,此外,构造变形也可以通过改造孔隙结构来影响吸附能力。该研究成果为复杂构造区页岩气勘探提供了理论依据。

华北构造区走滑断裂强震孕震体初探

1研究背景华北构造区强震活动多与NNE和NWW向共轭走滑断裂有关。有关走滑断裂中强震孕震体,很多专家分别开展了研究工作,并提出了坚固体、高速体、高阻体等孕震模式或孕震体。本文结合有关文献,就有关强震孕震体及其关系开展初步探讨。2研究概述早在20世纪90年代,梅世蓉(1995)依据华北北部层析成像研究结果和硬、软包体力学模型研究,认为强震震源都分布在高速块体内或高速块体与低速块体接触地带,但偏于高速体一侧,硬包体(即坚固体)是大量应变能高度集中的重要条件。

黔北复杂构造区页岩储层特征及吸附能力演化

近年,四川盆地周缘复杂构造区已成为我国页岩气勘探开发的重要目标,本文以黔北牛蹄塘组富有机质页岩为研究对象,系统研究了储层特征和吸附能力演化。结果显示,黔北牛蹄塘组页岩TOC含量介于0.38%~9.62%,成熟度介于3.66%~3.75%,干酪根以I类腐泥型为主;物质组成以石英、长石、方解石、黄铁矿和黏土矿物为主。牛蹄塘组页岩的“过剩”吸附量随着压力的增大迅速增加,但随着压力的进一步增大,吸附量的增加速率减小。拟合的Langmuir体积(GL)在3.18~3.79cm3/g之间变化,而PL值介于1.83~2.85MPa。

复杂构造区穿层巷道支护参数设计

针对复杂穿层巷道的难以支护问题,以七采区回风大巷为工程背景,通过现场实测和地质雷达对该回风大巷的围岩松动圈进行监测,根据悬吊理论、松动圈理论设计支护方案,提出了锚网+钢带+喷浆+锚索+注浆联合支护方案,通过FLAC3D对支护方案进行模拟和分析,最后结合现场实际情况进行分析,验证支护方案合理性。

盆外山地复杂构造区水平井钻探工程难点及措施建议

盆外山地复杂构造区由于复杂的构造背景造就了地下岩层和地表地貌特殊的形态,给水平井钻探及效益开发带来巨大挑战。通过梳理黔北正安地区五峰组—龙马溪组页岩气水平井钻进工程难点,表明在黔北正安地区钻井工程存在钻前施工难度大。钻井过程中井涌、井漏、卡钻等风险频繁发生,压力系统复杂,目的层稳定性较差,地层倾角较大,断层发育,轨迹难控制等难点问题。这就需要多管齐下,减少井下复杂提质增效,强化配置,合理调整钻井液密度,精准导向,最大限度控制井眼轨迹,确保箱体钻遇率和机械钻速,实现降本提质增效。

渤海旅大X构造区古近系近源扇体保真成像技术应用

渤海旅大X构造区古近系东营组—沙河街组发育多个近源扇体,不同的扇体地震反射特征差异较大,岩性圈闭刻画困难。同时该构造位于辽东凸起边界断层根部,处于凹陷向凸起的过渡区,地层发生突变,横向速度变化剧烈,精细落实速度模型难度较大,影响了陡坡带边界断层及近源扇体的保真成像。为此,通过以下针对性的处理手段实现了高精度成像:①采取“分区、分域、分步,先强后弱、循序渐进”的精细去噪手段,并在涌浪干扰和分频折射线性干扰压制过程重视低频端有效信号与低频干扰的有效分离;②对鬼波和多次波压制除了常规质控外,细化了利用频谱的质控方法;③采取了分步补偿的方法,对干扰波压制、鬼波压制、多次波压制处理后,利用单炮、叠加重新统计振幅衰减因子,实现对中深层有效反射信号的合理补偿;④针对陡坡带断层的准确成像,在基于层位和地质模型获得的长波长速度模型基础上进行精细速度建模,落实边界断层位置,针对古近系低信噪比区,采取小尺度网格层析结合局部速度扫描以进一步落实速度细节。结论认为:该项基于地震数据和地质模式约束下的高精度叠前深度偏移速度建模技术,有效解决了陡坡带边界断层精细成像及近源扇体的保真成像难题,中深层地震反射特征清楚,目的层分辨率得到有效提高,断层成像明显改善。

多巷布置条件下复合构造区防冲卸压技术

针对孟村煤矿中央大巷复合构造区多巷布置、构造应力集中,冲击危险较高的问题,通过理论分析、数值模拟得出该区域既有埋深产生的基础静载荷又有巷间煤柱、褶曲、断层提供的增量静载荷,二者叠加使静载荷积聚处于高水平状态,但断层面附近存在一定范围的应力降低区。中央大巷动载荷来源主要有相邻采空区顶板断裂及诱发区域内的顶底板活动,高静载叠加顶板活动产生的动载极易诱发冲击地压。通过施工顶板定向水力压裂、顶板爆破预裂、大直径钻孔、煤层爆破等综合防冲措施,中央大巷复合构造区微震月均频次及月均能量持续大幅度降低,防冲卸压效果显著。

华北构造区主要地震带分段与强震活动

在华北构造区划分出银川—河套地震带、汾渭地震带、河北平原地震带、东秦岭—大别地震带、郯庐地震带和长江下游—黄海地震带等6个地震带,并依据地震带构造特征和地震活动的差异性,将其中汾渭地震带划分为延庆—代县段、原平—襄汾段和侯马—渭河段;河北平原地震带划分为三河—涞水段、唐山—邢台段和安阳—成武段;郯庐地震带划分为开原—辽东湾段、渤海段、潍坊—嘉山段和嘉山—广济段;银川—河套地震带初步划分为银川段和河套段.同时,对河北平原地震带南界及其与东秦岭—大别地震带的关系,地震带不同区段存在的主震型和多震型特点,以及可能发生强震的危险区段进行了初步探讨.

首都圈西部盆岭构造区地热水水文地球化学研究

根据水化学组分和氢、氧同位素数据,讨论了首都圈西部盆岭构造区断裂带地下热水的化学类型及其形成过程。结果显示,水样的TDS为225～1449mg/L,δ18 O和δD值分别为-12.42‰～-9.54‰,-90.8‰～-71.88‰。水的循环受盆岭构造区中的断裂和水头压力控制。Na-SO4型水主要出现在片麻岩和花岗岩裂隙中,由深循环过程中长石类矿物水解和硫化物的氧化作用形成。Na.Ca-HCO3型水主要分布在含泥质条带互层的碳酸盐岩储层中,受方解石和白云石溶解、泥质条带中的易溶盐淋滤作用和与粘土矿物的Na-Ca离子交换的控制。第四系砂砾石含水层热水水化学类型较复杂,有Ca.Mg-HCO3,Na.Ca-HCO3,Na-HCO3,Na-HCO3.SO4.Cl,Na-HCO3.Cl,Na-SO4.Cl等,这可归因于含水层深度、断裂性质、沉积物粒度和岩性等因素。δ18 O和δD指示地热水来源于大气降水。δD值随地下水温度升高而降低的特征可能由深层古水和浅层地下水的混合作用或是同位素交换反应导致。镇川堡103℃热水的δ18 O和δD受水岩反应和蒸汽散失的共同作用。本研究对地热水开发和地震监测方面有一定应用价值。

四川盆地西南缘山地复杂构造区页岩气富集模式及勘探启示:一个页岩气新区

四川盆地南部页岩气是目前中国海相页岩气勘探开发最为成功的地区,为了进一步开拓页岩气的新战场,寻找新的页岩气储量、产量接替区块,需要不断丰富、完善和建立不同构造背景下的页岩气评层选区标准。前期的勘探实践表明,四川盆地西南缘山地复杂构造区页岩含气性差异大,系统研究分析该区页岩气富集规律对于寻找页岩气勘探新区具有重要的意义。为此,基于四川盆地西南缘山地复杂构造区5口井的实钻资料,在对龙马溪组页岩露头和岩心、岩屑有机地球化学、物性、含气量、生烃史和孔隙演化史开展系统实验和分析的基础上,探讨了页岩含气性的主要控制因素和页岩富集模式,为一个页岩气新区的诞生奠定了坚实的地质基础。研究结果表明:①四川盆地西南缘山地复杂构造区龙一段1亚段页岩平均TOC为3.02%~4.97%,R_(o)为2.38%~3.37%,局部富集区平均总含气量可达4.62 m^(3)/t,属于优质页岩;②生烃史研究表明,页岩具有“慢热低熟”特征,生烃时间晚,热演化速率慢,现今成熟低,晚期扩散时间短,为页岩气的富集创造了有利条件;③孔隙演化史揭示页岩孔隙演化可以划分为孔隙锐减、孔隙减少、有机孔形成、孔隙保存、有机孔消亡和岩溶作用等6个演化阶段,有机质孔及有机碳含量是页岩含气量最直接的控制因素;④有利陆棚沉积相带利于形成规模储集空间和有效孔隙,不同构造样式和构造部位保存条件的差异性控制了不同孔隙演化阶段,山地复杂构造区页岩气具有水平分带、差异富集的特点,“慢热低熟”和“构造缓抬”有利于页岩气的长期富集与保存。结论认为,四川盆地西南缘山地复杂构造区具有“沉积控源、成岩控储、构造控保”的页岩气富集模式,该成果为寻找页岩气新区、页岩气新战场提供了思路和参考。

海原弧形构造区地壳三维精细速度结构成像

利用海原弧形构造区及周围区域地震台网1970—2015年期间记录的天然地震到时数据,采用双差地震层析成像方法对构造区地壳三维速度结构与地震震源位置进行联合反演,获得了高分辨率的三维VP、VS以及VP/VS模型,分析讨论了速度、波速比分布与强震发生以及断裂等之间的关系.结果显示:研究区域内地震主要沿断裂呈弧状展布,速度在横向分布上具有较大的差异,波速比变化范围为1.60~1.80,平均值约为1.70.大型断裂诸如海原—六盘山断裂带、青铜峡—固原断裂带等位于高速与低速的过渡带,断裂两侧地震波速差异较大.研究区内历史强震多处于高低速过渡区域,海原强震下方下地壳存在低速、高导薄弱层(25~30 km深度),推测原因主要为流体作用所致.依据相对较低的速度与波速比分布推测研究区地壳主要组成成分为酸性的长英质.速度剖面显示地壳可分为上、下两层,上、下地壳厚度变化由西南向东北逐渐减薄,减薄幅度相近;结合前人研究结果推测构造区地壳增厚模式可能主要为上、下地壳共同增厚.

滇东南楔形构造区发震构造背景探讨

滇东南楔形构造区的区域断裂几何结构突出地表现为半棋盘格式。具有区域应力场分界意义的红河断裂,把其它几条断裂限制在其北部,并与小江断裂带构成第一级的半断块。构造区内,曲江断裂被李浩寨断裂限制在其西侧;后者与异龙湖断裂交汇于建水盆地中;建水断裂把黑泥地断裂限制于其东,并与李浩寨断裂构成建水盆地右阶拉分岩桥区,向南终止于山花。 深部构造、区域形变及断裂活动表明该构造区是一个断块挤压隆起构造区。最后,对楔形构造区的地震活动与挤压隆起断块运动的关系作了简要的分析。

模型层析成图技术在山前高陡构造区的应用

在山前地区 ,由于受构造运动的影响 ,地形起伏大、地表条件复杂 ,地下地层倾角大且地层介质的速度纵横向变化剧烈 ,使得原始叠加速度谱质量普遍较低 ,常规变速成图方法不能准确地确定圈闭的位置及构造高点。本文提出一种新的、适合山前地区特点的“模型层析变速成图方法”。