控藏断层再活动风险性分析方法及其应用——以辽河油田锦150油藏为例

在油藏注采开发过程中,因流体注入使油藏内部压力系统发生紊乱,会导致侧向遮挡油气富集的静态地质条件被破坏,即断层发生再活化现象,致使原油泄漏,造成环境污染或产量下降等问题,为了避免这种现象发生,本文以锦150油藏为例,采用井震资料结合的方式,构建断层和地层三维地质模型,并以断层再活化机制及影响因素分析为基础,结合地应力场和地层压力特征,来定量表征锦150油藏断层再活化压力大小。结果表明:锦150区块在ZⅡ^(1)、ZⅡ^(2)、ZⅡ^(3)油层附加流体压力阈值不超过7.3 MPa、7.5 MPa及7.7 MPa时,断层发生再活动的风险性小;通过应用效果分析证实,在现有注采压力下油藏保存条件不会被破坏,断层不会发生失稳现象。

致密油藏水平井组井间地应力场时空演化特征

水平井组开发致密油藏时,孔隙压力大幅下降会显著改变井间地应力的大小与方向,迫使加密井压裂裂缝朝向老井压力衰竭区扩展,导致加密井产量受限。因此,掌握致密油藏井间地应力场时空演化特征是加密井布井与压裂时机优选的重要基础。针对新疆油田金龙2井区致密油藏,基于岩石多孔弹性理论,建立了双水平井组应力渗流耦合模型,数值模拟得到随孔隙压力下降,井间地应力场的动态变化规律。以水平主应力方向发生反转时的孔隙压力变化值为评价指标,开展了储层物性和压裂完井参数对地应力时空演化特征的影响规律。结果表明,随孔隙压力下降,井间最大水平主应力方向发生反转;储层基质渗透率、井间距减小,单井单位储层厚度日产量及压裂缝间距增加会加快主应力反转,而初始储层孔隙压力对水平主应力变化趋势无影响,其中主要影响因素为井间距。

深层页岩气断层属性对压裂缝网的影响

深层页岩地层断层较为发育,附近地应力场呈现非均匀分布,水力压裂产生的裂缝可能出现非平面、非对称、非规则延伸行为,进而影响压裂缝网体积。针对该问题,以川南区块Y101井区实际断层为例,构建了深层页岩气复杂构造内断层附近非均匀应力场表征模型与压裂缝网扩展模型,分析了断层特征参数对地应力的影响,并定量研究了断层类型、断距、长度、高度、走向、倾角和距离对压裂缝网体积的影响。结果表明:断层的断距、长度和高度越大,地应力偏转角和地应力差越大,压裂缝网体积越小;断层的倾角和远离断层的距离越大,地应力偏转角和地应力差越小,压裂缝网体积越大;断层的走向越大,地应力偏转角越大,地应力差越小,压裂缝网体积越大。断层参数对缝网体积的影响程度由大到小依次为倾角、走向、断距、距离、高度、长度。该研究可为深层页岩复杂构造下的缝网压裂优化设计提供理论依据。

叶巴滩水电站高地应力现象及地应力场反演分析

为了研究叶巴滩水电站坝址区的地应力场特征,通过现场地质调查,对坝址区高地应力现象的发育形态特征和空间分布特征进行描述和分析,结果表明:坝址区岩芯饼化发育的强烈段多分布在河床以及两岸低高程;片帮现象以轻微片帮和中等片帮发育为主;岩芯饼化和片帮集中发育段可判定为应力集中带。同时,根据坝址区工程地质条件和实测地应力资料,通过数值反演分析方法,考虑地形地貌和断层对初始应力场影响,对坝址区的初始应力场进行反演分析。结果表明:反演应力值与实测应力值基本吻合,能够较合理、准确反映坝址区的初始应力场;坝址区的初始应力场是由自重应力场和构造应力场叠加而成,且以水平向构造应力为主;坝址区应力场可以大致划分为应力松弛带、谷底的应力集中带、岸坡应力过渡带和岸坡深部的应力平稳带;在模型边界断层上下盘附近会有一定的应力集中现象,形成高地应力区。

我国原位地应力测量与地应力场分析研究进展

随着我国交通、能源和水利水电等行业快速发展,在复杂地形地貌和地质条件下兴建大量岩土工程,尤其是深埋长隧道,原位地应力测量及其相关研究逾加重要。我国自20世纪60年代首次成功进行原位地应力实测以来,在地应力测量及相关研究方面已取得了长足进展。文中扼要介绍了我国地应力测量的发展历程,着重总结了在钻孔应力解除法、水压致裂法和其他常用原位地应力测量法及工程区初始地应力场分析研究方面所取得的进展,并结合我国区域构造应力环境和岩土工程的特点,对地应力测量和工程区初始地应力场研究方面的展望阐述了一点认识。

龙滩水电站左岸高边坡区初始地应力场反演回归分析

结合龙滩水电站左岸边坡区工程地质条件以及实测地应力资料,分析了研究区域初始地应力的影响因素。在各影响因素单独作用下,采用FLAC3D计算程序对建立的左岸高边坡三维地质概化模型进行计算;在实测点地应力值与计算得到的应力值之间建立多元回归模型,通过多元回归分析,求出最优回归系数。通过实测点的计算应力值与现场实测值的比较,两者在量值上相当且方向上接近,表明经过回归得到的地应力场是合理的,从而获得左岸高边坡区初始地应力场较为合理的分布规律,为左岸高边坡开挖模拟及长期稳定性分析提供了合理的三维初始地应力场。

中国地应力场分布规律统计分析

查阅迄今为止中国现有的实测地应力资料,参照霍克–布朗的地应力分析、统计和拟合方法,形成实测平均水平地应力与垂直地应力的比值随深度变化的散点图,回归实测平均水平地应力与垂直地应力的比值随深度的变化曲线并与霍克–布朗曲线进行比较,发现深度超过1 200 m以后,中国实测平均水平地应力与垂直地应力的比值统计值大于霍克–布朗曲线中值,且最大应力包线与霍克–布朗包线基本吻合,而最小应力包线的应力水平小于霍克–布朗包线的应力水平。进一步分析回归中国岩浆岩、沉积岩和变质岩等3种岩性的地应力统计结果,得到类似的回归曲线。统计结果对了解中国地应力场的宏观分布情况具有重要参考价值,对进行深埋地下结构分析计算和辅助设计具有重要的实用价值。

拉西瓦工程河谷区高地应力场反演与形成机理

拉西瓦水电工程坝址区为高山峡谷地貌,受地质构造应力、自重、地表剥蚀和河流侵蚀卸荷等多因素影响而赋存有高地应力,河谷区钻孔岩芯饼化与探洞片状剥落现象明显。由于该区地应力场及其空间分布特征与多期地质构造运动及河谷演化历史等因素密切相关,要合理确定其三维地应力分布状况与大小具有较大难度和复杂性。采用多元回归与逐步回归相结合的方法对工程区域初始地应力场进行了详细反演,在此基础上,深入研究了河谷区地应力场的空间分布特征与规律,并就其形成机理开展了多因素影响效应分析,为我国西部强烈地质作用区高地应力研究及水电工程建设提供了具有参考价值的成果和工程案例。

地应力场中含瓦斯煤岩变形破坏过程中瓦斯渗透特性的试验研究

利用典型煤与瓦斯突出矿井松藻煤电集团打通一矿突出煤层原煤制备型煤试件,应用自行研制的含瓦斯煤样三轴瓦斯渗流试验装置,进行含瓦斯型煤试件的全应力–应变过程瓦斯渗透特性变化规律的试验研究。研究结果表明:恒定瓦斯压力时,在某一围压下,峰前渗流速度随轴向应力先减小后缓慢增大,到达峰值应力后,随轴向应力的减小而增大。全应力–应变过程曲线与渗流速度–轴向应变曲线具有较好的对应关系。煤样的峰值渗流速度随围压的增加而减小,呈现较明显的线性关系。对比试验表明,在一定的围压和瓦斯压力范围内,保持瓦斯压力不变增加围压可减小煤样渗透率,保持围压不变增加瓦斯压力可增大煤样渗透率。研究结果对于利用地应力场抽采瓦斯、通过瓦斯涌出量预测煤岩的变形破坏具有现实指导意义。

深埋隧道围岩松动圈探测技术研究与数值模拟分析

围岩松动圈支护理论已被工程界广泛认同和接受,如何准确快速地探测松动圈深度更好的为工程服务,成为大家所关注的问题。以新建兰新铁路大梁隧道现场试验为依托,对测试断面围岩松动圈深度采用单孔声波测试法、地质雷达法进行探测,结合现场地应力及岩体物理力学参数实测结果进行数值模拟分析可知,以单孔声波测试法结果为基准,地质雷达测试结果与声波法测试结果基本一致,在围岩含水区域测试结果存在一定偏差,地质雷达发出的电磁波对含水区域比较敏感,发射和接收干扰较大,但地质雷达作为一种快速、无损的检测方法应该得到大力推广应用。由于数值计算时没有考虑爆破对围岩松动圈的影响,其计算结果与声波法探测结果相比偏小,但是两者的变化趋势基本上是一致的。数值计算应以现场地应力及岩体物理力学参数测试结果为依据,使计算结果更加真实,更好地为工程决策服务。

拉林铁路桑日至加查段三维地应力场反演分析

桑日至加查地区地形陡倾,河谷深切,构造活动强烈,早更新世以来雅鲁藏布江的强烈侵蚀下切作用引起了该区域构造应力的释放和重分布,应力环境极为复杂,地应力场分析对铁路的选线及施工建设具有重要意义。依据雅鲁藏布江沿岸阶地特征对河谷演化规律进行概化,结合工程地质条件建立三维地质力学模型;以实测地应力资料为基础,利用RBF神经网络和地层剥蚀原理相结合的地应力反演方法,计算得到拉林铁路桑日至加查段现今地应力场。结果表明:各测点处地应力计算值与实测值高度吻合,用该方法获得的地应力场是合理可靠的。在此基础上,分析了桑-加峡谷段河谷岸坡及沿岸主要隧道工程地应力场特征,并根据隧道轴线位置主应力量值及方向特征探讨了隧道建设中面临的主要问题。

大岗山水电站坝区初始地应力场反演分析

针对大岗山水电站坝区V型河谷地形地貌特征,根据地应力实测资料及地质构造条件,考虑边坡浅表全风化、强风化地层以及断层破碎带对坝区初始地应力场的影响,建立了坝区初始地应力场三维回归计算分析模型。通过多元回归三维数值计算,求得地应力最优回归系数,较为准确地反演了大岗山坝区的初始地应力场。计算结果表明,大岗山坝区初始地应力场是一个在浅部以构造应力为主、在深部以自重应力为主、由构造应力和自重应力联合组成的中等偏高的地应力场,研究结果为坝区边坡开挖及长期稳定性分析提供了重要依据。

优化位移边界反演三维初始地应力场的研究

采用优化位移边界条件拟合工程区域初始地应力场,根据实测地应力资料建立针对所施加的任一边界位移模式的优化函数,不断调整位移边界模式并通过有限元数值计算,最终得到边界位移模式的最优组合和工程区域初始地应力场,从而为初始地应力场的反演分析提供一个新的途径。最后,针对三峡工程地下厂房区域给出了用该方法拟合初始地应力场的计算结果,通过地应力测点计算值和实测值的对比分析,其拟合效果较好,证实此方法是可行的。

川藏铁路长大深埋隧道地应力场反演分析

西南地区山高谷深,地质条件复杂,隧道工程建设过程中面临着巨大地质灾害风险。桑珠岭隧道作为川藏铁路林芝段的主要控制性工程之一,面临着超长、超埋深诱发高地应力风险,本文通过综合分析隧道区域构造环境与现场实测数据,利用Surfer、ANSYS等软件构建隧址区三维数值模型,采用应力试算法确定模型加载的边界条件,进一步使用基于有限差分法的FLAC3D模拟计算,获得桑珠岭隧址区范围的初始地应力场。对比分析可见地应力在方向与量值上基本吻合,且与区域构造定性分析结论基本一致。隧道轴线方向地应力场总体表现为:最大水平主应力(SH)>垂直主应力(Sv)>最小水平主应力(Sh),最大主应力方向N30°W^N45°E。基于强度理论分析,隧道深埋段地应力较大,岩爆发生可能性较高。建议施工期间,应加强超前地质预报与监测,确保施工安全。

某水电站地下厂房区初始地应力场回归分析

结合某水电站地下厂房区工程地质与水文地质条件以及实测地应力资料,分析影响区域初始地应力的因素;以ANSYS作为有限元计算工具,计算各影响因素下厂区地应力值;在实测点勘察获得的地应力值与计算得到的地应力值之间建立多元回归模型,求出回归系数,从而获取厂区初始地应力场分布规律,为地下厂房设计与开挖施工提供了合理的三维初始地应力场.

考虑地应力分布形式的坝址区初始应力场二次反演方法

在建的乌东德水电站区域构造运动强烈,断层、褶皱及节理较为发育,加之河谷纵横、沟谷深切,导致该区域岩体地应力分布极为复杂,非线性特征显著。为准确获取坝址区初始地应力场的分布特征,通过对地应力分布形式进行优化,提出了考虑地应力张量分布特征的岩体应力场二次反演方法。首先,将地应力张量分解成自重应力、构造应力及非线性应力3个部分,同时依据坝址区地形地貌、地质构造及非均匀性岩层等因素,构建FLAC3D计算模型,利用叠加法原理对坝址区初始地应力场进行一次反演。然后,主要考虑坝址区附近小规模构造及局部开挖条件的影响,构建三维离散元(3DEC)精细模型,同时从一次反演中提取精细模型的初始地应力侧压系数和自重修正系数,并利用均匀设计法进行优化,对精细模型进行二次反演。研究结果表明:一次反演计算获得的初始应力场整体上与实际情况吻合较好,但在局部构造附近与实测值相差较大;二次反演考虑局部地质构造及开挖条件的影响,同时结合一次反演的计算成果,各测点的应力计算值与实测值基本一致;通过将大型商业软件FLAC^(3D)和3DEC相结合来反演复杂条件下工程区初始应力场,在一定程度上实现了岩体应力场在大范围内整体连续、小范围内受局部地质构造等影响导致不连续分布的特点。该研究方法可为类似工程提供借鉴。

大型水电站厂区三维地应力场回归反演分析

岩体初始地应力场是地下洞室围岩稳定与支护结构设计所需要的基本因素之一,初始地应力场是否可靠将直接影响到工程设计与施工的可靠性与安全性。结合某水电站厂区的地质条件及地应力实测资料,引入灰色控制系统理论,采用三维有限元法和采用静态的三因素灰色计算模型GM(0,3)对厂区岩体初始应力场进行回归反演分析。计算结果表明,厂区存在较大的水平向地质构造作用,岩体的地应力由自重和构造应力叠加而成。实测点的计算应力值与实测值在量值上和方向上都较为接近,表明经过回归得到的地应力场是合理的,从而获得地下厂房厂区初始应力场较为合理的分布规律,为地下厂房的开挖模拟及稳定性分析提供了合理的初始应力场。

基于子模型法的初始地应力场精细模拟研究

基于子模型方法的思想,给出了一种有效推求初始地应力场的方法。首先建立大范围的整体模型,主要考虑工程附近主要地形、地势的影响,采用神经网络方法初步反演地应力场。然后考虑局部范围内的主要地质构造,建立小范围精细子模型,通过插值获得位移边界条件,进行有限元迭代计算,得到该区域更准确的初始地应力场。最后将该方法应用于溪洛渡左岸坝区初始地应力场反演分析中,结果表明:该方法化整为零,降低了问题的复杂性,能高效获取更为准确的初始地应力场,为工程设计与施工奠定了良好基础。

盆地油气成藏动力学初探——21世纪油气地质勘探新理论探索

根据国内外油气地质理论的进展状况 ,为了促进 2 1世纪油气勘探 ,在阐明盆地油气成藏动力学概念及内涵后 ,建议在盆地区域地质背景、盆地地球动力学研究、盆地“三场”定性定量分析的基础上 ,以地质实体油气系统为主要单元 ,辅以油气藏形成的时空分析 ,用系统论的观点、方法指导油气藏形成过程的详细剖析 ,力求做到静动结合、时空结合、今古结合 ,总结盆地油气成藏模式及有利部位 ,为编制钻探部署方案提供依据。上述全部内容定能藉助实验室物理模拟和计算机数值模拟来实现。

杨房沟水电站地下厂房围岩稳定分析

杨房沟水电站地下厂房是典型的大跨度、高边墙地下洞室群,工程区地质条件较复杂,高边墙及洞室间岩柱的稳定性是洞室设计的关键。根据地应力测试数据,采用边界位移条件回归方法,构造出厂区初始地应力场。采用FLAC3D软件对洞室群围岩稳定进行计算分析,获得洞周围岩变形与应力特征、塑性区分布及支护结构的受力状态,对地下厂房洞室群围岩稳定性做出评价,为洞室设计提供了科学依据与技术指导。