控制断层作用下高陡岩质边坡稳定性分析——以昭通市红石岩边坡为例

高陡岩质边坡的稳定性分析和治理措施是工程建设和防灾减灾中亟需重视的问题。其存在岩层变化复杂,受节理、断层等结构面控制等特点。依托昭通市红石岩高陡岩质边坡工程勘察资料为地质背景,采用离散元数值模拟软件UDEC构建边坡模型,在坡体上下两个崩塌区及断层处布置监测点,通过对比是否存在断层两种工况下的位移量分布、应力分布,分析边坡中部控制断层对高陡岩质边坡失稳破坏特征的影响,提出边坡防治措施的参考依据。结果表明:位移量以控制断层为分界线,断层上部岩体在迭代过程中位移量明显大于下部岩体;断层存在对应力大小分布没有明显影响,而对应力方向具有较大影响,无断层时应力主要朝向水平,有断层时主要朝向竖直。

川西梓潼地区深层走滑断裂的发现及勘探意义

随着地震资料品质的不断提升,近年来在四川盆地内部发现了多方向、多级别的走滑断裂,但整体研究程度低。基于三维地震资料和钻井资料,利用断层构造精细解析方法,识别出川西梓潼地区中-下三叠统含膏盐层之下发育小位移、弱走滑断裂,具有“沟源、控藏”的潜力。研究结果表明:梓潼地区发育NE向和NW向两组走向的走滑断裂,并以NE向的具有压扭性质的断裂为主导,具有纵向滑移距小、分层剪切、倾向摆动的结构特征,平面上表现为不连续的、线状展布特征。梓潼地区NE向走滑断裂的发育主要受控于龙门山与川西地区中—新生代应力场的变化以及边界断裂运动学方式。基于叠接段构造变形样式和雁列力学模式,厘定NE向走滑断裂以左行为主,与龙门山主断裂印支晚期逆冲兼左行走滑运动方式一致,对应开始形成时间为印支晚期。走滑断裂可有效输导下寒武统烃源岩的向上运移,有利于栖霞组、茅口组等储集层的油气聚集,形成该区多层系含气局面,为寻找川西海相天然气勘探新类型打开思路。

川东高陡断褶带构造特征及其演化

在川东地震资料基础上,结合地质资料,系统分析了川东高陡构造特征、演化特征及成因机制。川东高陡断褶带经历了由拉张向挤压转变的动力学环境,主要划分为4期构造演化阶段:弱褶皱阶段(印支期以前)、褶皱雏形阶段(印支期)、褶皱活跃阶段(燕山期)、褶皱定型阶段(喜马拉雅期)。川东高陡断褶带现今构造格局受早期基底断裂控制、晚期多期挤压构造叠加改造,定型"隔挡式"高陡断褶带排状展布;受纵向2套主要膏盐滑脱层及1套次要泥页岩滑脱层影响,川东断褶带纵向上可划分为3个构造形变层,在多期挤压应力过程中,各构造层纵向上形成、演化具有差异性,构造形态截然不同。四川盆地多期挤压构造叠加改造对川东盐类矿床和油气保存产生了重要影响。

复杂条件下高陡边坡变形与破坏规律研究

以攀枝花兰尖铁矿工程为例,采用相似材料模拟实验对受断层影响的露天高陡边坡的变形和破坏规律进行了研究。在模型相似模拟实验中,采用压力传感器和近景摄影测量等手段监测模型的应力应变和破坏特征,对围岩位移和破坏裂纹进行系统分析,揭示了受断层影响的高陡边坡的变形和破坏基本规律。断层强度受降雨和振动的影响而不断弱化,变形破坏主要集中在由断层所构成楔形体的中上部。相似模型实验可以较好地揭示高陡边坡受降雨和振动而产生的变形和破坏特征,是一种很有效的理论研究方法。

大冶铁矿东露天采场滑坡稳定性分析——以F_(25)断裂滑脱带内滑坡群为例

大冶铁矿东露天采场二区滑坡群位于F25断裂滑脱带内,属人工开采形成的高陡岩质边坡。断裂带内闪长岩和铁矿石被破碎成典型的角砾岩和碎粉岩,节理发育程度较高。滑坡群由3个主滑体及若干碎裂岩土体组成,平面平均长度约138m,平均宽度约120m,高差约85m,整体坡度约36°,总体积约1.1×107m3,下伏基岩为粉砂质泥岩,滑体组成物质为粉质粘土夹碎石块。运用自然历史分析法和工程地质类比法讨论了滑坡的破坏机理,认为该滑坡群的形成和发展是岩土类型和性质、岩体结构及地质构造、地形地貌、水、诱发因素等综合作用的结果。运用极限平衡方法对其中一典型滑坡在现状、暴雨、爆破及暴雨爆破联合作用4种工况下的稳定性进行综合分析和评价,所得稳定性系数分别为1.256、0.961、1.198、0.954,计算结果表明降雨是控制该滑坡稳定性的主要外因。针对该滑坡的实际情况,提出了避免采用抗滑桩加固、避免暴雨时地下爆破作业、在滑坡后壁及坡面上设置截水沟和排水沟、水泥砂浆嵌缝、减荷反压及坡面绿化等防治方案建议。

高压引水隧洞陡倾角断层岩体高压压水试验研究

结合一抽水蓄能电站高压岔管区高压压水试验,详细介绍了具有陡倾角断层岩体的高压压水试验方法及试验成果。探讨了岩体高压下水力劈裂区扩展的波动理论和渗透破坏特性,明确了岩体与土体渗透破坏形式差异。试验首次对岩体内的渗透压力和变形进行了同步测量,以了解高压条件下岩体的渗透变形特性。在高孔隙压力作用下,岩体的变形发展试验成果表明,岩体应力和稳定性分析过程中孔隙压力的作用不可忽视,因此采用耦合理论对高孔隙压力环境下的工程岩体进行分析有助于降低围岩失效风险。

高陡构造带碳酸盐岩储气库断层封闭性评价——以川东WSC气田为例

断层封闭性评价是气藏改建储气库前期评价的重要内容。以川东WSC气田为例,针对高陡构造带碳酸盐岩地层断层封闭性评价方法开展研究,基于地震解释剖面和三维构造模型,建立了定性与定量相结合的高陡构造带碳酸盐岩地层断层封闭性评价流程与方法。基于工区资料优选了断层产状、断层性质、组合特征、上下盘岩性配置等4个定性评价指标进行断层封闭性评价;针对高陡构造带断层上下盘岩性组合特征,修正了定量评价参数断层横向封堵系数F_(H)中的岩性封堵系数G,并应用其进行了工区断层封闭性定量评价,所得F_(H)平均值大于20;针对碳酸盐岩地层岩性特征,修正了定量评价参数断层泥比率SGR(R_(SG))中发挥封堵涂抹作用的灰泥岩定义,并应用其进行了工区断层封闭性定量评价,所得R_(SG)均大于50%;综合4个定性指标和2个定量参数进行评价,认为研究工区断层封闭性好,适宜改建储气库。

库车山地高陡复杂构造圈闭研究思路与方法

库车山地高陡复杂构造圈闭研究受地震资料品质差和构造建模困难等不利因素影响,圈闭研究精度难以满足需要。为了提高圈闭研究的精度,在找出高陡复杂构造研究难点的基础上,有针对性地提出:继续进行采集攻关和处理解释一体化,尽可能多地占有地震、钻井和露头资料;加强速度分析并且使多种速度研究方法相结合和相互验证;运用断层相关褶皱理论进行精细浅深层构造建模。

川东明月峡双重楔形构造叠加模式

川东隔挡式褶皱由一系列北东走向的线性褶皱带组成,为典型的高陡背斜构造带。该区油气勘探目的层主要集中在中浅层石炭系,而且钻井主要位于构造核部,钻井深度相对较浅,由于地震资料对构造陡翼地层的反射资料显示品质较差,从而对该构造认识出现了多种解释结果。笔者应用断层相关褶皱理论,依据钻井资料标定,对川东褶皱带典型构造明月峡背斜构造的二维地震剖面测网及两条宽线二维地震剖面重新进行详细构造分析及解释。解释结果表明,如果假定地层厚度不变,明月峡构造样式可以认为是两个楔形构造垂向上叠合而成,发育两期构造。据此本文提出了明月峡背斜双楔形构造发育几何学模式图,分析了两期楔形构造垂向上叠加模式。根据已有的研究成果,地表变形是深部逆冲作用的结果,推测早期中浅层构造变形时间为中白垩世,晚期深层构造为晚新生代时期,而且晚期构造改造了早期构造。构造解释结果给出,剖面几何形态为浅层发育向东的反冲断层扩展褶皱,中深层分别以三叠系膏岩和志留系泥页岩为顶、底滑脱面的楔形构造,深层构造分别以志留系泥页岩和震旦系泥页岩为顶、底滑脱面的楔形构造。构造几何分析指出,深层楔形构造形成时间晚于中深层楔形构造,并改造了早期中深层楔形构造,从而出现了构造高点的向西偏移的现象。在平面分布上,明月峡背斜浅层高陡构造背斜东翼宽度从北向南逐渐变窄,深层楔形体楔形角度逐渐变大,构造缩短量相应增加。

多层系复杂断块油藏精细描述关键技术及应用

江汉油区潭口油田是典型的高陡构造、多层系复杂断块油藏。由于地质精细研究程度低、油水关系不清,开发中还存在诸多亟待解决的问题,需要重新建立可靠的精细地质模型。利用密井网条件下丰富的各类资料,综合探索了趋势分析综合小层对比技术、低序级断层识别技术和剩余油描述技术等三项关键技术,开展精细地质研究。研究成果为潭口油田后续开发调整提供了可靠的地质依据,实践中取得了良好的生产效果:在潭口油田钻探各类新井7口,油层钻遇率达100%,平均单井日产油达8t,高于区块平均水平3倍以上;实施补孔措施3口,日增油达31t,新增开发储量27.7万吨。

东濮断陷湖盆兰聊陡坡带扇体形成机制及成藏规律研究

陆相断陷湖盆陡坡带由于具有特殊的构造背景,在下降盘易发育各种类型的砂砾岩扇体,且具有很好的含油气前景,近几年各大油田也都将其作为增储上产的重要勘探领域.但由于这些扇体一般都具有较大的隐蔽性,而且控制影响因素复杂,尤其是对于为数较多的受高角度大断层控制的断陷湖盆,在陡坡带进行砂砾岩扇体的勘探具有更大的风险性.本文运用层序地层学、地震精细描述等勘探新理论、新技术和新方法,结合生产实际,对东濮凹陷高角度兰聊陡坡带砂砾岩扇体形成机制及成藏规律进行了多学科综合研究,查明了扇体的成因机制、控制因素、分布规律,并进一步探讨了扇体成藏机理和成藏规律,为下一步勘探指明了有利方向和钻探目标,期望为国内外同类盆地陡坡带油气资源的勘探也提供了一定的借鉴.

抗240℃高密度复合有机盐钻井液在翼探1井的应用

翼探1井是中油股份公司在青海油田柴达木盆地柴西北区南翼山构造较高部位部署的一口重点风险探井,设计井深6500 m,完钻井深6194.22 m,目的层E31、E1+2、基岩。钻探目的是探索南翼山构造E31和基岩含油气性,为下一步研究和勘探部署提供依据。南翼山地区E1+2下部地层以前无钻井史,钻遇地层条件复杂,高陡构造,存在3条断裂带、破碎带和膏泥岩。其E32、E31、E1+2地层裂缝发育,易漏易涌,多层高压盐水伴CO2酸性气体,盐水中Cl-含量达235000 mg/L,CO2侵地面监测浓度高达75%以上,钻井液密度高达2.32 g/cm3,且存在多套硬脆性碳质泥岩破碎地层,极易发生垮塌掉块、井斜。该区域显示异常高温,因为测井公司高温仪器受限,无法实测井底温度,该区地温梯度在(3.80~4.30)℃/100 m之间,以及钻井液出口实测温度达到102℃,钻井液维护处理量达到井眼容积的10倍以上,从以上资料计算,以及钻井液材料与体系循环稳定周期等综合分析,预测该井井底温度在235~266℃之间,给钻井液工作提出了严峻挑战。为解决超高温、高密度、井壁稳定、酸性气体污染、窄窗口漏失等技术难题,优选采用了渤海钻探泥浆技术服务分公司的发明专利技术,即抗240℃高温的高密度复合有机盐钻井液。在此技术基础上,结合井下地质、工程实际情况,施工现场对配方进行了优化调整,引入抗240℃高温的滤失控制材料,引入刚性和塑性材料组配的随钻锲入封堵防漏材料,以及纳米类化学吸附护壁防塌材料,并提供良好的“非氧还原”钻井液环境,通过精心施工,取得了较好效果。全井施工顺利,钻井液高温流变性良好,高温高压滤失量控制在12 mL以内,较好地解决了高温流变性、沉降稳定性、漏失、破碎性地层垮塌、酸性气体污染等一系列钻井液技术难题。

高陡复杂构造带页岩气水平井方位优选——以永川页岩气区块五峰—龙马溪组为例

中石化永川页岩气区块钻井解释地应力方位井间差异较大,水平井轨迹无统一方位,测试产量差异较大。通过对研究区地应力方位与断裂产状的分布规律、已钻井水平井轨迹方位、产能影响的主要因素等方面的分析,得出以下结论①永川区块中部背斜区大断层附近地应力方向偏转较大,沿断层走向逐渐偏转,最大水平主应力方向与断层走向趋于一致;南部及北部向斜区中小规模断层附近地应力方向偏转幅度较小,与区域地应力方向基本一致,整体呈近东西向,地应力方位50°~95°;②在断裂发育区,I类储层钻遇率及钻遇长度对单井产能的贡献明显强于地应力方位的影响;③复杂断裂区水平井方位设计应以顺断裂走向为主,同时兼顾轨迹方位与最大水平主应力方向保持大于60°的夹角,气井日产量可以提高到20×10^(4)m^(3)以上。该研究对同类盆地页岩气开发部署及钻井跟踪具有重要的指导意义。

多断层对露天矿高陡边坡稳定性的影响研究

为研究多个断层对露天矿高陡边坡稳定性的组合影响,通过无人机收集地表点云数据,实地勘探收集断层分布数据,利用FLAC^(3D)模拟边坡在若干施工条件下的位移和塑性区分布状态,对塘垭石灰岩矿山4个断层共同影响下的高陡边坡稳定性进行了分析。结合当前断层发育状态以及后续深部延伸开采条件下边坡失稳破坏特征,揭示了多断层共同作用下塘垭石灰岩矿山的稳定性。结果表明:①边坡破坏主要集中在断层附近,且断层对边坡的影响范围随着断层密集程度增加而增大;②边坡破坏的力学成因是断层切割岩体,导致岩体间应力传递不连续而发生相对滑移、挤压破坏;③断层对后续深部开采时边坡稳定性的影响变化较小,边坡最大位移值仅从50.7 mm增长到52.2 mm,且塑性区始终未贯通。