大凉山背斜核部区隧道初支大变形机理与控制

针对大凉山2号公路隧道穿越高地应力背斜核心区域,隧道易发生初支大变形、坍塌、钢架扭曲等问题,通过现场监控量测、围岩岩性实验、理论分析、数值模拟分析和围岩接触压力监测等综合分析,研究了大凉山2号隧道背斜核部大变形成因机理。研究表明:背斜核部玄武岩单轴抗压强度为23.31 MPa,凝灰质泥岩遇水具有一定膨胀性,给围岩变形创造了条件。由于岩层岩性不同,开挖后洞周玄武岩呈独立受弯剪梁状态。相对无水条件下,受地下水补给影响,围岩塑性区面积增加,拱腰部位较为明显。加固前,拱顶沉降量最大达470 mm,拱腰最大收敛值为844 mm,围岩接触压力为523.47 kPa。采用双层小导管+中台阶临时支撑+边墙临时支撑的“主动适应+强支撑”的综合处置方式,隧道拱顶变形减少87.6%,水平收敛变形减少95%,围岩接触压力最大值降至128 kPa,隧道变形得到有效控制。

窄条带状背斜油藏边部注水开发产能影响因素

JY油田Y油藏为典型窄条带状背斜油藏,其储集层注入水极易沿河道中心方向突进,导致油井快速水淹,产量递减快;由于对水体大小、构造幅度、储集层物性等产能影响因素认识不清,此类油藏开发难度较大。针对上述问题,建立了窄条带状背斜油藏精细数值模型,通过对比论证提出了“边部注水+逐步转注”开发,并在此基础上开展了水体大小、构造幅度、储集层物性等参数对产能的影响研究。结果表明:“边部注水+逐步转注”开发不仅可以增大边水能量,使得井网双向受效,还可以有效延缓构造高部位油井的见水时间,大幅度降低油井含水率。另一方面,在考虑油藏构造特征的前提下,量化了不同影响因素下的产能特征,明确了水体大小、构造幅度、垂向渗透率与水平渗透率之比等参数的合理界限,论证了不同储集层物性下油藏面积的适应性。可为同类型油藏改善注水开发效果提供借鉴。

黔西南莲花山背斜北东段萤石矿带控矿因素与找矿方向

黔西南莲花山背斜北东段萤石矿呈陡倾脉状、囊状产于北东向构造带中,属于有利构造、气液隐爆角砾岩体与有利岩性共同控制陡倾角矿体的浅成低温热液型矿床。地质填图、地球物理资料成果显示,北东向莲花山背斜及其配套的落水洞断裂、次级张性断裂共同构成了该区成矿热液通道和容矿空间。其中,北东向落水洞断裂为一级导矿构造,北东向张性构造(断层、节理、裂隙)既为二级导矿构造、又为容矿构造。深部含矿热液沿不同级别导矿断裂上涌至有利构造容矿空间,热液在构造转换过程中减压扩容环境发生隐爆,致密围岩破碎形成的角砾具有更大表面积的水-岩反应,致使的矿化作用更加充分,被上覆龙潭组泥质岩类屏蔽,成矿流体萃取灰岩中的钙质,在构造破碎带中充填交代成矿。背斜构造中的张性正断裂及其派生张性构造组合以及气液隐爆角砾岩体,是将来萤石矿勘查的主攻目标。深入研究成矿作用过程中多种控矿因素耦合关系,有利于拓展深部萤石矿产找矿勘探。

江汉盆地江陵凹陷复兴场背斜盐构造特征与成因

复兴场盐背斜是江汉盆地江陵凹陷重要的含油构造,其构造演化及成因机制认识不清,制约了精细勘探。因此,对复兴场盐背斜构造演化及形成机制的分析,不仅有助于理解盐层在不同应力背景下的流动对背斜形成演化的影响,对理解油气成藏过程也有重要意义。通过对三维地震资料的精细解析,结合关键构造层的平衡恢复技术及生长地层分析技术,研究复兴场背斜的构造特征及成因机制。结果显示,复兴场背斜为一构造特征走向上变化显著,受多期次断层改造、多种变形机制复合而成的盐背斜;背斜初始于早始新世新沟咀组沉积期—晚始新世早期的正断层作用,形成滚筒状褶皱并造成盐层的聚集;在晚始新世晚期—渐新世,沉积地层的差异负载作用驱使盐层自西向东流动,造成构造整体西倾,形成单斜构造,并在渐新世晚期抬升剥蚀;背斜定型于新近纪—第四纪,发生构造反转,演化为一挤压型盐背斜,伴生逆断层和膝折构造。复兴场背斜的形成和演化受区域应力背景、沙市组盐层、东倾正断层及盐下古构造等因素的综合作用。复兴场盐背斜形成的构造圈闭略早于烃源岩的主要排油期,并且在主要排油期,构造处于拗陷阶段,断层活动弱,有利于早期圈闭油气的成藏。

铁峰山背斜构造控滑机制及斜坡破坏模式

地质构造对于区域地质灾害的形成和分布具有控制性作用,从地质构造出发探究地质灾害空间规律是开展灾害易发性评价的关键。以万州铁峰山背斜为例,在地质构造和滑坡灾害实测的基础上,将背斜构造分为核部(Ⅰ区)、北西翼(Ⅱ区)、南东翼陡立岩层(Ⅲ区)、岩层倾斜过渡段(Ⅳ区)和万州向斜(Ⅴ区)5个区,分析了各区内背斜构造控制下的岩体结构及其控滑机制和斜坡破坏模式。结果表明:(1)Ⅱ区岩层由临近Ⅰ区的陡倾角快速变化为临近河谷区的中缓倾角顺向坡,主要控滑结构为顺层发育的泥质、炭质软弱层,顺层岩质滑坡发育普遍;(2)Ⅰ区次级褶皱和断层发育,层面、断层和节理面的组合控制着平面或楔形体滑动,滑动方向常指向褶皱枢纽方向;(3)Ⅲ区主要结构面构成岩块与母岩的分割面,存在顺坡向次要结构面或地形起伏时,发生滑移或坠落式落石,并发展上部岩块的连锁滑坠;(4)Ⅳ区天然顺向斜坡坡度小于或等于岩层倾角,当公路开挖时极易引发顺层面或软弱夹层的顺层岩质滑坡;(5)Ⅴ区为近水平产出的砂泥岩互层,泥岩软化和风化、砂岩裂隙或拉槽充水是控制近水平地层岩质滑坡和落石倾倒、坠落的主要原因。滑坡受铁峰山背斜宏观构造和局部构造的双重控制,前者影响着滑坡的分布和破坏模式,后者主宰着控滑结构和滑坡易发程度。研究成果对于川东褶皱带滑坡灾害调查和风险防控具有指导意义。

柴达木盆地七个泉背斜狮子沟组与七个泉组构造-沉积演化及对砂岩型铀矿成矿的启示

从构造-沉积演化角度分析矿体的形成和发育过程是砂岩型铀矿研究工作的重要内容。作者基于文献调研、野外地质调查和井震解释,对柴达木盆地七个泉背斜狮子沟组与七个泉组构造-沉积演化过程及其与砂岩型铀矿成矿的联系开展研究。研究认为:(1)狮子沟组富泥质砂,呈现退积旋回;七个泉组富砾,呈现进积旋回,底部与狮子沟组间发育新近系—第四系角度不整合,内部发育规模稍小的第四系内部角度不整合;狮子沟组—七个泉组发育由泥石流、下切沟道—充填和片流沉积构成的大型冲积扇,其中砂质层中密集发育地震变形构造。(2)新近纪以来最剧烈的构造抬剥事件发生在新近纪—第四纪之交,由此形成了新近系—第四系不整合并奠定了七个泉背斜构造格局。(3)推测七个泉背斜狮子沟组砂岩型铀矿潜在铀矿化段主要形成于新近纪—第四纪构造抬剥事件中,该事件催生出含矿构造,并加大了源区铀通量,最终控制了潜在铀矿化段形成发育和空间展布。新近系—第四系不整合则可作为预测潜在铀矿化段空间展布的关键构造控矿标志。同时,冲积扇扇中/扇缘中砂砾岩百分含量介于20%~50%之间的砂(砾)泥互层带可作为关键沉积控矿标志。研究成果可以为青藏高原东北缘盆地分析提供沉积学和地层学证据,对理解柴达木盆地其他背斜砂岩型铀矿形成发育过程具有重要价值。

川东南石龙峡背斜区奥陶系五峰组页岩顶面现今应力场数值模拟研究

近年来川东南地区页岩气勘探取得重大突破,勘探领域进一步向深层、超深层迈进。受多期构造运动及多套滑脱层影响,川东南地区表现出具有多层滑脱的复杂构造样式,深层现今地应力分布特征存在争议,局部应力场方位变化尚不明确,为深层页岩气开发带来巨大挑战。本文基于钻测井资料和高精度三维地震资料,建立石龙峡背斜地质模型,根据岩石力学参数及边界条件确定研究区力学模型,利用二维有限元数值模拟方法,对石龙峡背斜区奥陶系五峰组页岩顶界面现今应力场分布进行模拟研究。在此基础上,结合研究区石页1井实钻资料对模拟结果的合理性进行验证。研究结果表明:1)石龙峡背斜区现今应力场分布受先存构造、岩石力学差异性等多种因素影响。模拟结果显示在断层带周围,特别是断层带的转折端及末端,表现出应力集中现象,该区域应力值较高,分布范围在-81.85~-80.95 MPa;而断层带本身处于破碎状态,应力值较低,应力分布范围在-77.8~-49.74 MPa;背斜核部为能干性较强区域,处于应力集中状态,应力值较高,应力分布在-113.2~-81.85 MPa。2)石龙峡背斜奥陶系五峰组顶界面现今最大主应力方向呈近南北向展布,主要受控于后期来自大娄山方向的挤压作用影响。川东南地区应力场受多期构造作用叠加,早燕山期主要受控于东部雪峰山弧形构造带的推覆作用等,形成石龙峡背斜构造形态。而现今应力场分布主要受控于晚燕山期—喜马拉雅期来自南侧大娄山推覆的作用,使得现今研究区最大主应力方向呈近南北向。

塔里木盆地东北缘吐格尔明背斜和阳北断裂带构造分析

吐格尔明背斜和阳北断裂位于塔里木盆地北缘,南天山山前库车褶皱冲断带的东段,两者均为基底卷入型构造。阳北断裂是一个反转构造,其变形历史可以追溯到侏罗纪—白垩纪的正断层;新生代构造反转,发生了多期冲断变形加速期,分别发生于白垩纪末—古近纪初、古近纪末—新近纪初、中新世早期、上新世和第四纪。吐格尔明背斜构造带是阳北断裂中新世早期及以后的冲断作用派生出来的一个次级基底卷入型构造变形带。它由吐格尔明背斜及其南、北两条呈背冲关系的逆冲断层组成。背斜核部元古宇变质岩出露地表;中、新生界直接不整合于变质岩之上,缺失全部古生界,说明研究区可能属于一个长期存在的古生代古隆起。

潜伏背斜精细建模及其应用效果分析——以川东石炭系气田为例

四川盆地川东高陡构造带油气勘探对象主要以背斜圈闭为主,因大多数地面背斜出露石灰岩,保存条件差,天然气勘探价值不高,而潜伏背斜保存条件良好,成为天然气聚集的有利场所。川东地区石炭系气藏是构造圈闭型,落实圈闭形态十分重要,直接关系钻探获气成功率。目前,石炭系潜伏背斜天然气勘探开发已进行到深入挖潜阶段,但仍有一些潜伏背斜地震成果不落实,井—震深度误差大,值得人们深入研究。依据地震剖面、地面地质、钻测井资料,建立精细潜伏背斜模式,划分为4大类、7亚类及30个小型,并对4大类潜伏背斜勘探开发效果进行总体评价。基于新建潜伏背斜模式,在3方面得到应用:①基于潜伏背斜模式,进行模型正演和反演,有利于分析复杂波长、时间域构造畸变现象及高点偏移规律;②有利于建立合理的时深转换及叠前深偏速度模型,提高深度域构造形态的可靠性;③基于潜伏背斜模式的水平叠加时间剖面(简称叠加剖面)基本反射特征,从而判定陡潜背斜的基本类型和形态,避免深度域里造成“假潜伏背斜”。川东地区新的潜伏背斜精细建模,将在石炭系气藏深入挖潜中进一步发挥积极作用。

XH凹陷中南部背斜带油气分布特征与成藏主控因素

为了厘清XH凹陷中南部背斜带的油气成藏主控因素,解剖了中南部T气田、H气田、R气田等3个典型油气田。研究表明:中南部背斜带油气成因、来源和成藏期次一致,但油气分布却存在显著差异性,主要表现在富集程度、纵向分布层位和平面赋存位置3个方面。分析认为,造成油气分布差异性的主控因素为断裂系统、烃源岩分布、源-储构造叠合关系和断-砂耦合关系。断裂系统的差异性决定纵向上油气分布层位以及构造内部的差异化富集程度;平湖组煤系烃源岩成熟度和厚度分布的差异性决定区域油气富集程度;花港组源外成藏背景下,成藏期平湖组烃源层顶面构造与花港组储集层构造叠合关系决定局部构造汇烃强度;中南部花港组强水道化背景下,断层与砂体耦合关系决定单层油气成藏规模。

综采工作面过背、向斜构造技术研究

在煤矿开采过程中,经常会遇到各种地质构造,其对煤炭的安全开采具有较大的影响,因此,需要针对地质构造的情况采取合理的开采方案。结合8107工作面的具体情况,分析了综采工作面过背斜、向斜构造采取的技术方案。首先,分析了8107工作面背斜、向斜构造的情况;然后,探讨了通过构造的技术方案;最后,针对各种类型的构造制定了一系列的安全技术措施。

黔西南赖子山背斜南西段轴部金矿地质特征及找矿方向——以央友金矿为例

赖子山背斜为黔西南卡林型金矿重要的控矿构造之一,央友金矿床位于该背斜南西段轴部。本文以央友金矿床为例,基于区域矿产地质调查和对赖子山背斜南西段开展的地球化学、山地工程等综合地质研究,对矿床地质特征及找矿方向进行了探讨。研究表明,该区金矿在赖子山背斜两翼层间滑动构造、NE向断裂构造及其次级断裂构造带均有分布。矿床总体上受背斜东翼的层间滑动断裂控制,呈层状、似层状产于二叠纪猴子关组,即矿体具有断裂、断裂+多层岩性组合联合控制的形态特点。

西湖凹陷中央背斜带中南部区带油气成藏主控因素与勘探方向

西湖凹陷深层—超深层油气资源勘探潜力大,具有良好的勘探前景。为明确西湖凹陷中央背斜带中南部区带的油气成藏主控因素,对西湖凹陷中央背斜带的构造背景、沉积特征、烃源岩条件和储层性质进行分析研究。通过分析西湖凹陷中央背斜带中南部不同区带油气分布特征,总结了油气富集的分布规律以及差异成藏的主控因素,建立了成藏模式。结果表明,西湖凹陷中央背斜带中南部的油气成藏主控因素为早期通源断裂与砂体耦合及晚期保存条件,并根据储盖组合及油气分布规律划分为平湖组、花港组、龙井组3个成藏组合,其中花港组是主要的成藏层系,花港组具备发育岩性体的沉积环境,具有岩性、地层圈闭形成条件;烃源岩持续生烃提供了充足的油气源,深层—超深层砂岩储集性能依然保持较好,在3900~3700 m低渗储层广泛发育,有利沉积相带叠合次生溶蚀控制优质储层分布,油气充注与圈闭的形成时间配置关系好。研究结果对于西湖凹陷的持续勘探开发具有一定的指导意义。

黔西南赖子山背斜地区金矿构造控矿规律研究

赖子山背斜地区是贵州册亨—望谟金矿集区的重要组成部分,该地区已发现一处超大型金矿床和多处小型金矿床或金矿点,目前该区仍然具有很好的找矿前景。通过系统总结地质特征和金矿构造控矿规律,认为赖子山背斜地区具有明显的三级构造控矿特点,深源成矿流体的运移及富集与三级构造的关系密切,晚古生代的隐伏同生断裂+区域性赖子山背斜、层间滑脱构造+矿床级的断裂、褶皱组成的构造系统对金矿的形成具有明显的控制作用,并建立了赖子山背斜地区的构造控矿模式。

西湖凹陷平湖组沉积背斜强振幅成因与沉积相和储层识别

为了查清西湖凹陷平湖组沉积背斜的强振幅成因及其沉积和储层特征,通过地震正演和测井约束反演等手段,分析煤层、砂岩增厚或减薄时的振幅变化,探讨不同井点振幅强弱与反演速度、岩性含量的关系。结果表明,煤层和砂岩增厚均可导致振幅增强,薄层干涉和断裂带附近等也会造成振幅变化。同生背斜核部的振幅增强由平下段三角洲前缘砂岩增厚和平中—平上段三角洲平原煤层含量增多共同造成。强振幅和高速层指示的砂体朵状平面形态指示了该区受波浪改造的河控三角洲类型。该研究对该区沉积相分析、储层预测和目标评价具有重要的参考意义。

呼图壁背斜水基钻井液井壁失稳机理多场耦合分析

呼图壁背斜钻井过程中面临高温高压、井壁坍塌、钻井液漏失等复杂问题。为了制定稳定井壁的技术对策,降低事故风险,通过室内实验与理论分析对中深部复杂泥岩地层的组构特征、力学特性和地应力状态进行了研究,建立了“力学-化学-渗流”多场耦合的井壁坍塌压力计算模型,明确了呼图壁背斜构造中深部泥岩地层在水基钻井液作用下的井壁失稳机理。研究结果表明,古近系安集海河组至紫泥泉子组易坍塌泥岩伊蒙混层中蒙脱石含量占35%以上,中等膨胀、高分散(清水膨胀率和回收率均低于10%),强度具有各向异性;白垩系呼图壁河组至清水河组泥岩膨胀性减弱,硬脆性增强。呼图壁背斜受强构造应力作用,水平最大主应力当量密度接近2.50g/cm^(3),高于上覆岩层压力。利用多场耦合方法分析可知,钻井液沿裂隙的渗流作用、泥岩地层与钻井液接触后的水化作用以及钻井液对井壁的有效力学支撑不足是造成井壁失稳的主要原因。考虑多场耦合模型计算得出的坍塌压力比仅考虑力学因素高0.05~0.25g/cm^(3)。在钻井过程中需保持钻井液对裂缝性地层的封堵性能和对易水化泥岩地层的抑制性能,在保证有效封堵的基础上提高钻井液密度,使其略高于多场耦合模型计算得出的坍塌压力,以保持井壁稳定。

黔中洋水背斜分散排泄系统地下水化学特征

黔中洋水背斜分散排泄系统位于贵州磷矿的主要产地,区域内磷矿山、磷化工、磷石膏堆场集中分布。研究该地区地下水化学特征,对于合理开发利用地下水资源具有重要意义。文章以岩溶地下水系统为研究对象,采集了主要地下水露头样品,运用离子对比法、主要离子比值法等水文地球化学研究方法,对地下水化学组分和离子来源进行深入分析。研究结果显示,研究区的碳酸盐岩岩溶水、基岩裂隙水、矿井水三者的水化学组分存在显著差异。碳酸盐岩岩溶水的主要化学组分来源于白云岩和白云质灰岩的溶滤作用;基岩裂隙水的主要化学组分含量是钙质泥岩溶滤与大气降水共同作用的结果;矿井水的主要化学组分则来源于白云岩、白云质灰岩的溶滤作用和人为工程活动的影响。本研究为该地区地下水资源的合理开发利用提供了科学依据,同时也有助于保护地下水资源和维护区域生态环境。

渤海湾盆地惠民凹陷滚动背斜与顶部垮塌断层形成的构造物理模拟

伸展盆地中发育的复杂断裂体系的结构样式、形成过程及成因机制一直是含油气盆地分析中的难点。利用构造物理模拟方法,研究了渤海湾盆地惠民凹陷典型剖面中滚动背斜与顶部垮塌断层的发育过程与形成机制。通过设计2组对照实验(E1和E2),分别研究了惠民凹陷中拆离断层和内部洼陷断裂对上盘褶皱和断裂结构影响和控制机制。其中,E1为预设断层模型,主要模拟弯曲的宁南拆离断层;E2实验采用双底板相对伸展模型和预设正断层模型相结合的方案,主要考虑了伸展盆地中后期次级洼陷的活动。构造物理模拟E1实验再现了渤海湾盆地惠民凹陷滚动背斜与顶部垮塌断层的形成过程,表明宁南断层实际控制了上盘一级褶皱的形态和次级断裂体系的发育。顶部垮塌断层体系由顺向和反向正断层构成,总体为不对称的结构特征,新发育的共轭断层具有同期的活动性,随后呈现侧向迁移的规律。断层位移量演化统计表明,实验存在同时活动、呈共轭关系的2组破裂面,与伸展楔体预测的2组库伦破裂一致,反映其处于或接近临界楔体状态。另一组实验显示,临邑和夏口断层的发育切割了早期形成的顶部垮塌断层,临南洼陷开始形成并不断加宽,最终形成的样式与现今构造剖面一致。本次研究对其他类似的伸展断层相关褶皱中的滚动背斜及其相关垮塌断裂发育机制具有一定的启示意义。

准噶尔南缘高泉背斜钻井液技术难点与对策

针对准噶尔盆地南缘高泉背斜构造钻遇地层特点,通过分析已钻井资料,结合矿物成分及力学特征,指出该地区钻井存在安全密度窗口窄、冬季地面与地下温差大的技术难点。结合现场情况,给出了分别适应上部地层和中下部地层的钻井液体系,上部地层采用强抑制性水基体系;中下部地层塔西河组硬脆性泥岩地层,采用中等密度、强封堵油基钻井液,安集海河组等强水敏地层采用高密度、低滤失量的油基钻井液体系。结果表明,南缘高泉背斜上部地层采用强抑制水基钻井液体系可有效防塌、防黏卡;中下部地层采用的高密度油基钻井液具有优良的防塌、防漏性能,其耐温区间为-10~240℃,可抗高达40%盐水侵,可抗10%水敏性岩屑污染。钻井液技术为高泉构造油气重大发现提供了重要技术支撑,可为类似地区及构造探井提供钻井液方案参考。

野外背斜识别方法

野外背斜识别是科学教育、科学考察必备的能力。教科书中提供的背斜图示,必须结合真实的背斜构造,才能实现理论与实际的结合。本文利用遥感观测、野外实测,综合识别背斜。遥感观测用于寻找大型地质构造,判断山脉走向。野外实测主要考察多个点的岩层产状、年龄,推测岩层的连续状态,判断地质构造是否为背斜。研究表明,野外背斜识别方法切实可用,能科学识别背斜,还能发现背斜成山、背斜成谷的现象。