雅鲁藏布江断裂带东段现今地应力测量与断层活动性分析

为获取位于雅鲁藏布江断裂带东段加查县新建水电站工程场区的地应力状态,探讨雅鲁藏布江断裂带东段活动性,采用自主研发的新一代水压致裂地应力测试技术,实测获取了工程场区的地应力状态,并在收集雅鲁藏布江断裂带沿线地应力数据基础上,结合摩尔-库仑破裂准则,对其断层活动性进行了探讨。结果表明:(1)在工程厂区内122.75~418.75 m深度,实测最大水平主应力SH介于6.07~37.62MPa之间,最小水平主应力Sh介于3.13~20.33MPa之间,最大水平主应力优势方向为北北东向;(2)主应力关系总体表现为SH>Sh>Sv(Sv为垂向主应力),应力结构有利于逆断层的孕育和活动;(3)实测及收集的大部分数据应力莫尔圆与摩擦系数为0.6的破坏临界线相交,表明整体上雅鲁藏布江断裂带东段发生滑动失稳的风险较高,其中西侧贡嘎至朗县一带风险高于东侧林芝地区。

气顶砂岩油藏型储气库运行上限压力和库容量定量评价研究

提高运行上限压力是增加储气库工作气量最直接、最有效且综合效益最优的方案。通过在矿场井中原位实测得到的最小主应力,对冀东南堡油田1-29气顶砂岩油藏型储气库的运行上限压力和库容量进行了定量评价,研究结果表明:基于最小主应力准则,盖层发生拉张破坏对应的上限压力最低,即根据实测最小主应力确定南堡油田1-29储气库的运行上限压力为27.2 MPa。基于有效库容计算模型,综合考虑气层含水量、残余水和边缘孔隙以及油层的波及系数、气驱液效率和含油空间利用率等因素,将上限压力从原始地层压力22.5 MPa提升到27.2 MPa,储气库的有效库容从15.46×10^(8)m^(3)增加到18.14×10^(8)m^(3),库容量增加约17.3%,预期可显著提升储气库的经济效益。研究成果对其他地下储气库运行上限压力和库容量定量评价具有一定参考价值。

青海共和盆地干热岩地应力测量及其储层压裂改造意义分析

近年来,我国在干热岩资源勘查和钻井技术方面取得一定的进展,但是对于高温干热岩压裂技术的基础研究还较薄弱。对于增强型地热系统,一般采用水力压裂的方式向干热岩储层注入高压流体使储层中的天然裂隙扩展延伸,从而达到增大储层渗透性和热交换面积的目的。因此,可靠的地应力数据对指导干热岩储层改造具有重要意义。本文以我国青海共和干热岩试采工程为例,首先,结合滞弹性应变恢复法(ASR)、直径变形分析法(DCDA)、岩心饼化法和成像测井法获得场区详细的地应力数据;其次,讨论了地应力状态对干热岩储层开发的影响;最后,为了评价现今应力状态下储层压裂改造的效果,利用离散裂隙网格(DFN)方法建立了水力压裂区的三维裂隙地质模型,通过数值模拟计算每个裂隙的滑动趋势(T s)和膨胀趋势(T d),并分析了在不同的注水压力下裂隙的活动性。研究表明:(1)共和干热岩场区花岗岩储层范围(3500~4000 m)内主要发育逆断层型地应力状态,总体以水平挤压应力为主导;(2)在3500~4000 m深度水平最大主应力的平均方向为39.35°±14.23°,整体上呈NE向,这与青藏高原东北缘向NE方向推挤运动有关;(3)适合共和干热岩场区的注水改造压力为46~55 MPa,且裂隙剪切活化后多为张开裂隙(高膨胀趋势),有利于增加热交换的面积,提高干热岩的开采效率;(4)地应力实测结果和微地震监测结果显示,天然裂隙在水力压裂下除了水平方向上的扩展外还有垂直方向上的扩展,最终形成水平垂直裂隙网络。本文研究成果也可为我国未来的干热岩地应力测量及其在开发评价中的应用提供参考。

基于测试系统柔度分析的水压致裂法确定最大水平主应力误差分析与讨论

最大水平主应力测量结果误差较大是水压致裂地应力测量方法中存在的突出问题。在梳理国内外水压致裂地应力测量规程或建议方法的基础上,对比分析用于计算最大水平主应力的几个主要公式之间的差异及其适用性,并以测试系统柔度为主要影响因素,较为细致和深入地分析影响最大水平主应力计算精度的误差来源及其物理机制。在此基础上,以甘肃北山花岗岩钻孔获取的深孔水压致裂实测数据为例,基于KGD理论模型对裂缝重张过程进行数值分析,定量研究系统柔度对最大水平主应力计算结果的影响。以剔除柔度影响因素的理论计算值为“修正值”,给出孔深18~930m深度范围共计6个测段的实测数据和“理论修正值”,结果表明,受系统柔度影响,随测试深度增加,最大水平主应力测试结果误差逐渐增加。当测试深度为930 m时,测量结果的相对误差为24.55%。研究结果可为相关工程应用中最大水平主应力测量结果误差问题提供参考,也为开展水压致裂地应力测量的误差分析,以及进一步提升测量结果的可靠性提供一种新的研究思路和技术途径。

酸蚀作用对岩石裂隙剪切行为的影响规律研究

水力-酸化多级交替激发已成为深部热储增产改造的关键技术。以青海共和花岗岩裂隙为研究对象,对每一块裂隙试样均实施6次不同酸化处理的直剪试验。试验结果表明:(1)经历多次直剪试验后,岩石裂隙的剪切力学行为由脆性破坏变为韧性破坏,峰值抗剪强度明显降低,而残余抗剪强度变化不明显;(2)经酸蚀处理后,岩石裂隙的剪切力学行为仍表现为韧性破坏,但峰值与残余抗剪强度均有明显降低;(3)基于经典摩擦学理论,提出粗糙裂隙剪切体积计算公式,与试验结果吻合较好;(4)酸蚀处理后,不同矿物的差异化溶蚀速率增加裂隙表面粗糙度,然而,剪切在裂隙面内诱发的大量微裂缝进一步促进酸蚀作用,进而显著劣化裂隙表面凸起体强度,后者占据竞争的主导地位,从而导致岩石裂隙表现出弱化效应。