西加拿大沉积盆地中的水力压裂和地震活动

绝大多数非常规油气资源的开发有赖于向地下注入大量的液体,这可能使附近断层活动从而诱发地震。在过去5年里,加速的油田注水已经导致北美部分地区的地震频率急剧增加。在美国中部,大多数诱发地震起因于与油气开采相伴生的废水的排放。形成对比的是,在加拿大西部,大多数最近的诱发地震在时间和空间上与水力压裂高度相关,在水力压裂过程中,为诱发局部岩石破裂,在钻井结束的过程中,高压液体被注入。并且,与水力压裂相关的观测到的最大地震震级似乎超越了预测的、经常引用的注入液体体积与最大期望震级之间的关系。这些发现对评估诱发地震危害具有深远的意义。     

中国注水诱发地震的又一个实例

前言 1962—1969年美国丹佛附近军工厂深井注水、1970年日本松代的注水实验和1972年美国兰吉利油田油井注水诱发地震是广为人知的。1976年任丘油田、1985年胜利油田油井注水也诱发了地震。人们从中得出的结论是,注水与地震有着显而易见的因果关系。据调查,荣昌县安富镇华江机械厂周围发生的一系列小地震也与附近油井注水密切相关。现将情况简要介绍如下。     

濮城油田注水驱油引起的地震活动特征分析

利用孔隙压力扩散机制,分析了濮城油田注水引起的地震活动特征,获得了油田开发期不同时段的流体孔隙压力扩散特征,并分析了注水压力、注水量与诱发地震的频度、震级之间的相关性特征.研究结果表明:濮城油田与注水有关的地震活动表现出明显的分期特征,基于孔隙压力扩散过程触发机理,计算出孔隙压扩散系数在初期注水量增加时段(1980—1994年)约为0.1 m~2/s,在注水量保持稳定时段(1994—2006年)在0.12~0.16 m~2/s之间,在实施层间精细注采措施后(2007年后)约为0.05 m~2/s;濮城油田注水诱发地震的地震频度、最大震级和注水压力、累积失水量之间存在一定的相关性,其地震年频度和注水压力、累积失水量之间呈现指数相关特征,其最大震级和注水压力、累积失水量之间呈现线性相关特征.本项研究对分析解释注水诱发地震机理、定量评价注水诱发地震的危险性具有一定的参考价值.     

任丘油田地震工作十周年回顾

自1979年10月开展任丘油田地震研究工作以来,已取得了很多成果。经过10年的努力,科研人员在油田已建起深井地震观测系统,并开展了各种研究工作,例如:诱发地震的研究及预报、油田开发与地震活动的关系之研究、注水诱发地震的研究、震源机制及应力场的研究、工程地震研究、震源物理研究、油田注水与地下水位的关系之研究以及地震地质背景的研究等。本文综合介绍了以上研究工作。     

濮阳地区油田注水引起的重力场变化与地震活动性的关系

收集了1995—2007年中原油田濮阳地区各油田的注水开采等质量迁移资料,利用图示法研究发现油田注水与区域地震活动之间存在一定联系,并定量计算了油田注水引起的重力变化量。结合重力复测资料对油田注水引起的重力场变化和该地区地震之间的关系进行了初步研究,其注采作业引起的重力场变化在±0.1～10×10-8 m.s-2之间,并随着油田中心区域的距离而衰减。     

Preliminary Study on Relationship between Gravitational Field Change Caused by Oilfieid Water Flooding and Seismicity in Puyang Area

收集了1995-2007年中原油田濮阳地区各油田的注水开采等质量迁移资料,利用图示法研究发现油田注水与区域地震活动之间存在一定联系,并定量计算了油田注水引起的重力变化量.结合重力复测资料对油田注水引起的重力场变化和该地区地震之间的关系进行了初步研究,其注采作业引起的重力场变化在土0.1～10×10-8m·s-2之间,并随着油田中心区域的距离而衰减.     

水库诱发地震的对策

地震,本来就是给人类造成灾难的自然现象;遗憾的是,由于人类工程活动又造成了一种新类型的地震——人工诱发地震,给人类增加了新的烦恼。迄今,世界上已发现的人工诱发地震有:油田开采注水或注生产废液于地下深部岩层而发震,称注液地震;油气田开采或城市大量抽取地下水,引起抽液地震;采矿引起地应力调整而发震,称为矿震;地下核爆破     

注水引起的局部构造活动及其与地震的关系

文本研究了玉门老君庙油田近年来形变隆起的成因,认为,油田注水量超过开采量而引起形变隆起和套管错断,形变隆起幅度和套管错断位置与注水量大小、构造部位有关。进而论证了超采注水造成的局部构造活动与诱发地震的关系,认为注水诱发地震需具备一定的构造条件,而老君庙油田不具备此构造条件,虽注水压力很大也不会诱发地震,乃以蠕滑形式释放了能量。     

任邱油田注水地震的初步研究

任邱地区历史上地震少而弱。1976年12月油田开始注水,注水前无微震记录,注水后三个月即有地震发生,随注水量增加,地震活动增强,地震活动特点是:注水量二阶差分Δ~2y_i(正值)较高后一至三个月有地震发生;Δ~2y_i大小与地震强度相关;震中分布受注水井位置控制;地震序例b位为0.65;单台初动符号及振幅比比较一致。初步研究认为:本区岩石为多孔隙岩石,断裂较多,注水使孔隙压力增大,降低了断层面上的摩擦阻力,积累的应力便以地震形式释放。     

任丘油田的开发与诱发地震

深井注水或抽水诱发地震,世界上已有先例。我国任丘高产油田,自1976年开发以来,随着注水量剧增,小震活动逐渐向油田集中与增强,如从1975～77年间,共发生4次 M_L>1的地震,而1978与1979年的地震次数较前分别增加4.3倍与9.5倍,地震波能量释放较前分别增加34.6倍与901倍。诱发地震的骤然爆发引起了国家有关部门的关注。国家地震局地球物理研究所积极协助油田部门于1980年开始组建我国第一个深井地震传输台网和培训观测人员,年底前两个台已开始试验记录。深井液面前兆监视网也相应在建设     

中国四川盆地页岩气注水压裂导致断层再活化并诱发M_W4.7地震

本文对中国四川盆地最近观察到的注水诱发地震进行了及时和详细的研究,四川盆地页岩气水力压裂已经开始启动,计划在未来几年里被逐渐开采。包括传染型余震序列模型、震中重定位、13个大地震事件(MW3.5)的震源机制以及库仑破裂应力数值计算的众多证据表明,在地下2.3~3km深度范围内水力压裂短期(每个井位数月)注水过程诱发了一系列最高矩震级达MW4.7的地震。反之,这些诱发地震的出现也支持了注水诱发断层再活化的假设。本文同时讨论了此地区注水压裂为什么会诱发如此大震级地震的地质原因。由于四川盆地中水力压裂作业正如火如荼,这也将有利于地球科学、天然气公司、管理部门和学术界共同探讨显著的注水诱发地震的地区因素,以确保页岩气注水压裂可以有效进行并安全实施。     

深井热水开采对豫01井水位影响的探讨

河南省濮阳地区地下热水的开采对处于同水层的地震观测井—豫01井水位观测产生了严重的干扰影响。豫01井水位自1996年9月出现下降变化以来,其水位动态一直受到大家的关注。十几年来,地震界专家学者对有可能影响该井水位动态的诸多因素逐一进行了追踪研究。认为豫01井自1996年9月至今水位变化与中原油田抽水、注水、采油无关;其...     

任丘油田地质构造与注水诱发地震

本文在研究任丘油田地质构造的基础上,讨论了注水诱发地震活动特点和今后趋势。诱发地震与断裂构造、地层岩性及油田水文地质条件有密切关系,分布于特定的地质构造部位。     

四川长宁盐矿井注水诱发地震研究

根据现场调查资料、矿区地质构造资料和数字地震记录,研究了四川长宁盐矿井注水诱发的地震活动.研究发现,2006年4月前矿井注水与出水量相当,地震活动平稳;之后注水量远超过出水量,在注水量和出水量相差较大时,浅层中小地震频次急剧增加.长时间的大量注水可能渗入先存的长宁背斜内的小断裂及微裂缝带,加速附近区域微构造地层的破裂,引发了小震群活动.利用数字地震波形资料计算的Q值显示该地区地下介质较不均匀;小震精定位结果显示震源深度较浅,主要分布在2～3km;震源机制解表明,浅层地震呈正倾滑特征.这些都表现出矿井注水诱发地震活动的某些特征.     

四川长宁地区注水诱发地震的孔隙压力扩散特征

正近些年,注水诱发地震一直是国内外学者的研究热点之一。研究表明,诸如大型水库蓄水、地热能开发、天然气和矿山开采、地下流体注入等工业活动均可能诱发地震。注水诱发地震与天然地震的最大区别在于其形成机理的差异,为此学者们一直致力于两者的流体触发机制研究。结合钻孔注水试验结果及理论推导,国外学者提出了评价流体触发地震     

重庆荣昌诱发地震区精细速度结构及2010年M_L5.1地震序列精确定位

根据重庆市地震台网和流动地震台网记录到的天然地震资料,利用接收函数反演得到荣昌地区的精细一维速度结构。在此基础上用双差定位法对2010年9月10日重庆荣昌M_L5.1地震序列进行了精定位。结果表明,地震定位精度得到极大提高,震中分布与区域地质构造的关系更加清晰。多数地震集中在主要断层附近并呈条带状分布,震源深度集中在2km附近,与主要储藏层及注水井深度吻合,初步认为该地震序列为注水活动所诱发的构造地震活动。文中获得的精准的速度结构及地震空间分布对于进一步深入研究震区深部地质构造特征、注水诱发地震的机理等具有重要意义。     

新疆轮台5．1级地震前地下流体前兆异常的分析

1999年9月23日在新疆轮台东北发生了Ms≥5．1级地震。震前,北天山地区地下流体相继监测到了大量的前兆异常。据此,我们对该地震做出了较好的短期预测。     

注水诱发地震

由于人们对工业活动会引发破坏性地震的关注,那些发生在特殊地点的地震已成为北美和欧洲科学界讨论的一个热点问题。水库蓄水、露天和地下采矿活动、地下水流体和天然气的抽取以及向地下岩层注入流体等都可能诱发地震活动,这一点早为人们所了解。注水诱发地震,尤其是在将水压致裂法应用到致密页岩层来提高之前贫油岩层的石油和天然气产量之后,越来越变成一个讨论的焦点。用水压致裂法提高致密页岩层油气产量这一过程,以及与提高产量和生产活动有关的废水处理等都有可能会诱发地震。本文回顾分析了最近发生的一些可能与工业活动有关的地震活动,重点分析了深井注废水处理引发的地震活动,科学评估注水诱发地震,并讨论了评估灾害危险性所面临的关键科学挑战。     

注水诱发地震的谱振幅相关系数及视应力研究

以四川自贡和长宁两个注水地区为例,基于区域测震台网记录的数字地震波形资料和观测报告,分析注水诱发地震的谱振幅相关系数特征及其与当地加压注水数据的关系,并结合表征绝对应力水平的视应力综合分析研究自贡和长宁地区的应力状态。结果表明,自贡和长宁地区注水诱发地震的谱振幅相关系数均在高值波动,其均值分别为0.89和0.90,且变化过程与加压注水数据具有很好的相关性。分析认为加压注水对局部区域应力场产生扰动影响,使地下浅层裂隙呈优势取向排列,引发的中小地震震源机制表现出较好的相似性,但其视应力结果显示研究区域的应力水平并不高。     

一种注水诱发事件及其研究的地震学意义

近年来,在我国的部分油田普遍发生了一种井孔套管的变形和断错现象,因为它与注水特别是注水压力直接相关,所以称之为注水诱发事件。观察表明,变形套管伴有明显的轴线偏移,严重者完全错断,说明岩体发生了近水平的剪切位移。套变现象与注水压力的相关性为有效应力定律提供了一种新的野外证据,对诱发地震及流体在地震过程中的作用的研究也具有一定参考价值。