呼图壁地下储气库地表盖层变形的GPS研究

利用新疆呼图壁地下储气库地表盖层由13个点位组成的形变监测网的前5期GPS观测资料,研究地下储气库注采过程中地表盖层的变形响应。通过获取地下储气库运行过程中地表盖层形变的三维时间序列,并结合井口压力数据,区分地下储气库在不同过程中的变形信号。研究结果表明,地表盖层在储气库注采过程中水平方向上存在明显的“呼吸效应”,储气库每MPa气井压力变化在注、采周期内对地表变形造成的影响在水平方向上分别达到1.02、1.24mm,垂直方向分别达到-1.11、0.86mm。     

呼图壁地下储气库部分区域地表垂直形变机理研究

利用在呼图壁地下储气库开展的2013~2015年7期二等水准测量获得的高差数据,对由于地表气井压力变化影响而发生的地下储气库地表垂直变形进行了分析。研究表明,呼图壁地下储气库区的地表变形除了构造成因引起的盆地下沉以外,其他主要形变成因来源有2个方面：一个是呼图壁地区的地下水超采影响着该地区的地表垂直变化;另一个是储气库集采气期间井口压力变化影响下的地表沉降,根据计算,储气库每MPa气井压力变化影响到的地表变化约为0.625~1.125mm。     

呼图壁地下储气库部分区域地表垂直形变机理研究

利用在呼图壁地下储气库开展的2013~2015年7期二等水准测量获得的高差数据,对受地表气井压力变化影响而发生的地下储气库地表垂直变形进行了分析。研究表明,呼图壁地下储气库区的地表变形除了构造成因引起的盆地下沉以外,其他成因有2个方面:一个是呼图壁地区的地下水超采影响着该地区的地表垂直变化;另一个是储气库集采气期间受井口压力变化影响的地表沉降,根据计算,储气库每MPa气井压力变化影响到的地表变化为0.625~1.125mm。     

呼图壁储气库地表形变监测数据分析

利用7期水准数据,对呼图壁储气库在注采气周期不同阶段地表发生形变的过程进行了分析,并对可能产生的外部干扰因素进行了简要分析。结果表明:利用水准测量方法能够反映出由于注采气的作用,储气库内部构造在受压和释放过程中在地表形成的变化。地表形变量大小与注采气的周期与注采气气量有关,地表变形方式分为明显的抬升和沉降两个阶段,既注气期间地表抬升,采气期间地表沉降,且形变幅度较大。     

呼图壁地下储气库重力变化及其影响因素初步分析

利用呼图壁地下储气库2013～2016年共7期流动重力、水准观测资料,对储气库地表重力场变化特征及其影响因素进行了初步分析。研究结果表明,影响地下储气库重力场的主要因素有地下介质密度变化、注采气压力变化、地下水位和土壤湿度变化和地表升降变化等。其中,重力场变化中占主导作用的影响因素为地表升降变化和地下水位的变化,储气库区内的测点重力变化主要来自于地表升降(储气库注采气压力变化导致的地表升降)和地下介质密度变化,储气库外部的测点重力变化主要来自于地表升降(季节性地表升降和地下水超采引起的地表沉降)和地下水位的变化。     

呼图壁地下储气库近期垂直位移形变特征研究

围绕目前中国最大的枯竭式油气藏储气库呼图壁地下储气库,新疆地震测绘研究院于2013～2018年对其进行垂直向位移监测,获取了11期二等水准数据并进行相关分析。研究结果表明:储气库区随着注采气压以及天然气荷载变化呈现明显的周期性变化趋势,主要形变特征表现为经过冬季采气期间储气库内部气压减小以及天然气荷载减少,储气库区呈现整体隆升趋势;而在夏季注气后储气库内部气压增大及天然气荷载增加,储气库区呈现整体下沉趋势。另外测区北部测点沉降除了受储气库因素影响外,还主要受到地下水抽采因素的影响。     

基于迭代PCA的GPS时间序列震后形变估计方法和应用

GPS时间序列的震后形变分析对于研究区域震后形变机制和岩石圈流变学特性以及维持国际动态地球参考框架具有重要意义.本文在现有参数估计方法的基础上,提出兼顾震后形变衰减特征空间相关性和整体建模的"迭代PCA参数估计方法",并利用模拟数据证实了新方法可以获取更稳健可靠的震后形变、同震形变和震间速度参数.最后,以37个新西兰GPS连续站坐标时间序列为例,利用迭代PCA方法提取了2016年11月13日Kaikoura地震共性的震后形变时间演化过程和各站点的震后形变,并定量分析了震后形变对地表速度的影响.结果表明各站的震后形变在时间域上以衰减常数τ为4天的对数模型持续松弛;空间域上南岛北东部和北岛最南部震后形变较大,其中,最大震后形变点为cmbl站,截至2017年6月10日NEU方向累计的震后形变分别达到107mm,135mm和187mm,地表速度分别达到133.58mm·a-1,112.05mm·a-1和175.58mm·a-1,仍高于稳定的震间速度.     

平原裂陷地区地表形变的动态构造意义(以华北平原裂陷区为例)

平原裂陷区内的基底构造运动所导致的地表垂直、水平形变,是通过大地测量进行定量描述的。本文根据华北平原裂陷区大地测量资料,结合区内典型地段断块沿断层运动的构造几何学特征,探讨盖层以下动态构造过程的地表形变效应;以垂直和水平两种形变资料为依据,配套研究基底构造的活动方式。这对平原裂陷区内利用大地测量探索浅、深层构造作用及其现今动态有实际意义。     

局部区域GNSS地壳形变监测系统设计与精度分析

为探索页岩气开采与地壳形变的关系、地表形变对页岩气压裂的响应等,布设一套GNSS跨断层形变监测系统。该系统综合使用静态和动态测量方法采集地表形变信息,结合多种GNSS定位方式增加监测区域地表动态位移信号探测的可靠性,并利用网络通讯与云服务器实现数据的自动化传输、设备的远程管理和站点的动态监测。考虑到测量误差与形变量之间的可区分度问题,文章从测量精度方面进行详细的分析。静态测量计算结果表明,单日基线解和PPP静态解精度在水平和垂直方向均可达到10 mm以内。四川泸定6.8级地震动态定位计算结果表明,RTK解、PPK解和PPP动态解时间序列中,瞬态地表位移信号的可识别程度也可达到10 mm以内。精度分析结果认为该系统可以较好地反映监测区域的部分长期和瞬态形变信息。     

新疆呼图壁地下储气库断层气体地球化学特征研究

Rn、CO₂、Hg、H₂等断层气体被广泛应用于断层活动性以及断层结构特征的研究。当前，研究介质中压力变化与断层气间的关系是断层气映震研究的主要技术方法之一。新疆呼图壁地下储气库自建成以来，每年以周期性循环“注入/采出”模式运行，该运行模式带来的储气库气压变化会影响周围地区的地震活动。同时，这一定期加压存储与减压释放气体的过程为研究应力变化引起的断层气变化提供了天然的实验场。通过对呼图壁储气库开展断层气定期流动测量以及定点连续观测，获取反复加载、卸载气体过程中储气库及周边区域断层气体Rn、CO₂、Hg、H₂浓度的变化特征，在储气库区域内观测到明显的Hg、H₂浓度高值现象，其最大值分别为190ng/m³和725.40ppm，且其空间分布特征表现为在储气库加压存储过程中，储气库区域内注采井附近的气体浓度高于储气库区域外；此外，长期连续观测结果表明，断层气H₂与储气库的压力变化存在一定的关系，H₂对储气库内压力变化的响应更为灵敏。对呼图壁储气库应力变化引起的断层气变化特征进行分析，可以认识不同应力状态下断层气变化特征，为地震台站勘选与建设、震情跟踪以及异常落实等提供地球化学科技支撑。