加拿大西部水压致裂引起的断层活化

加拿大西部大部分由注水活动引起的地震,据推断是水压致裂引起的;但美国中西部,大量盐水处理则是主要触发因素。基于模板的地震目录(目录来自一个地震活跃的加拿大页岩区)与4个月区间的详尽注水数据,表明地震在时间和空间上都紧密地集中于水压致裂点附近。最大事件(矩震级MW3.9)发生在注水的几周后,位于一条似乎从注水区延伸到结晶基底的断层上。地震活动的模式表明,作业期间的应力变化可使断层活化,滑动的偏移距离1km,而水压致裂使断层增压会产生持续数月的幕式地震活动。     

加拿大西部诱发地震的主因是水压致裂而非废水注入

正在美国中部石油和天然气生产过程中,由于废水的注入而引发了数以百计的小型地震,因此,有人将石油和天然气生产诱发的地震归因于废水注入。但是,在加拿大西部开展的研究结果表明,该地区地震是由生产过程中的水压致裂所致。2016年3月30日,《地震研究通讯》(Seismological Research Letters)刊发的文章《水压致裂与加拿大西部沉积盆地的地震活动》(Hydraulic fracturing and seismicity in the Western Canada sedimentary basin)报道了加拿大西安大略大学     

澳大利亚地球科学局发布报告探讨水压致裂与诱发地震的关系

正2016年2月,澳大利亚地球科学局(Geoscience Australia)发布报告《水压致裂与诱发地震关系综述》(Review of hydrofracturing and induced seismicity),全面分析了澳大利亚水压致裂的应用及压裂过程中诱发地震的产生机制与影响,同时也分析了公众关心的与水压致裂相关的主要问题。1能源开发中的水压致裂与诱发地震     

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     

安全开发还是畏缩不前？——浅谈注水诱发地震的风险与防控

<正>在人们的一般认识中,地震往往是无法确切预测的天灾。然而,随着科学家对地震诱因的深入研究,发现地震不仅是“天灾”,还可能是“人祸”。人类工业活动也能引发破坏性地震,如水库蓄水、地下采矿、地下流体和天然气抽取以及向地下岩层注入流体等。特别是随着水力压裂法在深部油气开采中的广泛应用,     

致密砂岩水压瞬态致裂液化格子波尔兹曼及有限元数值研究

水压瞬态致裂液化在地应力测量、 地震破坏评估和机理研究、 油气(天然气、 页岩气)及地热资源开发等地学领域都具有重要的理论和应用价值。 自20世纪60年代至今在理论和实际应用方面取得了一些奠基性和开创性成果, 但鉴于问题复杂性, 瞬态致裂液化机理至今尚不清楚。 本研究应用格子波尔兹曼及有限元多孔介质流固耦合物理模型, 对地震波载荷作用下致密砂岩水压瞬态致裂液化过程进行数值模拟研究。 首先, 以鄂尔多斯盆地某油田延长组致密砂岩为例, 利用X射线CT断层成像技术, 应用基于量子力学第一性原理格子波尔兹曼方法, 建立致密砂岩数字岩芯模型。 进而, 推导格子波尔兹曼及有限元多孔介质流固耦合数值模型公式, 建立致密砂岩水压致裂液化物理模型。 最后, 应用地震波载荷边界和初始条件, 模拟瞬态致裂液化流固耦合过程, 讨论了地震波载荷幅值、 频率及作用时间对致密砂岩孔隙结构(孔隙度大小及连通性)、 致密砂岩破裂最大主应力之间关系, 得到了地震波作用下致密砂岩致裂液化准则。     

深地下工程高压注水诱发地震研究进展

大量研究表明,石油、天然气等能源开采过程中的高压注水活动可以诱发有感、甚至破环性地震.本文首先调研了注水诱发地震研究的历史,并回顾了注水诱发地震研究中常用方法,进而对国内外三个典型注水诱发地震案例进行具体介绍.最后对注水诱发地震研究进行展望,认为丰富的观测资料,包括密集流动台阵的注水地震活动观测、注水活动规律、区域地质构造背景等,是注水诱发地震研究的基础;地震学、大地测量学、地质学以及地下水等学科联合研究是注水诱发地震研究的发展趋势.高压注水诱发地震的研究目的为,通过诱发地震的检测与研究,试图探索适当的注水速率过程,从而在不显著影响生产效率的同时,降低引发破坏性的地震灾害.     

微震分析水压致裂的破裂过程

水压致裂技术广泛用于增加石油和天然气产量和开发地热资源．用水压致裂法在地下深部形成破裂带系以储存固液态废物是工业技术与环境保护科学相结合的最新进展．了解水压破裂的力学特性和破裂带的几何形状对于资源开发和贮存废物都十分重要．水压破裂常伴有大量极微震发生．分析伴生微震的时空强分布可得出水压破裂带的几何参数及破裂过程的运动学和动力学参数．利用波形相关分析和时空搜索定位法，我们高精度地确定了157个水压破裂伴生微震的震源位置．微震的空间分布图清晰地刻画出水压破裂带的空间尺度和取向．由微震的时空分布的变化推断出破裂带的扩展方向和速率．应用经验格林函数法分析孪生地震对得到较大微震的震源时间函数和震源参数，如地震矩、破裂半径和应力降．震源时间函数的方向性变化表明破裂向西北方向传播，与破裂带扩展方向一致．微震应力降的较大变化反映出水压破裂带上力学性质的显著不均匀性．      

沉积岩储藏系统小断层在油气田注水诱发地震中的作用——以四川盆地为例

以四川盆地为例,通过分析沉积岩储藏系统中断层的发育特征和典型沉积岩断层形成前后岩石变形破坏过程的实验研究,探讨沉积岩层中小断层在油气田注水诱发地震中的作用及较大地震发生条件。首先,通过分析已有的有关四川盆地深部注水诱发地震活动情况的资料得到具有一定普遍性的认识:诱发地震的空间分布明显受已有断层或破裂的控制,有感地震尤其是可导致一定灾害的中强地震往往都是已有断层的重新活动所致。其次,结合石油地质资料及盆地边缘地区出露的一些未成熟小型断层的地质与构造特征观察分析,发现这些断层的存在具有普遍性而且是地下油气纵向运移的主要通道。进而,在实验室条件下对四川盆地几个典型沉积岩样本进行了三轴压缩破坏实验。采用多通道宽动态高速声发射观测技术与三维X射线CT成像技术分析断层形成过程及形成后的几何特征和摩擦系数的变化。最后,通过融合各方面研究结果分析注水诱发地震的发生机制和模型,探讨了较大地震发生条件,为提升注水诱发地震评估能力和建立安全注水操作管理指南提供理论基础。该结果有助于理解为何四川盆地油气田注水诱发地震活动如此剧烈。主要的前三叠系沉积岩(包括白云岩、页岩及白云质灰岩)均具有较高的破坏强度和脆性变形破坏特征,使四川盆地油气储藏系统有条件保持较高的应力水平和在一定条件下导致地震性断层破坏。一般,一条尺度达到几km的断层便足以产生M5级别的中强地震。这些条件使得该区具有发生破坏性注水诱发地震的可能。有必要在对注水孔周围的破裂及断层构造的空间分布、尺度大小及力学性质特征有基本了解的条件下,通过注水数值模拟和监测注水诱发地震的时空演化,建立适当的统计模型实现诱发地震的统计评估和预测,指导注水操作而达到减少灾害性地震发生的风险。     

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.     

全球油气开采诱发地震的研究现状与对策

人工诱发地震现象已经有很久的历史.水库蓄水、采矿、地热开发、从地下提取液体或气体,或将液体注入地球内部都可能诱发地震.大量地震监测数据与科学分析结果显示:美国俄克拉何马州的地震剧增主要与页岩油气开采的废水回注量相关;加拿大阿尔伯塔省的地震剧增主要与页岩油气开采水力压裂的工作量相关;而荷兰罗宁根天然气田的传统天然气开采也同样诱发了较强的地震活动.在中国四川盆地的页岩油气开发区域,地震活动近几年也大幅度增强,但目前监测与科研工作较少,对某些地震成因尚有争议.目前研究诱发地震问题已成为学术界与工业界的一门专业学科.推断诱发地震,除了分析时空分布与工业活动的相关性之外,本文综述了该领域基于地震学、地质动力学、构造地质学的多种分析方法.如何在油气开采过程中减少诱发地震的灾害影响成为当前相关各界极为关注的科研问题,本文介绍了多个国家或地区建立的控制诱发地震的管理系统、基于地震大数据的诱发地震概率预测方法,以及基于地球物理与地质信息的综合诱发地震风险评估方法,并对我国控制诱发地震问题提出建设性意见.     

对龙羊峡水库发生诱发地震可能性的探讨

本文用龙羊峡水电站的水压致裂应力测量结果分析了该水库发生诱发地震的可能性。结果表明,该水库库区浅层的应力特点为:S_H>Sh>Sv,具备发生诱发地震的应力条件,但浅部和深部的应力状态可能不同。这给由浅部应力测值推测可能发生的诱发地震的震级的上限带来困难。     

水库诱发地震孕育与发生过程中超临界流体作用的思考

阐述易发地震"多震层"中的地下流体有产生二级相变的地质条件,在地下流体二级相变过程中释放出来的能量所产生地质动力使快速地质过程(地震)成为可能。结合在水利建设过程中的实际情况,讨论了在深大断裂附近可能发生地下流体二级相变引发的水库诱发地震。重点关注特定水库蓄水使得其下方可能出现的地下流体变化情况,对于水库诱发地震的监测预测都是十分重要的。在新建水库特别是大型水库时,应当避免在深大断裂附近选择建设水库大坝,以减小诱发水库地震的可能。     

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     

三峡工程原地应力测量及蓄水诱发地震探讨

为了研究三峡拟建水库蓄水诱发地震的可能性,1988年在三峡拟建坝址三斗坪附近的茅坪镇花岗岩体中进行了水压致裂应力测量.钻孔深度800m,在154—791m 深度中的16个深度段进行了水压致裂     

油气田典型岩石三轴压缩变形破坏与声发射活动特征——四川盆地震旦系白云岩及页岩的破坏过程

随着二氧化碳地质封存、深部地热开采、地下储气库建设、页岩气开发、二次驱油/驱气等工业应用的快速发展,与地下流体注入有关的诱发地震活动呈现一定的增加趋势.利用声发射实验观测油气田典型岩石在三轴压缩条件下变形破坏过程与声发射活动特征,对研究注水诱发地震过程有着重要意义.本文利用四川盆地现场采集的震旦系白云岩及页岩,采用实验室声发射技术观测研究岩石三轴压缩变形破坏过程中地震波速度等物性参数及声发射事件时空分布特征.实验结果表明:震旦系白云岩及页岩在变形破坏过程中均有一定的声发射活动.根据声发射定位结果,声发射主要集中在破坏前后的较短时间内,页岩的层理面为结构弱面,控制最终破坏面的形态及声发射特征.根据应力-应变结果,白云岩在压缩的后期阶段有一定的扩容现象,但页岩在整个压缩阶段均没有明显扩容现象.研究结果表明四川盆地较古老的白云岩及页岩具有脆性破坏特征,地下流体注入容易诱发微震活动,形成裂缝,有利于页岩气压裂开采.微震活动有利于监测裂缝的发生发展,但同时在页岩气开发及二氧化碳地质封存时应采取相应的预防控制措施进行安全合理的储盖层管理,避免灾害性诱发地震的发生.     

山西襄垣-潞城ML2.8有感震动事件类型判别

以2019年12月15日山西长治市襄垣-潞城交界发生的M_L2.8有感地震事件为例,从构造环境、频谱特征、震源参数、破裂机制、同期地震活动和现场调查等方面,对襄垣-潞城地震的震源特征进行分析。结果显示：襄垣-潞城地震具有较同区域地震相对低的频率分布、较低应力降和较大破裂尺度等特征,震源深度位于高低速转换层,且与之后区域同期密集发生的4次M_L≥3.0地震活动具有大体一致的主压应力轴方向,也与震源区赋存介质显示的所受NNE高主压应力作用方向接近。故研究认为襄垣-潞城地震是区域应力增强作用叠加在局部原有NNE向高主压应力的作用下,在矿区诱发的一次浅源地震事件,可能与矿区煤层气开采水压致裂注水,对震源区断层截面起到润滑作用而降低摩擦系数,区域较小的应力变化引起先存断裂活化有关。     

大气降水对地震活动某种调制作用的初步讨论

水对地震的作用(例如水库地震、注水地震乃至河流泛滥、大型灌溉诱发地震等现象)已为人们所注意和研究.本文提供并讨论了许多大气降水影响地震活动性的事例.初步研究表明,大气降水对某些地区的浅源地震活动有着某种调制作用,这可能是降水变率影响不均匀地壳的应力调整所致.      

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。     

水压致裂法原地应力测量及初步结果

水压致裂法是直接测量地壳较深部应力的有效方法.本文介绍了水压致裂法原地应力测量的基本原理、技术方法和主要的仪器设备;给出了1980年在河北省易县和1981年在江苏省新沂县两次野外实测试验结果;对所测得的原地应力的大小和方向及诱发裂缝形态进行了初步讨论;并将水压致裂法测量结果与套芯法结果做了对比.