水力压裂法测定华北地下深部应力

水力压裂技术是当前测定地下深部实地应力的重要方法,现首次尝试于我国。我们与油田部门配合,在运用水力压裂法增产石油的同时,在我国华北的大港、河间、丰南、黄骅、北镇、庆阳、潜江等地区进行了深度1000——4000米应力的实地测试,共取得62个深井数据。 本文论述了野外结果及有关计算。表明地下主应力值与深度呈线性关系,各地区亦有差别。本文同时讨论了破裂过程与破裂方向,以及应力随深度分布的一些特点等问题。      

微地震方法的裂缝监测与储层评价

在油田水力压裂微地震事件定位结果的基础上,结合有效微地震事件的时空分布、震级大小、地震矩、震源半径、应力降和b值等地震学参数进行综合研究,并结合研究区域的地质背景和测井资料对水力压裂诱发的裂缝网络进行几何形态分析和应力解释.本文提出的微地震综合分析解释方法可对压裂后储层物性进行综合评价,有利于对储层改造效果进行预测,对油田的水力压裂施工具有指导意义.     

任丘油田地下液体流动情况与地震活动的关系

任丘油田1975年9月开采,1976年底开始深井注水,1977年油田内部地震频度增加,1978年出现小震群,1979年发生两次M_33.0级以上的地震,到1981年9月,共记录到地震52个。本文通过保角映射的方法,利用油田注采资料,计算雾迷山组油藏的地下液体流速,从而反演该区地下液体流动情况,反映注水采油与地震的关系。     

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。     

2012 年天津宝坻2 次有感地震的力学机制研究

利用地震仪器烈度分布、地震记录初动极性分布、近场地震序列Sg 震相剪切波分裂特征、震中附近应变仪器记录及深井气氦记录等,综合分析了宝坻地区2012 年MS 4. 0、MS 3. 5两次有感地震。研究发现,这2 次地震震级不大,但孕震过程可能伴有地下介质应力状态的变化,表现出震前半年北东东向加速压缩、北北西向拉张至MS3. 5 地震后该状态转缓的动态过程。2 次地震间隔期间地下积累应力疑似没有得到充分释放,地下微裂隙局部调整使得该地深井观测的稀有气体出现高值,MS 3. 5 地震后微裂隙重新闭合,稀有气体恢复背景值,同时地震剪切波快波方位角恢复到北东东向的背景方向。震中区附近的形变、测震、流体等观测异常有一定的时空对应性。     

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     

深井观测对测定地震波谱和震源参数的可能影响

本文研究了深井观测对测定地震波谱和震源参数的可能影响。研究结果表明:井下观测对测定地震波谱和震源参数确有很大影响。井下测定的地震波谱高频较弱,拐角频率较低,震源参数诸如地震矩、应力降和平均位错都比地面基岩测定的结果偏低,而震源等效半径则偏高。     

渤南油田深井压裂试验的地下水动态观测与初步研究

在一口石油深井的压裂试验过程中,观测了井孔地下水压力、流量与温度动态的反映,结果表明同层地下水动态反映明显,流量的反映幅度大于压力,由此提出在地下水动态反映含水层应力应变的机理中,水动力学过程的重要性;水动力学机理中两种信息传递方式及流体介质传递方式的重要性;对同一个应力应变过程流量的反映更优于压力的反映等观点     

微地震震源机制研究进展

非常规油气开采中实施的储层改造,通常是利用水力压裂技术向储层注入高压流体,改变储层原有的孔缝连通结构,实现油气开采.水力压裂会改变储层应力并使岩石破裂,从而产生微地震事件.微地震研究的重要内容之一是其震源破裂的机制.通过对微地震震源机制的研究,可揭示微地震的产生机理和地下储层的应力变化规律,有效地优化水力压裂和储层改造设计以提高采收率.文章主要回顾了近年来非常规油气水力压裂微地震震源机制的研究进展,在阐述其原理和方法的同时,总结了震源模型、合成记录正演方法和震源机制反演算法等三方面的研究成果,并结合目前微地震震源机制研究中存在的问题对下一步的研究思路和方向进行了分析和展望.     

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。     

用油田压裂资料估算应力值

本文比较了从油田压裂资料获得的应力值与专门的水压致裂应力测量结果。研究结果表明,前者的最小水平主应力可以和后者的精度相当,最大水平主应力的精度略低。以长庆油田岭261—2井1985年11月15日实际压裂记录结果和吉林油田东33—35井的压裂记录为例,提出了处理油田资料的方法,给出了相应的处理结果     

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。     

石油深井闭井连续自记测压方法及其在地震预报中的应用

本文着重介绍了石油深井闭井连续自记测压方法及其在地震预报中的应用。具体介绍了观测井条件、观测仪器及记录原理。通过对仪器及记录资料的分析,指出石油深井闭井连续自记测压方法与其它地震前兆观测方法相比具有许多优点。根据所记录到的较突出的短临异常变化,可以认为闭井测压是地震短临预报中较有发展前景的一种方法。     

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。     

塘沽地区石油深井油气动态异常分析

本文研究了天津塘沽地区三口石油深井油、气动态异常与地震活动的关系,介绍了塘11井、塘12井和塘18井所处的构造部位、井孔资料、油气动态变化及观测仪器和方法。详细分析了自1980年到1984年期间塘11井和塘12井井口压力、塘18井溢油量和逸出气量动态变化与唐山震区较大余震活动之间的关系,列举了一些典型震例。通过震例指出,石油深井油气动态异常变化幅度大,持续时间短,属短临地震前兆异常类型。文中最后讨论了石油深井油气动态异常变化机理。     

海城、唐山两大地震前后油井生产动态的变化

地震孕育过程可能会影响毗邻震源区的油田,并在其油井的生产动态中有所反映或出现异常.而油井生产过程中产量、压力的变化均受人为因素的影响和控制.只要排除干扰,就可能发现油井动态异常与地震的关系.动态异常主要表现在能量增加、抽油变自喷产液量突增,实质上反映了地震孕育过程中应力积累导致的孔隙液压的变化.如能合理布设深井,长期观测孔隙液压的变化,用来预报地震是有希望的.      

我国东北地区新生代构造应力场的时空变化与地震活动

本文对东北区油田井斜,压裂、钻探资料及该区震源机制资料进行了综合分析,讨论了该区应力场的时空变化.发现东北大陆内毗邻的南北两区在地震活动性上存在明显的差别,其应力场特点也明显不同.无论是绝对应力值的大小,滑动系数的高低,还是最大水平主应力方向都有明显差异,其应力场随时间的变化趋势也不尽相同.地震活动性与应力场的时空变化特点之间似乎存在一定的对应关系.弄清这个关系,对于从应力测量角度预报地震是有好处的.     

地下结构地震反应分析中材料非线性的影响

基于静、动统一数值分析方法,建立了考虑土与结构接触效应和材料非线性的地下结构地震反应分析模型,并利用通用有限元软件ANSYS对某地铁地下结构地震反应进行数值模拟,探讨了地下结构的非线性地震反应规律,并分析了材料非线性对地下结构地震反应的影响。结果表明:考虑土与地下结构材料的非线性特性后,地下结构在强地震作用下发生了较大的塑性变形,应力、应变最大值位置发生明显变化,应力、应变状态发生明显改变,而对位移、速度、加速度反应的影响不大。     

面向21世纪的地震地下流体科学问题与发展

对地下流体科学国内外最新研究动态和成果进行了介绍。并在此基础上指出：基于先进观测技术的可靠观测资料是提高地震地下流体理论研究水平的关键。最后分析了目前存在的主要问题,并相应地提出今后我国地震地下流体学科的发展方向：建设新一代地震地下流体科学观测台网;发展地震地下流体前兆观测台阵和深井观测;开展野外观测实验研究、室内高温高压实验研究和高精度大型数值模拟研究。     

油田压裂井地电法双参数联合监测技术与仪器研究

目前世界上水力压裂技术是老油田增产和低渗透油气田开发所应用最为广泛、最为有效的技术措施,油气储层裂缝分布规律监测对于油田勘探开发具有重要意义.本文利用压裂液在地层中的低阻特性与极化特性,基于井地电阻率法与激发极化法联合,根据位场理论镜像原理,采用三维有限差分,计算了多种压裂模型的地表传导电位与极化电位;通过非等权值的数据融合算法,计算了地表双参数异常,仿真数据的研究结果表明,双参数融合技术在异常提取方面具有明显优势.在此基础上,基于双波大功率联合发射技术、时分复用低噪声接收技术,研制了井地电法双参数联合监测仪器系统,共模抑制比达110 dB,有效地提取了微弱异常信号.通过陕西省富县华北局油田的压裂野外联合监测试验,表明了井地电法双参数联合监测仪器系统在水力压裂裂缝监测中具有较好的监测效果和较高的分辨率,解决了在低电阻率储层压裂或深井压裂情况下监测困难以及单一方法的监测结果多解性等问题,实现对油田水力压裂裂缝的实时监测.