巴东组易滑地层异性层面剪切特性及水致劣化规律研究

异性层面剪切特性及水致劣化规律是巴东组地层岩体稳定性及地质灾害致灾机制研究的基础。以巴东组3类典型异性层面(粉砂质泥岩/泥质粉砂岩、泥质粉砂岩/泥灰岩、泥灰岩/泥岩)为研究对象,首先开展了3类典型异性层面的壁岩电镜扫描试验、天然及饱水状态下的壁岩单轴压缩试验,分析了巴东组典型异性层面壁岩微观特性及壁岩宏观力学性质的水致劣化规律。在此基础上,开展了天然和饱水状态下3类典型异性层面的室内直剪试验,研究了巴东组典型异性层面剪切特性,提出了异性层面基本摩擦角的预测公式。基于上述试验结果,分析了巴东组典型异性层面的水致劣化规律。研究表明:(1)巴东组异性层面壁岩黏土矿物含量及微观结构对异性层面剪切特性的水致劣化规律具有重要影响;(2)异性层面的基本摩擦角介于两侧壁岩对应的同性结构面的基本摩擦角之间,且更接近强度较低一侧壁岩同性结构面的基本摩擦角;(3)异性层面的水致劣化系数主要受控于强度较低一侧壁岩的软化系数;(4)巴东组粉砂质泥岩/泥质粉砂岩、泥质粉砂岩/泥灰岩及泥灰岩/泥岩间异性层面的劣化系数分别为0.915、0.951和0.731。     

陆相页岩储集空间微观组合类型及成因

正东营凹陷作为渤海湾盆地断陷湖盆的典型,是胜利油田的重要工区。沙四中晚期—沙三时期是东营凹陷强烈断陷期,广泛分布的深水-半深水环境为泥页岩等细粒物质的沉积提供了有利的条件与场所。咸水-半咸水-淡水环境下的泥质白云岩、泥质灰岩、灰质泥岩、黏土岩和少量粉砂岩等细粒沉积岩构成了东营凹陷古近系一套重要的烃源岩,厚度达200～400 m。自下而上可分沙四上亚段和沙三下     

吉木萨尔凹陷芦草沟组致密油储层初步研究：岩性与孔隙特征分析

通过岩心观察、薄片鉴定、电子探针观测,结合野外剖面及测井和地震等资料,分析吉木萨尔凹陷芦草沟组致密油 储层岩性与孔隙特征。结果表明致密储层段由呈韵律互层产出的白云岩类/粉砂岩类与泥岩类构成,一般由3~5 个韵律组成, 具有一定的非均质性。储层岩石类型主要为白云质粉砂岩/粉砂质白云岩、砂屑白云岩以及泥晶白云岩。其中白云质粉砂岩 / 粉砂质白云岩分布最广,为芦草沟组上、下储层段（“甜点”）最主要储集岩,砂屑白云岩只分布于上储层段,泥晶白云岩 以薄的夹层形式分布于上、下储层段。电子探针微区观测表明,储集空间以溶蚀型孔隙为主,孔径大小从几μm 到30 μm, 可分为粒间/ 晶间溶孔、粒内溶孔以及部分裂缝型孔隙,发生溶蚀作用的矿物以钠长石为主,白云石次之。定量分析表明, 白云质粉砂岩/ 粉砂质白云岩主要由钠长石、白云石以及少量钾长石等矿物组成,砂屑白云岩主要由微晶白云石和少量钠长 石等矿物组成,泥晶白云岩主要由微晶白云石和少量石英、钠长石等矿物组成。     

含粉砂质层页岩储层孔隙结构和物性特征:以张家滩陆相页岩为例

鄂尔多斯盆地东南部延长组张家滩页岩储层中发育有大量粉砂质层,全面系统地理清张家滩页岩孔隙结构和物性特征,需要对比研究粉砂质纹层发育页岩、粉砂质层不发育的泥质页岩以及粉砂岩。本文选取了22块页岩样品,通过压汞法、气体吸附法和气测孔渗法等多种测试手段,结合扫描电镜观察,在对组成3种岩石类型的粉砂质层和泥质层孔隙发育类型研究的基础上,分析了3种岩石类型孔隙结构和物性特征的差异,并讨论了造成上述差异的影响因素。结果表明,粉砂质纹层发育页岩和粉砂岩孔径在100 nm以上的中-大孔孔体积较大,具有更好的储集和渗流能力。通过对比粉砂质层和泥质层的组分、沉积结构和成岩作用等的差异可知：粉砂质层中石英、长石等粉砂级刚性碎屑颗粒的富集有利于原始孔隙的形成和在物理压实过程中的保存;有机酸存在造成的酸性成岩环境有利于长石等颗粒发育溶蚀孔隙;液态烃等在颗粒表面形成的薄膜能够有效地抑制石英等胶结作用的发生。与泥质层相比,粉砂质层具有更好的孔隙形成和保存条件,使得粉砂质纹层发育页岩和粉砂岩的孔隙结构和物性特征明显优于泥质页岩。     

济阳坳陷古近系储层孔隙类型与次生孔隙成因

济阳坳陷包括东营凹陷、惠民凹陷、沾化凹陷和车镇凹陷,充填的古近系碎屑岩储层埋藏经历了早、中成岩阶段,目前大多沉积储层处于中成岩阶段A期。砂岩储层发育原生和次生孔隙,砂岩次生孔隙的形成主要是烃源岩成熟产生的有机酸对长石颗粒和碳酸盐胶结物溶蚀形成的,但在不同凹陷储层溶蚀对象存在差异。如东营凹陷储层次生孔隙的形成主要为碳酸盐胶结物溶蚀成因,长石溶蚀次之;沾化凹陷和惠民凹陷次生孔隙的形成主要为长石溶蚀成因,碳酸盐胶结物溶蚀次之;车镇凹陷储层的上部次生孔隙为长石溶蚀成因,下部为长石和碳酸盐溶蚀成因。济阳坳陷古近系垂向上2个深度段发育次生孔隙,其发育深度自西向东、由南向北加深,发育位置受控于凹陷内生油中心位置,临近生油中心的砂体内次生孔隙发育。储层综合评价表明,不同沉积凹陷的良好储层发育的地区和深度是不同的。东营凹陷北部坡陡带及中央隆起带储层主要为Ⅰ、Ⅱ类好储层,沾化凹陷孤岛、孤东和孤南层序Ⅲ及Ⅳ、Ⅴ(沙河街组沙三段上亚段至东营组东三段)的储层物性较好,车镇凹陷北部陡坡带、南部缓坡带的层序Ⅲ及Ⅳ(沙河街组沙三段上亚段至沙一段)发育良好储层,惠民凹陷中央隆起带和夏口断裂带层序Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ(沙河街组沙三段下亚段至沙二段下亚段)发育较好储层。     

云南寻甸县灯影组第三段沉积环境分析

寻甸地区位于上扬子地台,该区灯影组三段发育了一套以白云岩夹粉砂岩泥岩为主的沉积岩层。通过对摩洛河剖面岩石学特征及沉积相的研究,结合前人的研究成果,认为该区灯影组三段可分为三个岩性段:下部以细粒石英砂岩、泥岩为主;中部以砂屑白云岩为主,夹少量石英细砂岩和泥质粉砂岩为主;上部以泥晶灰岩、泥质灰岩夹钙质泥岩钙质粉砂岩为主。岩层中主要发育水平层理和平行层理;并且认为研究区灯影组三段地层发育在碳酸盐台地一陆表海环境中,从底到顶可识别出潮坪浅滩相、瀉湖相和开阔台地相的沉积。总体上为海退一海侵的沉积旋回。     

沉积结构面及其对岩体力学性质的影响

基于沉积结构面的成因类型,通过理论分析和实验研究,分析了沉积结构面的变形与破坏特征,研究了沉积结构面力学特征及其力学效应,提出了弱面型层理、层系或层系组界面和岩层面以及不整合面均为沉积构造弱面,这些弱面对沉积岩体力学性质产生重要的影响。分析了沉积岩体沿层面方向和垂直层面方向岩体力学性质的差异性。研究表明,垂直层面方向的纵波速度和弹性模量要比平行层面方向低;平行层面方向的抗拉强度要大于垂直层面方向;而平行层面方向的抗压强度与凝聚力小于垂直层面方向。沉积岩体易于产生垂直于结构面方向的张性破坏和沿结构面方向的剪切破坏,在采动影响下顶板岩体易于沿岩层层面产生离层破坏现象,这进一步揭示了沉积结构面变形与破坏机制。      

基于Kohonen神经网络的页岩油岩相测井识别方法

准噶尔盆地吉木萨尔凹陷二叠系芦草沟组岩性复杂,岩相多样,亟需建立配套的岩相测井识别方法。综合利用岩心薄片、常规测井与成像测井等资料对芦草沟组的岩性、沉积构造等特征进行研究,在此基础上进行岩相类型划分,并分析不同岩相的测井响应特征,建立岩相测井评价模型。结果表明,研究区主要由云质泥岩、泥质粉砂岩、粉砂质泥岩等岩性组成;根据岩心的矿物组成,考虑在岩心尺度上的可区分性、测井中的可识别性,划分出块状白云质泥岩相、平行/波状层理泥质粉砂岩相、块状泥岩相、块状泥晶白云岩相、平行层理粉砂岩相和波状/水平层理粉砂质泥岩相6种主要岩相类型。在此基础上通过岩心刻度测井资料建立岩相判别准则,并利用Kohonen神经网络方法实现单井岩相测井自动判别,划分结果与薄片匹配较好。研究成果可提高未取心井的岩相识别效率与精度,为该地区页岩油勘探提供一定的理论依据与方法支撑。     

各向异性软岩的变形与渗流耦合特性试验研究

根据泥质粉砂岩和泥岩在垂直和平行于层理面的条件下进行的三轴压缩和渗流试验,得到了不同围压及岩石成层条件下泥质粉砂岩和泥岩的弹性模量,建立了基于层理面夹角和围压的软岩弹性模量控制方程。渗透张量与应力的耦合关系是各向异性渗流耦合分析的关键问题,通过引入应力主轴与渗透主轴非一致时渗透张量与应力的响应关系,建立了各向异性渗透张量与应力耦合的控制方程,并对比了试验数据与计算结果,为各向异性软岩渗流应力耦合分析模型的建立奠定了理论基础。     

海拉尔盆地东明凹陷明D2井白垩系沉积特征及沉积环境分析

为了解白垩系湖相沉积物中蕴含的古气候信息,探明古气候变化和沉积作用耦合关系,笔者对海拉尔盆地东明凹陷明D2井铜钵庙组、南屯组和大磨拐河组岩芯开展了系统观察和沉积相分析。岩芯薄片观察和X—射线衍射全岩矿物鉴定识别出泥岩、粉砂质泥岩、泥质粉砂岩、粉砂岩、砂岩、砾岩、泥砾岩、煤、凝灰岩和菱铁矿层等十多种岩性,以此建立明D2井岩芯地质综合剖面,分析本区环境演化特征。沉积相研究表明,铜钵庙组以多期辫状河沉积为主,多期河道砂砾岩叠置,或河道砂砾岩上覆细粒泛滥平原沉积;南屯组和大磨拐河组以泥岩、粉砂质泥岩、泥质粉砂岩和粉砂岩等细粒沉积岩为主,主要发育深湖-半深湖亚相与扇三角洲前缘亚相—前扇三角洲亚相,细粒沉积岩中普遍含有菱铁矿,含量3%～10%,同时识别出40层共5.9 m厚的菱铁矿层,表明这一时期东明凹陷以潮湿的气候为主。气候湿暖且植被发育,物理风化作用减弱而导致碎屑沉积物输入减少,促进自生矿物的沉淀,从而形成富有机质富菱铁矿的细粒沉积岩。     

顺层岩质边坡稳定性影响因素分析

层状岩体抗剪强度具有各向异性的特点,在分析顺层岩质边坡的稳定性与剪切滑动面方向上需要考虑 值方向性变化的影响。首先提出层状岩体 值的表达式,然后在此基础上选用一顺层边坡作为实例,分别计算分析了坡高、岩层面倾角、坡顶堆载特别是强度参数 值各向异性对边坡稳定以及剪切面方向的影响。     

考虑地层各向异性井壁稳定性研究进展

考虑地层各向异性井壁稳定性研究对地质特征复杂的非常规油气储层开发意义重大,在对国内外近10年相关研究成果调研基础上对其主要进展进行了综述。影响井壁稳定性的地层各向异性因素包括:区域地应力大小、区域应力性质、岩石物理力学参数差异、井身结构、水化膨胀、微裂缝及弱层理盘角度等。详细梳理了各单因素对井壁稳定性的影响机制,地层应力系统及岩石强度对井壁稳定性的影响最大。对于具弱层理盘地层,沿不同钻井方向岩石强度差异较大;沿弱层理面地层容易发生水化膨胀,且往往微裂缝发育,井壁容易失稳,因此应采用高抑制钻井液体系或油基钻井液。在复杂地层钻井过程中,以上各单因素相伴而生,进行各单因素耦合条件下井壁稳定性分析对合理制定应对策略具有重要意义。加强考虑地层各向异性井壁稳定性基础理论、数值模拟及基于三维可视化建模的近实时井壁稳定动态模拟预测研究是该研究在未来的主要发展方向。     

考虑层间错动的顺层岩质边坡稳定性分析

渝怀线DK385+470～DK385+700段为典型的顺层岩质边坡,当采用滑面为直线型的刚体极限平衡法进行分析计算时,由于无法考虑滑体内的层间错动对边坡稳定性的影响,直接导致稳定系数计算结果偏大。根据极限分析上限法原理,结合工程实例,提出了考虑层间错动的顺层岩质边坡极限分析上限法,并推导了这种方法的稳定系数计算公式。该方法可以将层间错动产生的内能耗散计入到虚功率方程中,因而可以考虑层间错动对边坡稳定性的影响。以渝怀线典型顺层岩质边坡为例,采用刚体极限平衡法和极限分析上限法分别进行了稳定性分析计算,结果两种方法却得出了截然相反的结论。     

三峡库区青石-抱龙段顺层灰岩库岸坡变形破坏机理

三峡库区基岩顺层滑坡大多以砂/泥岩或泥/泥灰岩互层滑坡为主,力学机制以顺层滑移剪切为主。新近发现的青石-抱龙段顺层灰岩库岸,岸坡岩性以灰岩、白云岩为主。在21个顺向斜坡中9个斜坡存在岩层弯曲现象,高程分布在145~175m,且大量层面有擦痕,局部岩层强烈弯曲形成了类似逆断层的现象。这些变形破坏现象受控于重力作用下沿层面的滑移-弯曲力学机制。通过连续-非连续数值分析方法研究表明,在这一带岸坡中约200m的主动平直滑移段下滑力驱动了约30m的被动弯曲隆起段变形,被动弯曲隆起段位移地形变缓、岩层增厚。当前青石-抱龙一带顺层灰岩库岸岩层隆起和松动较小,处于滑移-弯曲变形的早期阶段,主要以累进性变形为主。建议对该段库岸进行专业监测,并开展进一步的调查研究工作。     

新疆柯坪中奥陶统沉积特征及其环境

运用现代海洋学和古海洋学的最新理论，通过对中奥陶统沉积特征的详细分析和研究，认为中奥陶统的灰岩／泥岩交互沉积韵律层段是在风暴流和深海-半深海洋流的作用下形成的．中奥陶统主要为半深水陆棚沉积环境，并对其沉积相模式进行了详细的重建．     

黄河下游与黄河三角洲现代非地震变形层理的研究

变形层理是软沉积变形构造(SSDS)研究中的重要内容,而SSDS的研究又是沉积学、工程地质、地震学及构造地质学等近期的研究热点。但是,目前人们对地震SSDS和非地震SSDS的精确辨识还存在一定的困难,所以建立起地震与非地震SSDS的辨识标准是非常重要的,变形层理又是SSDS研究中的重中之重,因此,对变形层理的研究具有重要意义。研究表明,黄河下游现代沉积中发育了大量的变形层理,确凿的证据证明这些变形层理与地震毫无关系,因此详细地研究这些变形层理对于建立识别地震SSDS和非地震SSDS标准具有较重要意义。黄河下游(包括黄河三角洲分流河道)发育的变形层理类型及成因多样,既有典型的包卷层理,也有极不规则的一般变形层理;从成因上,既有密度或重力倒置形成的、也有波浪作用引起的滑动滑塌形成的、还有水牵引和滑动沉积物牵引形成的、甚至还有冰块拖移或压刻形成的变形层理。不同成因的变形层理具有其独特的几何学特征,可以作为其成因的可靠标志,同样也可以作为区别于地震成因的可靠标志。黄河下游发育的变形层理与黄河下游复杂的水动力条件和气候条件及沉积物粒度极细有密切关系。     

三维地震方差体微机软件开发及解释技术研究

针对常规三维地震对小断层、陷落柱解释精度较低的现状,提出了三维数据体方差体计算方法,以克服常规解释方法存在的问题。方差体技术的核心,就是求取整个三维地震数据体中所有样点的方差值。方差值参数的选取原则：一是要根据预测的断层走向选择加法模式或乘法模式;二是要根据所预测断层的大小来确定参与运算的道数;三是根据地层倾角的大小选择计算时窗。依据其计算方法及参数选取原则编制了三维地震方差体微机计算软件,利用该软件对山东某区三维地震资料进行了解释。实例表明经方差体计算的水平切片可以很清楚的看断层的错断、同相轴的扭曲及断层的延展方向,经方差体计算的顺层切片对断层的空间展布、走向及相互间切割关系也一目了然,特别是在常规解释结果中却没有明显的反映的较小断层,在顺层切片中清晰可见,由此看见方差体解释技术对断层细节的反映更为清晰。     

逆层岩质边坡地震动力破坏过程FLAC/PFC~(2D)耦合数值模拟分析

建立含有非贯通层面和正交次级节理的逆层岩质边坡FLAC/PFC2D耦合计算模型,进行地震动力破坏过程模拟试验,研究了逆层岩质边坡地震动力破坏机理。试验结果证明,在地震动力破坏过程中,边坡内部层面主要产生剪切破坏,少量张拉破坏集中于逆层边坡顶部位置并且总是发生在坡体已经产生动力失稳之后,因此层面的抗拉强度并不影响逆层边坡的地震动力稳定性。坡顶正交次级节理只能产生张拉破坏,形成宏观的岩层倾倒趋势,而坡底的正交次级节理既会产生张拉破坏,也会产生剪切破坏,破坏面滑动趋势明显。动力响应坡顶放大效应和破坏面发育位置深度导致坡顶岩体的张拉倾倒早于坡底岩体的剪切滑动,与逆层边坡静力倾倒破坏顺序相反。     

顺层岩质边坡渐进破坏及失稳机理的数值模拟研究

提出了利用Lagrangian乘子网格来模拟顺层边坡层间结构面接触行为的方法,并推导了考虑接触约束的Lagrangian控制方程的弱形式及其有限元离散方程。Lagrangian乘子网格容许界面出现较大的切向滑移,较好地解决了接触问题中的高度非线性和响应不平滑性。应用以上方法对沪－蓉－西高速公路某顺层岩质高边坡进行了数值模拟分析,得到了临滑状态下的位移场、应力应变场、结构面上的接触状态、层间滑移距离以及接触摩擦力的分布规律。数值模拟结果表明,顺层岩质边坡的破坏是一个渐进的过程,由最初的层间错动,发展为顺层蠕滑,最后在坡底剪出而破坏;其破坏型式由最初的顺层滑动逐步向溃曲破坏转化。     

考虑页岩层理剪切滑移的水力裂缝几何参数计算方法

针对现有页岩气体积压裂层理裂缝扩展模型及其计算方法研究的不足,基于三点弯曲试验,结合数字图像法获取了页岩层理关键力学参数;利用弹性力学理论和线弹簧模型建立了页岩气体积压裂层理裂缝扩展拟三维数学模型,并得到了试验验证;开发了裂缝几何参数计算程序,计算分析了层理参数与压裂施工参数对水力裂缝扩展的影响规律。结果表明：当层理刚度小于10 GPa/m及大于30 GPa/m时,剪切滑移量达到极大值及极小值,且基本保持不变,当层理刚度在10～30 GPa/m之间时,层理刚度与剪切滑移量呈线性负相关关系;当层理密度为5～7条时,主裂缝会沟通更多的层理;当层理强度为5～8 MPa时,水力裂缝易穿层扩展,且能使层理产生剪切滑移,从而生成复杂裂缝;当压裂液排量和压裂液黏度分别在9～12 m3/min和2.5～5m Pa·s范围内时,水力裂缝易穿层扩展,最终形成十字型裂缝,有助于复杂裂缝的形成。该研究对认识页岩层理力学性能及其对层理裂缝扩展规律的影响有一定的指导意义。