构造物理模拟和PIV有限应变分析对构造裂缝预测的启示

油气储层中构造裂缝发育与有限应变状态关系密切,为了探索有限应变分析与构造裂缝预测的新技术方法,此次研究设计完成了一组单侧挤压收敛模型的物理模拟实验,并引入粒子图像测速(PIV,Particle Image Velocimetry)技术对实验过程进行了定量化分析。实验模型在垂向上为含粘性层的多层结构,实验结果形成了一个肉眼可见的箱状褶皱。通过PIV技术可以获取实验模型变形演化过程中各阶段的位移场数据,计算出各阶段的增量应变,实现从初始状态到褶皱形成之后整个变形过程的有限应变分析,探讨构造裂缝成因机制和分布规律,进行定量化裂缝预测。挤压变形过程初期,应变分布范围很广,有限应变较弱(约4%~8%),在挤压方向上的线应变表现为弱压应变,在垂向上的线应变表现为弱张应变,这种现象是褶皱和断层产生前平行层缩短和层增厚的纯剪变形结果,也是区域型张裂缝和剪裂缝形成的主要机制。褶皱和断层即将发育之时至发育之后,应变局限在断层发育的剪切带及附近区域,有限应变表现为较强(达20%)的剪切应变和剪切张应变,是断层面附近简单剪切变形作用的结果,也是局部型剪裂缝和张剪裂缝形成的主要机制。     

下扬子黄桥地区构造特征及其与油气的关系

下扬子黄桥地区位于下扬子对冲构造带上,记录了多期构造变形,并且保存了较完整的中古生界海相地层,发育多 套烃源岩,具有良好的油气前景。文中采用三维地震工区构造精细解释及运动学正演模拟方法,分析了研究区的构造变形 特征及其变形过程,结果表明黄桥地区中上古生界和下中生界地层在自SE向NW的挤压应力作用下,以前展式发育了多个 断层相关褶皱构造。在构造前锋,断层相关褶皱反向发育,于工区中部偏北西侧形成明显的对冲构造,地层遭受强烈的褶 皱、隆升,构造总缩短率高于47.55%;之后,区域应力场转变为NW-SE向拉张,工区南东侧发育负反转断层,且自南西 向北东负反转程度逐渐变大,由上正下逆复合型转变为似正断层型;此次拉伸正断作用导致断层回滑,形成上白垩统填充 的半地堑构造,对冲构造也受到了一定的破坏。在此基础上,结合前人油气成藏的研究成果,探讨了黄桥构造变形与其油 气成藏的关系,并提出了对冲构造背斜、对冲构造下盘及南东侧的广陵构造背斜为黄桥地区的有利油气区块。研究结果对 进一步认识黄桥及下扬子区的构造变形特征和演化、以及该区的油气勘探提供一定的参考。     

滨里海盆地东缘盐构造及变形机制:物理模拟的启示

盐构造与油气成藏关系密切,一直是构造地质和石油地质研究的热点.滨里海盆地下二叠统孔谷阶发育巨厚盐层,并发育盐底辟、盐枕、盐滚、盐边凹陷、盐焊接和龟背等多种盐构造,盐构造类型多、变形机理各异.由于盐构造成因复杂,导致对盐构造宏观变形动力机制、下伏地层微地貌对上覆盐层构造变形影响等认识不清,制约了对盐构造形成机理的认识.本文根据滨里海盆地东缘地震资料和地层特征,建立了地质模型,设计了相应的盐构造物理模拟实验;通过物理模拟实验研究了盐构造变形动态过程,梳理了盐构造变形机理及与下伏地层之间的关系.结果表明:①早期盐层变形动力主要为外部挤压力和盐层滑脱流动变形,滨里海盆地构造变形外力主要来自东部乌拉尔造山作用,造山运动造成盐层塑性流动滑脱变形形成层间褶皱及与盐层相关的断裂;②晚期盐构造幅度和巨厚盐丘形成动力主要为上覆沉积物的差异负载和下伏地层微地貌古构造背景,在滨里海盆地晚二叠世到三叠纪,来自东部乌拉尔褶皱带的碎屑物持续向盆地充填沉积形成差异负载,造成盐层纵向的剧烈变形,而下伏地层正向微地貌加速了这种变形.这些试验结果对滨里海盆地盐相关构造的认识和油气勘探有重要的指导作用.     

连云港市徐圩新区张圩湖和云湖浮游动物和浮游植物群落组成研究

于2021年9月,在连云港徐圩新区的张圩湖和云湖,采集表层水体样品,鉴定浮游动物和浮游植物物种,分析浮游动物群落和浮游植物群落的物种组成和多样性,测定水样的理化指标,探讨浮游动物群落和浮游植物群落组成与环境因素的关系。研究结果表明,在张圩湖和云湖表层水体中,共鉴定出浮游植物6门64种,云湖中的浮游植物物种数量较多,两座湖泊的相同优势物种为极小集胞藻(Synechocystis minuscula);鉴定出浮游动物3门20种,云湖中的浮游动物物种数量较多,两座湖泊的相同优势物种为无节幼体(nauplius)和桡足幼体(copepodid);张圩湖表层水体中浮游动物群落和浮游植物群落的物种多样性水平为贫乏—一般,水体污染程度为中重度,云湖表层水体中浮游动物群落和浮游植物群落的物种多样性水平为一般—较丰富,水体污染程度为轻中度,与张圩湖相比,实施生态工程10 a的云湖中的浮游动植物物种数量、生物多样性水平都显著提升;影响两座湖泊浮游动物群落和浮游植物群落多样性的主要环境因素为水体的化学需氧量和氨氮含量(两座湖泊)、总氮和硝氮含量(云湖)以及水体盐度、电导率和水深(张圩湖)。     

川东北通南巴背斜中新生代构造变形的砂箱构造物理模拟

通南巴背斜位于四川盆地东北部,紧邻北部米仓山和东北部大巴山两大造山带,开展通南巴背斜与不同造山带、川东北先存古隆起的时空耦合关系物理模拟研究,对于约束周缘造山带的构造变形时间和区域构造变形时序具有重要的科学意义,同时对川东北油气勘探也有指导作用.初始模型中,设计了北部推板和东北部推板分别代表米仓山和大巴山造山带的活动;下部硅胶层和上部石英砂层分别代表三叠系底部膏盐岩和上覆砂岩为主的碎屑岩;随着油气勘探的深入,川东北古生代隆起被逐渐接受,在模型底部用橡皮泥预制条带状构造代表古隆起.实验结果表明,北部推板挤压过程形成的速度场快速传递到橡皮泥（代表先存古隆起）之上的石英砂中,形成北东向的褶皱和断裂;东北部推板挤压过程形成的弧形构造带呈北西向展布,叠加在早期北东向构造上.通过梳理周缘造山带的隆升历史,并结合本次模拟实验结果,认为燕山期米仓山构造活动与古生代北东向隆起共同控制通南巴早期北东向构造的形成,燕山晚期和喜山期大巴山活动形成一系列北西向构造叠加在通南巴早期北东向构造之上,控制通南巴背斜须家河组北东向和北西向两组断裂-裂缝系统的形成.     

基于工业CT扫描的岩芯裂缝结构表征

为了研究泥页岩中裂缝的发育特征,利用工业CT技术对句容盆地的页岩岩芯进行扫描,并使用数字处理技术对页岩的CT扫描图像进行分析,通过VGStudio MAX对CT扫描数据进行重建体模型及裂缝提取,更好的在三维尺度上研究不同矿物组成成分的页岩中裂缝的结构和发育情况及工业CT扫描图的区别。结果发现岩芯中主要存在两组不同走向及倾角的裂缝,一组高角度裂缝,倾角约为70°~90°;一组低角度裂缝,倾角约为30°~40°。依此推测句容盆地在志留纪鲁丹阶以后至少经历两次构造运动。对比不同的矿物组成成分的页岩研究发现,当岩石样品的矿物组成密度差别越大时,工业CT扫描就会越清晰;当岩石样品颗粒度越大时,扫描的效果就会越明显。