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     

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。     

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。     

美科学家发现可区分人为地震和自然地震的特征模式

正美国地球物理联合会(American Geophysical Union,AGU)2015年秋季会议于2015年12月14—18日在旧金山召开。在此次会议上,斯坦福大学的研究人员报告了他们发现的一种可以区分天然地震和人为地震的新方法。通过分析阿肯色州Guy市(油气公司在该地区以废水注入的方式实施水压致裂来开采油气,但诱发了地震活动)未曾被测绘过     

水压致裂实验Eh效应研究

我们在福建南靖县汤坑进行了水压致裂实验的Eh效应观测。在我国,水压致裂实验已用于石油地质勘探,但用于地震水化效应Eh的观测研究还是首次。本文介绍了观测结果。1.实验场区的地球化学背景     

斯坦福大学开发出可预测人为地震的软件

<正>2017年2月27日,斯坦福大学发布报道称,该校研究人员开发出一款新的软件工具,能够计算石油和天然气生产相关过程中废水注入导致的人为地震的概率,并表示该软件将在能源公司生产过程或监管机构的监管中发挥重大作用。在石油和天然气生产过程中,对废水的处理会对地下断层产生压力,当超过断层承受临界后其会迅速释放这些能量,从而产生     

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。     

《日经产业新闻》文章《利用水压致裂法预报地震》

日本《日经产业新闻》1981年6月26日刊登一篇题为《利用水压致裂法预报地震》的文章摘译如下:科学技术厅的国立防灾科学技术中心不久将在静冈县的下田市进行作为地震预报新技术受到重视的"水压致裂法"测定地壳应力的实     

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．      

美刊载文谈地球应力场的现场测量

《美国地震情报通报》1978年第10卷6期刊登美国地质调查局佐伯克(Mark Zo-back)等人撰写的文章,题为《地球应力场的现场测量》,介绍几种测量现场实际应力的方法,着重描述水压致裂法,摘译如下:     

加拿大艾伯塔省福克斯克里克附近潜在水压致裂诱发地震的震源分析

2015年6月13日,在加拿大西部艾伯塔省中部发生了4.4级(M_L)地震,这是2015年福克斯克里克附近页岩气勘探区发生的第三次有感地震事件。我们对该区域宽频带数据进行地震矩张量反演得到的结果显示为近垂直于断层走向的强走滑机制解。地震矩张量解的分解绝大多数是双力偶,而补偿线性向量偶极作用甚微(约20%)。此次地震的震源深度是3~4km,靠近沉积层底部,其矩震级(M=3.9)远小于最初报道的M_L值。震源位置、深度和震源机制有利于证明此次地震与迪韦奈页岩区域水压致裂作业之间存在潜在联系。     

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     

HF—1型岩石水压致裂三轴仪通过鉴定

HF——1型岩石水压致裂三轴仪鉴定会于1984年3月在广州召开,参加会议的有来自中国科学院、水电部、国家地震局的有关单位和一些高等院校等17个单位共24人。 HF——1型岩石水压致裂三轴仪是广东省地震局水库地震研究室为研究孔隙水压在水库地震震源机制的影响因素,于一九八○年开始研制的一种具有孔隙水压的三轴压力容器,八一年初研制成功并投入使用。经测试和几年来使用表明,HF——1型岩石水压致裂三轴仪密封性能良好,压力稳定,能保持三种压力系统的独立工作,其主要技术性能是:     

联邦德国等国利用水压致裂和钻孔崩落研究地应力的近况

本文以笔者所了解的情况,介绍了联邦德国等国利用水压致裂和钻孔崩落研究地应力的近况。水压致裂应力测量目前值得注意的动态是:①世界上拥有小型轻便的软管水压致裂设备的研究小组愈来愈多;②联邦德国鲁尔大学地球物理研究所计划研制可用于更深的钻孔(6公里),并将井下超声电视、测震计与水压致裂封隔器装在一起的新设备;③利用一孔多段以至地点相近的多个钻孔的水压致裂数据,只用封闭压力和张开裂缝方位的观测值反推地应力大小和方向的参数;④破裂力学理论的初步应用。此外,在用钻孔崩落研究地应力方面的主要成就是,对有孔岩石标本所作的单轴压缩试验以及理论分析表明,崩落机制主要由岩壁张破裂(而不是剪切破裂)引起。     

水压致裂压裂裂缝的扩展及其力学特性

引言 近几年来,我们对水压致裂法应力测量在室内外作了一些工作,并结合发现的问题做了水压致裂室内模拟实验。 实验发现,钻孔加压率对岩石表观破坏强度有相当大的影响,加压率大,破坏强度也大。其结果,必然影响水压致裂应力测量的精度。本文探讨和分析了造成这种影响的原因和规律。提出:水压致裂过程中的裂缝扩展的动力学特性是造成上述结果的主要原因。     

美刊载文《加拿大西部沿海的地震研究:太平洋地球科学研究中心》

美国《地震情报通报》1979年9—10月第11卷5期刊载罗杰斯(Garry C.Rogers)等人合写的题为《加拿大西部沿海的地震研究:太平洋地球科学研究中心》的文章,摘译如下:     

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。     

施工前模拟可减少压裂诱发地震

正2015年11月26日,《加拿大岩土工程学报》(Canadian Geotechnical Journal)发表文章《针对流体注入诱发地震活动及激活断层的离散单元模型》(Discrete element modeling of fluid injection-induced seismicity and activation of nearby fault),称德国地球科学研究中心的研究人员首次开发出了一款最新     

利用卡洪山口科学研究钻孔中应力引起的钻孔崩落估计最大水平主应力值

本文我们利用钻孔岩样的力学性质,详细观察应力引起的钻孔崩落和由水压致裂实验估计的最小水平主应力值S_(kmin),构成了卡洪山口(Cajon Pass)钻孔直至3.5km深的最大水平主应力。S_(Hmax)的垂直剖面。正如基本上与所有其它的钻孔一样,卡洪山口钻孔的水压致裂应力测量得到的,最小水平主应力S_(hmin)数据比最大水平主应力S_(Hmax)的数据多得多(并且更加可靠)。为利用观察的井壁崩落约束S_(Hmax)的值,使用了由有效应变能准则得出的脆性破裂准则。这个破裂准则也允许我们考虑钻孔周围的三向应力,并考虑孔隙流体压力以不同方式对岩石强度的影响。比较从崩落估计出的S_(Hmax)剖面和从水压致裂实验得出的S_(Hmax)的估计值表明:当孔隙压力对水压致裂破裂起始的影响可以忽略时,它们相当符合。在这个钻孔中,直至3.5km深的总体应力状态相当于倾滑兼走滑断层型应力状态。最大水平主应力剖面有几个应力值显著减小的地方,它们与主要的断层带有关,这个结果和由水压致裂得出的最小水平主应力S_(kmin)剖面一致。     

水压致裂试验中地下水中某些离子的变化

1985年11月26日至12月24日,在福建汤坑热水区进行了水压致裂试验,观测了地下水化学组分在水压致裂试验中的变化。现将我们观测到的水中SO_4~(2-)、Cl~-、F~-离子的变化作一介绍。