德国大陆超深钻井注水诱发地震的精确定位

2000年8月21日～10月20日，德国大陆超深钻井(KTB)进行了为期60天的新一轮注水诱发地震实验．在对KTB台网所记录到的2 700多次地震的原始波形进行分析和处理的基础上，对其中的237次地震进行了精确定位．定位时，先采用和达法剔除了误识的非KTB诱发地震事件；然后，使用大折刀法求得了台站偏差的最佳值，以及中误差和平均误差；最后应用Geiger法进行修定，从而保证了237个事件定位的中误差达到0.1 km的高精度．定位结果显示，在大于9.3 km(几乎是主井底的深度)没有发生诱发地震．这一现象表明，在这个深度，应力可能低于摩擦强度，以至于由注水引起的孔隙压力的变化不足以诱发地震；在这样的深度不存在可渗透的、取向恰当的断层．这个深度也可能是这一区域内的地震活动性的最大深度，即在这一相对稳定地区的板块内部，主井底已接近脆-延性转换带．并用实验室的结果和超深钻井中所观测到的热流值资料解释了这一现象．      

利用深钻研究地壳(第三次国际学术讨论会总结)

利用深钻研究大陆地壳的第三次国际学术讨论会于1987年9月6—10日在瑞典的慕拉(Mypa)和奥尔萨(Opca)城举行。250多名学者、工程师和世界许多国家的工业界代表参加了会议。会上一件重要的事是公布了瑞典国家公司《瓦琴法尔》的超深钻井格拉夫别尔戈1号的研究结果,该钻井位于瑞典乌布萨拉城以北的西里安的陨石坑,钻孔深度为6.6km。打钻井的目的是寻找具有工业价值的超深层无机碳     

什么是高科技超深钻井?

最近,看到《地质时代》(Geotimes)杂志上登载了一则报导:德国的高科技超深钻井项目已完成前期工程,并于去年底进入主体工程,一年来进展顺利。这是地球科学界的一件大事。这件事使我想起几年前的一件轶闻:据说,国家地震局组团此时正在德国进行学术访问,得知对方正筹划在中欧的华力西构造系的一块最大基岩出露处,打一口超深钻井。计划打到12公里,耗资约3.5亿美元,历时约10年。如果我们能参加这项工程,是一次难逢的学习机会。     

大陆地震

1.引言从地质学的观点出发,地震与地壳不同深度岩层中由构造运动产生的应力积累、脉冲式地释放有关。新的全球构造学现在已成为地震成因广泛流传的学说:地震发生在巨大岩石层板块相互碰撞的边缘。碰撞产生了地震,其震源位于地球深部。但是也有不少破坏性地震根本没有发生在板块边缘,而是在它们的后方部位,其震源并不深。从板块构造的角度来说,这类地震有些不合理。然而,这真的是不合理吗?大陆内部的震源并非与板块的漂移有关,而是与大陆地壳所特有的结构和发展过程有关。     

波形指示反演在超深层致密砂岩薄储层中的应用

塔里木盆地塔中北坡目标井区志留系柯坪塔格组是典型的超深层致密砂岩薄储层,其埋深大、储层物性差.如何去识别这种超深埋致密砂岩储层"甜点"是本区储层预测的难点.针对这一难题,对该工区的测井曲线进行了分析,找出敏感曲线,并将波形指示反演这一高分辨率反演方法应用于该工区,详细开展了剖面和平面上致密砂岩"甜点"预测研究.结果表明,波形指示反演的砂体预测结果同时提高了纵向和横向分辨率,与已知钻井结果吻合较好,同时也符合工区的沉积规律,证明了波形指示反演应用于超深层致密砂岩薄互层储层预测的有效性.     

大陆地壳的成分、结构和地球动力学新资料

大陆地壳结晶基底的蛇纹岩化—超基性岩(深变质)结构模型,自1985年首次被发现以来,已在前苏联和世界上一系列地区为大量资料所证实.简言之,该模型的实质与创新性在于:前寒武纪早期形成的双层(粒变—玄武岩层与花岗—片麻岩层)较薄大陆地壳,由于在以后的地质历史年代里来自上地幔塑性物质的注入而增厚,并沿花岗岩坚硬盖层的底     

大陆及其边缘地震探测国际讨论会综述

1988年7月1—8日于澳大利亚堪培拉举行了大陆及其边缘地震探测国际讨论会,会上主要交流了世界各国近年来用地震反射方法探测岩石圈的工作经验及成果。全球3万公里的深反射地震剖面及三维人工地震观测,给出了大陆及其边缘地区的岩石圈细结构图像,为研究地壳演化及深部过程提供了重要依据。本文综合介绍了这次国际讨论会的主要内容,包括:全球深地震反射剖面的主要成果及展望、岩石圈细结构及反射性质的研究、人工地震的地壳三维成像,及数据搜集和处理方法的进展。     

自然演化碎屑锆石(U-Th)/He封闭温度的研究

锆石(U-Th)/He热定年技术为沉积盆地深层较高温度热历史的重建提供一种有效的古温标,其中锆石He年龄和封闭温度是重要参数.文章通过渤海湾和塔里木盆地超深钻井的自然演化样品,建立了不同热背景下锆石He年龄与埋深的演化模式并据此探讨碎屑锆石He封闭温度.研究表明自然演化碎屑锆石He封闭温度为200℃,高于国际上广泛使用火成岩锆石样品进行热扩散实验得到的He封闭温度(183℃);获得锆石He部分保留带为140～200℃.正确理解锆石He封闭温度,从而为正确解释锆石He年龄包含的地质信息提供理论依据,对盆地深层烃源岩演化及其成烃成藏研究具有指导意义.     

地下连续墙工字形型钢接头的设计与分析

针对超深地下连续墙顶拔锁口管或接头箱困难的技术难点,结合上海世博500 kV地下变电站基坑工程介绍工字形型钢接头在超深地下连续墙工程中的应用。详细介绍了该接头型式的特点、设计、构造与施工要点,并针对圆形基坑超深地下连续墙的受力特点,采用三维有限元模型分析该接头型式在不均匀荷载作用下的复杂受力状态与变形。     

海相层状油藏超深水平井井轨迹校正技术——以塔北哈得逊油田为例

本文以塔北哈得逊油田超深水平井井轨迹为研究对象,提出了海相层状油藏超深水平井轨迹校正技术.该技术应用顶面识别、井震结合、三维校正的方法,实现了目的层东河砂岩段水平井轨迹的精细深度校正,方法实用、可靠,对水平井的开发地质研究及注采方案的精细调整起到了重要作用.该技术已被塔里木哈得逊油田研究人员所普遍认可并得到应用,为解决塔里木及其他地区超深水平井轨迹问题提供了一种可靠有效的校正方法和思路.     

与大陆裂谷有关的地壳深震

至少有四个大陆裂谷带内部或边缘发生了地壳深震（＞２０ｋｍ）。其中大多数地震（Ｍ≥５．０）为走滑或斜滑机制，它们的Ｔ轴方向接近于一裂谷带浅部正断层作用有关的Ｔ轴方向。多数地壳深震沿具有较冷的且厚度较大的地壳部位的裂谷边缘发生。然而，也有一些地震发生在具有高热流的区。这些地区也表现为高应变区，这可能是影响可观测深度的一个因素。我们认为地壳深震或是代表了裂谷带相对于邻近稳定区的相对运动，或是表明了裂谷作     

圣安德烈斯断层展望

世界上最著名的活断层之一的圣安德烈斯断层的秘密向世人揭晓指日可待.9月7日,科学家们在穿过部分安德烈斯断层3.2 km深的钻井中找到了岩芯.     

大陆造山带碰撞-俯冲-折返-垮塌过程的岩浆作用及大陆地壳净生长

地球上的造山带可以划分为增生型造山带和碰撞型造山带,造山带岩浆作用发生在从大洋俯冲、大陆碰撞到造山带垮塌的每一个阶段.陆-陆碰撞的必要条件是大陆俯冲带的存在.一般假设,大陆岩石圈深俯冲的前提是大洋岩石圈俯冲及其在陆-陆碰撞时对紧随被动大陆边缘岩石圈的重力拖曳.大陆俯冲和碰撞的结果是地壳加厚和隆升,但是所产生的造山带岩浆作用发生在什么时间则取决于岩石圈加热机制.增生型造山带没有发生大陆之间强烈碰撞和深俯冲,一般缺少大规模的地壳叠置加厚和隆升,缺少与大陆深俯冲有关的超高压榴辉岩相变质岩,虽然大洋俯冲阶段可以形成巨厚的陆弧地壳,但同碰撞和碰撞后岩浆作用是否存在值得怀疑.碰撞型造山带由于大陆深俯冲和地壳强烈加厚,超高压变质的洋壳和大陆地壳在折返过程中减压熔融,形成同碰撞岩浆作用,在造山旋回晚期去根和垮塌过程中,由于岩石圈伸展和软流圈地幔上涌,形成碰撞后岩浆作用,并标志造山旋回的结束.因此,碰撞造山带的岩浆作用可以发生在大陆深俯冲的同时、俯冲洋壳与陆壳断离后的折返和隆升、造山带的去根和垮塌过程,从大陆碰撞到造山带垮塌和剥蚀(造山旋回结束)的时间跨度为50~90百万年.大陆碰撞造山带是深入了解大陆深俯冲、折返隆升及其造山带垮塌过程的重要场所,而碰撞造山过程中的岩浆作用对大陆地壳生长和再造有重要意义.     

苏北大陆科学钻探靶区深反射地震的叠前深度偏移

由于深反射地震数据具有信噪比低和记录长度长等特点,叠前深度偏移方法的应用有许多困难．为此,我们研究了一种适合于深反射地震的叠前深度偏移方法;包括：用逆风有限差分方法计算程函方程;在常规速度扫描的基础上,用协方差控制提高速度分析精度;用联合反演算法计算层速度,再插值后得到初始速度模型;用Ｋｉｒｃｈｈｏｆｆ法作为偏移速度分析工具,求得最终的速度模型;最终的速度模型作为有限差分深度偏移的输入,求得最终的偏移结果．用该方法对“中国大陆科学深钻工程”东海二维深反射地震数据ＤＨ－４线进行了叠前深度偏移,取得了良好的效果。     

大陆深俯冲的深浅动力学响应:来自帕米尔高原地壳精细结构的约束

帕米尔高原位于青藏高原西构造结,强烈的陆内中源地震活动指示帕米尔高原下方正发生着大陆深俯冲过程.文章基于帕米尔高原现有流动地震台阵观测资料,利用接收函数谐波分析和环境噪声方法,在有效协调接收函数与面波频散分辨尺度的情况下,通过接收函数和面波频散联合反演,重建了横跨帕米尔高原到费尔干纳盆地等主要构造单元的壳幔二维S波速度结构.通过与接收函数CCP叠加成像剖面之间的对比分析,可靠地揭示了帕米尔高原中源地震分布、Moho面形态、上地幔和壳内低速异常分区/分层之间的空间配置关系,不仅进一步证实了亚洲大陆下地壳在帕米尔高原下方与岩石圈地幔耦合在一起发生了深俯冲,而且指示了深俯冲地壳物质的变质脱水反应在该区中源地震活动和壳内变形中起到的重要作用,从而为认识和理解大陆深俯冲过程及其动力学响应提供了新的地震学制约.     

东北深震区的地震活动与中国大陆强震活动相关特征的初步研究

根据历史地震活动资料 ,分析研究了中国东北深震区的地震活动与中国大陆地区地震活动的相关特征 .结果表明 ,中国大陆地震活动高潮期的地震活动水平和6 .5级以上深震的发生有密切关系 .深震发生后 3年以内 ,中国大陆强震活动明显增强 .这些强震沿北纬 40°线和南北地震带呈优势分布 .     

岩石圈结构与大陆动力学

对1999年7月第22届IUGG大会以后的4年期内，中国地球物理研究在岩石圈结构和大陆动力学方面的主要进展作了简要评述．这些研究进展主要表现在以下几个方面:区域性岩石圈物性结构的研究，利用深地震测深剖面对地壳、上地幔速度结构的勘查，利用GPS观测研究大陆内部的现今运动和变形，青藏高原动力学研究，大别——苏鲁超高压变质带的地球物理勘查及动力学机理研究，沉积盆地的地球物理勘查及演化过程研究，以及板块动力学研究, 等等．      

中国大陆科学钻探孔区的垂直地震剖面调查

苏鲁超高压变质带的研究对了解发生在地幔深处的大陆动力学作用具有重要意义.近年来在此带中进行了大陆科学钻探和以深反射地震为主导的详细的综合地球物理调查,为研究超高压变质带地壳上地幔组构提供了难得的基础资料.根据大陆科学钻探工程的安排,在钻探取心,测井和地面三维地震观测的同时,还在5000 m的钻孔中用三分量数字检波器,对地表激发传播到井中的地震波场作垂直地震剖面（VSP）观测,目的是将传感器放在钻孔内,近距离、高精度和高分辨率地观测井周围由于超高压变质带的构造特征和岩石岩性特征引起的波场变化.通过零偏移距和非零偏移距VSP调查,我们首次在超高压变质带取得了深度达5000 m的精细的横波速度和泊松比等地球物理属性数据,作出了钻井岩心柱、测井、VSP纵波速度、横波速度和纵横波速度比、VSP上行波和地面地震资料的桥式综合对比图,使不同尺度的地质和地球物理调查资料互相连接在一起. 零偏和非零偏VSP观测可以标定主孔地质剖面各深度地质体的地震反射特性、井旁地震剖面上各个同相轴的地质属性,并对井旁局部地质构造作精细成像.由此观测取得的横波速度资料,成为建立孔区横波速度模型主要的资料来源,这种模型也是地面多波观测数据处理不可缺少的.因此,建议在进行大陆科学钻探时尽可能安排VSP地震调查.     

基于生成对抗网络的塔里木深层超深层叠前地震子波提取

深层超深层叠前地震子波的准确提取可有效提高全波形反演及叠前偏移成像等方法的准确性,对储层预测和油气分析具有重要意义.针对塔里木低信噪比叠前地震记录,本文提出一种基于生成对抗网络(GAN)的塔里木深层超深层叠前地震子波提取方法.结合柯东地区地质构造特点及噪声特性,采用有限差分法正演叠前地震记录,构建了塔里木柯东地区叠前地震记录及对应子波的训练样本集,利用地震子波、反射系数及噪声特征的区别训练生成对抗网络,实现了从叠前地震记录中有效分离地震子波.合成数据和实际地震资料处理结果表明,本文所提方法对塔里木深层超深层叠前地震子波提取具有有效性和较高的准确性,较传统方法更具优越性.     

大闭环伺服控制随钻智能导向钻井方法

深层油气资源量巨大,是全球油气开发的重要方向.随着钻井朝着深层(＞4500 m)和超深层(＞6000 m)发展,地质条件更加复杂,深层钻井泥浆信号传输速率受限,井下随钻测井等数据传输延迟,增加了钻井事故的频率及钻出储层的风险.当前井场智能决策钻井的方法不适用,井下自主智能钻进是未来深层超深层高效钻进的发展方向.本文借鉴无人驾驶汽车的理论技术架构,提出了一种大闭环伺服控制随钻智能导向钻井方法,集旋转导向、地质导向、随钻地震、电磁前探、随钻测量、信号传输、自动钻机等技术于一体,利用"边钻边学"的人工智能评价与决策方法,智能识别钻头前方油气藏甜点,智能决策钻进方向和钻速,并利用大闭环伺服控制实现井下钻头的自主智能导向和钻进.大闭环伺服控制随钻智能导向钻井架构包括钻进感知、智能决策与大闭环控制3个部分.钻进感知部分通过随钻测井数据获取钻头定位信息、井周地层及钻头前方特性参数,智能决策部分依据钻进感知部分获取的信息通过人工智能决策模型修正轨道和优化钻进策略,大闭环控制部分根据智能决策指令调整钻进方向和速度.本文在钻进感知部分采用支持向量机算法利用随钻测井数据进行岩性智能识别,优选随机森林算法和长短期记忆(Long Short Term Memory,LSTM)循环神经网络对孔隙度、渗透率、饱和度和泥质含量进行评价.在智能决策部分优选随机森林算法对机械钻速进行预测与优化,均获得了高准确率.