利用测井资料研究和评价盖层的封闭性能

本文首先介绍盖层、盖层封堵品质的主要指标、盖层的分级评价及盖层封闭能力的影响因素,然后,用回归分析法找出盖层的地球物理特征与不同条件下的突破压力、渗透率、泥质含量及孔隙度等的相关关系;最后,根据测井资料对盖层进行分级评价.文中以某油田为例,说明利用测井资料研究和评价盖层封闭性能的可行性,并取得较好的地质效果.     

莺歌海盆地莺歌海组二段泥岩盖层封闭性综合评价

通过实测莺歌海盆地莺歌海组二段泥岩盖层的排替压力,建立了盖层排替压力与声波时差的线性关系,进而提出了利用声波时差及地震速度资料求取排替压力的方法。接着,利用测井声波时差和地震速度资料,按等效深度法确定莺歌海组二段下部泥岩盖层的超压分布。综合考虑盖层累计厚度、排替压力、剩余压力、气藏内部压力、断裂对盖层破坏程度和天然气本身性质（比如流动黏度）,提出了盖层封闭能力综合评价指数,并据此对莺歌海组二段泥岩盖层综合封闭能力进行评价。结果表明：莺歌海组二段泥岩盖层封闭能力强的地区分布在乐东区大部、临高区南部及东方区东部到一号断裂之间的地区,一号断裂南段、东方区东部和北部地区则为盖层封闭能力较强的地区,研究区边部由于地层上倾出露地表,盖层封闭能力逐渐减弱。莺歌海组二段泥岩盖层封闭能力中等及以上地区可作为天然气的有效盖层;由现有气藏分布可知,莺歌海组二段泥岩盖层封盖能力良好,中深层的天然气保存条件优越。     

盖层内断层垂向封闭性定量评价方法及应用

为了更准确地研究盖层内断层垂向封闭能力,综合前人对断层封闭性定量研究,在考虑了压实成岩压力对断层岩排替压力形成演化影响的基础上,又考虑了断层岩压实成岩时间同围岩压实成岩作用时间的比值对其排替压力形成演化的影响,改进了盖层内断层垂向封闭性定量研究方法。利用该方法,选取歧口凹陷板6井区内板桥断层为实例,对沿板桥断层13条测线处沙一段中部泥岩盖层内断层岩的排替压力和相应下伏储层排替压力进行了计算。研究得到各条测线处断层岩的排替压力均大于相应储层的排替压力,并通过两者之间排替压力差预测了各条测线处能够封闭的最大油气柱高度,最后综合圈闭顶面构造幅度因素界定了板6井圈闭内理论含油气范围。其与目前油气藏提交的储量面积基本吻合,证实了建立的盖层内断层垂向封闭性定量评价方法的正确性。     

断裂输导向遮挡油气转换时期厘定方法及其应用

为了研究含油气盆地下生上储式受断裂控制油气分布规律,在断裂输导向遮挡油气转换时期及其与油气运聚成藏之间关系研究的基础上,通过确定断裂在盖层内填充物排替压力随时间变化关系和盖层之下储层岩石排替压力随时间变化关系,取二者相等时所对应时期,建立了一套断裂输导向遮挡油气转换时期的厘定方法,并将其应用于渤海湾盆地南堡凹陷老爷庙构...     

莺歌海盆地高温高压盖层封盖能力定量评价

莺歌海盆地是我国南海重要的新生代含油气盆地,随着浅层常压层系天然气开发程度的逐渐提高,中深层高温高压层系成为天然气勘探的主要目标,超压背景下盖层封闭的有效性受到广泛关注.近年来,不同学者针对莺歌海盆地盖层进行了大量的研究,但是对高温高压的气藏盖层的封闭机理、破坏条件及其定量评价仍存在一定的问题.通过对莺歌海盆地中深层高温高压层系盖层进行系统的分析,明确盖层的封闭机理为毛细管封闭和水力封闭.利用泥岩盖层排替压力、声波时差及孔隙度之间的关系,对莺歌海盆地区域性盖层的毛细管封闭能力进行预测.莺歌海盆地中深层盖层普遍具有较强的毛细管封闭能力.因此,超压诱发的水力破裂是油气多层位聚集的根本原因,进而提出了盖层水力破裂压力系数定量评价盖层水力破裂风险性.评价结果显示,盖层发生水力破裂与底辟构造活动具有明显的相关性,盖层水力破裂风险由底辟中心向外围逐渐减弱.位于莺歌海盆地斜坡近凹带,且紧邻乐东三大底辟的LD-B区块是油气富集的有利区域.      

济阳坳陷浅层天然气的盖层特征及保存条件的综合评价

盖层是天然气聚集成藏的必要条件。本文通过对天然气盖层的微观特征分析认为：济阳坳陷浅层天然气的盖层为低压突破型，根据孔隙结构参数之间的相关分析，提出了浅层天然气的泥岩盖层的分级标准，同时结合气藏的宏观地质特征及盖层的影响因索，从动态平衡的角度提出了盖层有利区块的选择应具备微观封盖质量好，泥岩厚度大，分布稳定，构造裂缝不发育等条件，并以此对济阳坳陷上第三系部分气田的保存条件进行了综合评价。     

下扬子中部志留系盖层封闭性动态演化评价

下扬子中部地区海相层系在印支-燕山期经历了强烈的构造改造,保存条件成为油气成藏的关键控制因素之一。志留系泥页岩盖层是下古生界的区域性盖层,对原生油气藏的保存具有决定性的作用。基于志留系样品的实测数据对志留系盖层现今的封闭性做出了评价。采用孔隙度-排替压力史法、渗透率-排替压力史法及超固结比（OCR）参数重建了志留系盖层在地质历史时期封闭性的动态演化过程。结果显示：下扬子中部志留系盖层具有低孔、低渗、高排替压力特征,总体上现今物性封闭能力较强。在埋藏阶段排替压力达到了封闭高压和超高压气藏的能力,但在早白垩世期间,句容地区志留系盖层排替压力显著降低且OCR 值超过脆性破裂门限值,下古生界保存条件破坏较为严重,在常州和泰兴地区OCR 值小于脆性破裂门限值,破坏程度相对较弱。     

四川盆地川东南地区“源—盖”匹配关系研究

采用重建烃源岩生烃史("源")和泥质盖层排替压力演化史("盖")的方法,研究源—盖动态匹配关系,以确定泥质盖层封闭动态有效性。针对川东南地区丁山1井泥质盖层封闭性的研究结果表明:川东南地区寒武系泥质盖层不仅封闭性能形成时间早(早于震旦系烃源岩生烃时间),而且排替压力大(最大排替压力高达26MPa),封闭能力强,具备封闭超高压气藏的能力,"源—盖"匹配关系好,对下伏烃源岩具备有效封盖作用;志留系泥质盖层虽然现今排替压力较大,但封闭性形成时间晚于下伏寒武系烃源岩生烃时间,"源—盖"匹配关系不理想,有效封闭性较差;二叠系和三叠系泥质盖层封闭性形成时间分别早于志留系和二叠系烃源岩的生烃时间,具备有效封闭能力,且最大排替压力都大于10MPa,可封闭高压气藏。     

岩性圈闭盖层封闭动力学模型及其应用研究

岩性圈闭的泥页岩盖层阻止油气突破的过程是一个阻力克服动力的过程,本文在此基础上建立了岩性圈闭盖层封闭动力学模型及相应的数学模型。该模型认为岩性油气藏中的油气突破泥岩盖层的过程也是一个力学平衡现象,动力包括储集层地层压力、浮力,阻力主要包括盖层地层压力、毛管压力。通过对单井古孔隙度及古埋深的恢复,可以对比成藏期目的层油气突破泥岩盖层的动力与阻力之间的大小关系,定量研究泥岩盖层封闭性演化过程。应用该模型发现,白家海凸起彩43井侏罗系三工河组及西山窑组在侏罗纪末期缺乏有效泥岩盖层,白垩纪末期三工河组中下部存在有效盖层,而西山窑组盖层的封闭能力一般。     

气藏盖层封气能力评价方法的改进及应用——以我国46个大中型气田为例

通过统计我国46个大中型气田得到盖层厚度、排替压力、断裂对盖层破坏程度、气藏压力和天然气粘度是影响我国大中型气田盖层封气能力的主要因素。根据这5个主要因素与盖层封气能力作用关系,改进了气藏盖层封气能力评价方法,利用此方法对我国46个大中型气田盖层封气能力进行了评价,结果得到我国46个大中型气田盖层封气能力等级以差为主,其次是中等封盖保存能力的大中型气田,再次是好封盖保存能力的大中型气田,最少为较好封盖保存能力的大中型气田。通过我国46个大中型气田盖层封气能力与其储量丰度之间关系研究得到,二者之间为正相关关系。中等盖层封气能力的大中型气田平均储量丰度最高;其次是较好盖层封盖保存能力的大中型气田;最低的是好和差盖层封盖保存能力的大中型气田。这表明盖层封气能力并不是我国高储量丰度大中型气田形成的唯一主控因素,其储量丰度高低还要受到其它成藏条件的制约。     

泥岩盖层内断层垂向封闭能力综合定量评价:以南堡凹陷5号构造东二段泥岩盖层为例

为了更加准确地评价盖层内断层垂向封闭能力,在利用实验验证岩石各向异性对排替压力影响的基础上,结合断层岩与储层岩石的力学分解关系,综合考虑不同类型岩石压实成岩时间对排替压力的影响,对断层垂向封闭的断-储排替压力差法进行改进,并以此来定量评价渤海湾盆地南堡凹陷5号构造F_(np5-3)和F_(np5-5)两条主要断层的垂向封闭能力。研究结果表明:存在一个断-储排替压力差封油气下限值,只有当断层岩排替压力大于储层岩石排替压力且二者差值大于等于封油气下限值时,断层垂向封闭。由此确定反向断层F_(np5-3)的封油气下限值为0.221 MPa,顺向断层F_(np5-5)的封油气下限值为0.311 MPa;受油气富集部位及断裂带内部结构发育特征的影响,反向断层较顺向断层更易形成封闭,此评价结果与油气分布规律吻合关系较好。而利用改进前方法得到的评价结果(断层垂向不封闭)与实际钻井含油气性相矛盾,表明改进后方法在综合定量评价断层垂向封闭能力时的合理性与可行性。     

软基高桥台桩-土相互作用计算新方法研究

在软土地基桥台台后高路堤填土会引起下卧软土层产生水平塑流,对桥台桩基产生可观的侧压力。如何计算因软土塑性流动对桩产生的侧压力,是软土地基高桥台桩基设计中尚未解决的难点问题之一。通过分析对比研究,提出应用极限土压力法求解流塑区桥台桩基侧土压力,建立了可以考虑地基土成层特性、桩-土体系参数、侧压力沿深度任意变化的桥台-桩基系统分析力学模型,推导了求解桥台和桩基内力、位移值的新方法,该方法运算过程采用矩阵相乘,适于编程计算,比较一般理论方法和复杂的有限元法,其计算简单,需要的计算参数较少,实用价值更好。结合工程实例,采用MATLAB语言,编写了桥台桩基内力位移计算程序,验证了方法的准确性和可靠性,可供软土地基高桥台桩基设计计算时参考。     

隧道围岩稳定性正算反演分析研究——以厦门海底隧道穿越风化深槽施工安全监控为例介绍

为了降低海底隧道施工风险,确保隧道施工顺利穿越海底几处风化深槽和风化囊区域,解决难以获得隧道围岩力学参数的技术难题,采用位移反分析方法建立了动态反演预测模型;作为比较,还简单介绍了弹塑性反演的一种全局优化方法。根据隧道典型断面实际监控量测的围岩拱顶沉降量和周边收敛位移量,结合先行服务隧道揭露的水文地质情况,进行优化反演分析,得到该类围岩初期支护后的等效弹性模量和等效侧压力系数。在相应的同类地质条件下,对后续将开挖的左、右主洞围岩采用边界元法进行正演数值计算,使之能为主洞施工方案比选以及支护设计参数调整与修正提供定量依据,做到信息化动态设计与施工。工程实例分析表明,利用正算反演分析法得出的围岩等效力学参数是可靠的,可据此对类似地质条件下主隧道围岩进行正演计算分析,预测主洞围岩的变形破坏模式,判断其围岩稳定性。位移反分析法是隧道施工变形理论预测分析与工程实际相联系的有效平台,为工程设计施工技术决策提供了一种切实有效的途径。     

岩溶区隧道围岩--支护体系稳定性研究

岩溶是地下水地质作用的过程和结果，是隧道建设面临的不良地质现象之一。正在建设中的某高速公路隧道出口段岩溶地质作用强烈，溶隙、孔洞发育，且受构造变形及后期淋滤溶蚀作用强烈，力学强度低，岩性复杂。其角砾状粘土岩和水云母粘土岩多已泥化成粘土，遇水易膨胀。岩溶区隧道围岩——支护体系的稳定性是该隧道建设面临的主要问题。文章结合隧道施工过程中的围岩变形监控量测和三维弹塑性有限元数值仿真模拟对隧道围岩——支护体系的稳定性进行了研究。围岩水平收敛和拱顶下沉位移及速率变化特性表明，在监测时段内隧道围岩无趋于稳定的迹象。施工动态力学数值仿真模拟表明，在初期支护条件下，围岩出现了较大范围的塑性破坏区，两隧道之间(间距45．0m)围岩破坏接近度达到0．70，最大竖向位移达到3．0mm，表明隧道全断面施工时，两隧道相互作用影响程度较大。为确保隧道围岩——支护体系的稳定，选择合理的施工方法，制定切实可行的支护方案提供了信息。     

水-力耦合作用下三趾马红土围岩变形特征研究

以地下水位线以下的石楼隧道典型三趾马红土围岩段为例,通过现场监测对三趾马红土围岩的体积含水量、孔隙水压力、围岩应力（土压力）、拱顶沉降与水平收敛进行了分析。在此基础上,通过原位大剪试验获得了可靠的围岩抗剪强度参数,并建立了隧道三维有限元数值模型,分别对考虑水-力耦合效应、不考虑水-力耦合效应的三趾马红土围岩变形规律进行了探讨,分析了孔隙水压力随着隧道开挖的变化和三趾马红土围岩位移场、应力场受水-力耦合效应的影响程度,并提出了围岩破坏变形机制。结果表明:（1）实测拱顶下沉大于围岩水平变形,围岩应力可分为增长期（ < 20d）、调整期（20~60d）、稳定期（>60d）3个阶段,且整体应力水平较高,下台阶含水量大于上台阶,孔隙水压力经历了由负变正的过程。（2）现场剪切试验所测围岩的黏聚力为64.0kPa,内摩擦角为27.7°。（3）数值分析表明,隧道开挖后孔隙水压力场变化十分明显,这是由地下水流速场的改变引起的,水力坡降在衬砌面附近最为明显,渗透动水压力导致土体产生一定的渗透变形;考虑水-力耦合后围岩剪应力、最大剪应变、拱顶沉降、水平收敛、底板隆起均较大。（4）受开挖及支护的影响,地下水产生渗流并依次经过拱顶、边墙,最终汇集于隧底;受开挖、地下水渗流的影响,围岩节理裂隙进一步扩张,成为地下水良好的运移通道;围岩的有效应力随着孔隙水压力的减小而增大,围岩的力学强度在土体趋于饱和状态时骤降,反过来,高有效应力、低围岩强度以及贯通性节理裂隙三者共同改变着地下水渗流场的状态。（5）为保障围岩整体稳定性,建议及时排出隧道底部积水并施做仰拱。     

隧道及地下工程围岩稳定性及可靠性分析的极限位移判别

隧道和地下空间工程的稳定性和可靠性评价的问题一直是岩土工程界关注的难点问题。针对隧道围岩-支护系统的稳定性、可靠性、安全性的问题,采用以隧道及地下工程围岩变形位移为判据的隧道及地下工程围岩稳定性分析方法,分析了隧道及地下工程围岩位移的极限状态,提出了隧道及地下工程围岩极限位移的确定方法和大变形隧道及地下工程围岩极限位移的分析方法。结合工程实例,建立了以DGM（2,1）模型和Verhulst模型为理论的隧道及地下工程围岩稳定性分析的位移预测预报方法;在此基础上,提出了隧道及地下工程围岩稳定性及可靠性位移判别准则。其研究和分析结果将有助于构建隧道及地下工程围岩稳定性分析的位移预测预报系统。     

张性断裂带内部结构特征及油气运移和保存研究

断裂带是一个宽度、长度和高度均与断距呈正比关系的三维地质体,具有典型的二分结构：即断层核和破碎带。断层核由多种类型的断层岩和后期胶结物组成,具有分选差,粘土含量高,颗粒粒径小等特征,表现为具有比围岩更低的孔渗性。破碎带同围岩相比发育大量的裂缝,裂缝的密度随着离断层核距离的增大而逐渐减小,孔渗性较高。断层岩类型取决于断移地层的岩性、成岩程度和断裂变形时期。对于同生断层而言,泥岩和不纯净的砂岩主要发生泥岩涂抹作用;纯净砂岩发生解聚作用,形成颗粒重排的变形带。中成岩阶段发生断裂变形,泥岩发生泥岩涂抹作用,不纯净的砂岩发生碎裂作用和层状硅酸盐涂抹作用,形成碎裂岩和层状硅酸盐 框架断层岩;纯净砂岩主要发生碎裂作用,形成碎裂岩。晚成岩阶段发生断裂变形,碎裂作用成为主要的变形机制,泥岩破碎形成大量断层泥,不纯净的砂岩和纯净的砂岩均形成碎裂岩,其中纯净砂岩形成的碎裂岩由于石英的压溶胶结变得更致密。因此不同成岩阶段、不同岩性形成的断层岩类型不同,泥岩涂抹的排替压力高于层状硅酸盐 框架断层岩和碎裂岩,即使都是碎裂岩,其渗透率相差7个数量级。从断裂带结构看油气运移和保存,断层垂向封闭主要靠剪切型泥岩涂抹的连续性,侧向封闭能力取决于断层岩物性,物性很高的碎裂岩自身封闭能力很差,依靠两盘岩性对接封闭油气,最小断距决定油水界面位置。物性很低的断层岩一般能封住一定高度的油气柱,其是断裂带中泥质含量的函数。断层在储盖层段变形机制差异,决定了断裂输导与封闭油气的耦合,即破碎带双向输导充注,盖层段剪切型泥岩涂抹顶部封闭,断层核遮挡成藏。     

隧洞围岩收敛损失位移的求取方法及应用

隧洞围岩变形监测断面设置与开挖施工工序上的先后导致了损失位移问题,它对于判断围岩的变形状态、评价其稳定性具有重要的意义。复杂多变的围岩条件使基于收敛曲线的累积位移和增量位移参数反演方法的应用变得非常谨慎。针对这些问题,通过对一致性问题的讨论后认为,虽然变形演化规律上的一致性尚存在问题,但三维计算和现场围岩的总位移之间的一致性是可以保证的。以此问题为前提,以Hoek经验公式的通式为基础,依据规范规定,基于现场监测收敛位移曲线,建立了损失位移的求取步骤,并将其在锦屏II级水电站辅助洞A、B围岩变形规律分析中进行了应用,得出了两个监测断面各测线的最终监测位移收敛值、损失位移、总收敛位移和相对收敛值等,拟合而得的全收敛曲线与监测曲线相吻合,能够很好地描述现场围岩随空间效应变化的演化规律,为围岩稳定性评价和基于全位移的参数反演分析奠定了基础。     

泥岩隧道施工过程中渗流场与应力场全耦合损伤模型研究

在连续损伤力学理论基础上,将塑性损伤演化及渗流相互耦合的概念引入Mohr-Coulomb 破坏准则,用于分析在孔隙压力和塑性损伤演化共同作用下岩石损伤演化机制,建立了相应的有限元损伤数值分析模型,并应用于比利时核废料库开挖过程中泥岩隧道附近围岩发生损伤演化、渗流场和应力场耦合过程分析中,得到了开挖引起的围岩损伤特性、孔隙压力以及渗透性的变化规律,为进一步研究隧道流变过程水力耦合特性合理的数值计算模型建立方法提供基础。