水压致裂法地应力测量若干问题的探讨

在深层地应力测量中,水压致裂法是最有效的测量方法。本探讨了该方法的几个关键性问题,例如压裂特征参数的取值,三维地应力测量,压裂缝的方向,破裂准则和钻孔轴向秒是主应力的一个方向等问题。     

深部垂直钻孔中原地应力测量的混合方法

本文提出一种测量深部垂直钻孔中3个原地主应力的混合方法.最小水平主应力大小及其方向采用水压致裂方法测量,垂直应力利用上覆岩体自重来计算.最大水平主应力的确定则采用其他野外和实验室方法来实现.利用诸如钻孔电视成像仪或地层微成像技术等地球物理测井技术可记录到钻孔崩落的定向图像,从而可得到崩落范围随深度的变化.钻孔岩样的三轴...     

我国煤矿井下钻孔物探技术发展与分析

利用钻孔空间进行孔中地球物理探测是矿井勘探技术研究的一个重要方向,钻孔物探技术可以有效延伸勘探的距离、范围,提升对孔周地质条件的勘探精度．文章结合国内常用矿井地球物理勘探方法及其优缺点,阐述了近年来矿井钻孔物探技术与装备的发展历程和现状．面对当前国内煤炭开采深部化、地质条件复杂化的发展形势,以及安全精准开采对地质探查的高精度要求,分析了矿井钻孔物探技术在基础理论、技术体系、仪器设备、工程应用等方面存在的不足,并从井下钻孔地质地球物理精细探查技术体系、孔中多地球物理场协同观测及耦合分析、井下钻孔随钻多场多参数采集技术与装备、综合提升煤矿井下探测信息智能化水平等几个方面提出未来发展思考,为矿井钻孔物探技术与装备持续研究与应用提供参考．     

岩石正交各向异性的实验观测

岩石速度各向异性由多种因素引起,如果这些因素在岩石中构成正交分布,就会出现正交各向异性.在实验室通过选择了三种不同岩性的岩石,采用超声脉冲测试方法中的横波偏振扫描方式,观测了岩石样品三个坐标方向上的横波速度变化,通过分析三个传播方向上出现横波分裂的差异,以及出现最大或最小快慢横波振幅的偏振方向发现,可从横波偏振方向和速度值判断出纹理砂岩和裂隙大理岩样品存在不同程度的速度正交各向异性和裂隙方向等特征,认为这两种岩石的正交特性的原因是岩石的层理或裂隙与岩石本身的结构(定向颗粒或结晶)构成的.实验室超声波测试可以找出正交各向异性的结构方向.     

S波偏振方法在确定汶川8.0级地震震源深度中的应用

当横波进入由微裂隙和微孔这些比波长小的非均匀物质组成的岩石中,分裂成两个以不同方向偏振的组成部分.这两列波的偏振与裂隙面成平行和垂直方向,并以不同的速度传播.由于速度的不同,使这两列偏震波在裂隙介质的传播中产生“分裂”,横波分裂,使得横波波形产生一种新特征,即它离开裂隙区后仍然保持其偏振方向不变.地下几千米处,裂隙有垂直的也有不垂直的.     

水压致裂沙三维地应力测量方法的研究

在不同方向的３个钻孔内进行常规水压致裂试验测量三维地应力的基础上,引入原生裂隙重水试验测量,提出了３种三维地应力测量的原理和方法,这些测量方法能适用于各咱布置形式的单孔,双孔和多孔的测量,其中的两种方法也适用于深钻孔的三维地应力测量。     

地震各向异性——多组裂隙对横波偏振的影响

通过对多分量地震资料的分析,我们发现随着频率的增加横波分裂时差减小.对于深部接收的VSP数据来说快横波的偏振方向保持不变,而对于浅层接收的VSP数据来说偏振方向却存在一个最大可以达到20°的旋转.尽管多尺度随机分布微裂隙岩石物理模型已经成功地模拟并解释了横波分裂时差随频率变化的现象,却不能解释与频率相关的横波分裂.据推测,如果微裂隙的排列方向和大裂隙的排列方向不同,利用低频信息获得的偏振方向将指示裂隙主方向,而利用高频信息获得的偏振方向则指示微裂隙方向.在背景多孔隙介质中存在多组裂隙的情况下,推导出垂直入射条件下横波偏振方向的解析式,给出了系统研究横波在介质中传播的方法.研究结果表明,横波偏振方向会随着频率的变化而变化,并且在入射方位、角度一定的条件下,是裂隙方位和密度的函数,这些认识可能有助于揭示观测到的、依赖频率变化的横波偏振现象.     

利用方位波阻抗信息预测煤层裂隙发育

由于煤层为弱各向异性介质,当煤体结构遭到一定程度的破坏时,煤层内生裂隙较为发育,此时地震波在煤层中传播时会表现出比较明显的各向异性特征.本文针对山西某矿宽方位采集的三维地震数据进行方位角道集抽取,处理得到六个不同方位的偏移数据体.针对不同方位的数据体,分别提取15煤层的振幅属性.同时,利用测井曲线约束分别进行波阻抗反演.利用不同方位的振幅属性和波阻抗信息,通过阻尼最小二乘法计算得到裂隙发育的相对密度值B/A及裂隙发育方向Φf.研究结果表明波阻抗的方位各向异性特征相对振幅属性更加明显,对裂隙的探测结果分辨率更高.且预测结果与钻孔资料吻合度较高,裂隙发育具有一定的构造倾向性.     

估计辐射参数的井间电磁波层析成像技术

为了避免使用不合理初始辐射场强和方向性因子带来的误差,研究了估计辐射参数的井间电磁波层析成像技术.通过时域有限差分法模拟表明,天线长度与波长的比值、钻孔充填情况、钻孔周围介质的物性均会影响偶极天线的初始辐射场强或方向性因子;为此结合已知的分层资料,将它们设为未知参数,并设定初始辐射场强与发射点位置相关,方向性因子随射线角度而变化;采用正则化反演方法,由钻孔资料建立了模型方差目标函数,使得反演结果与钻遇的地质特征保持一致.通过理论模型试验和实例应用分析表明,相对于传统射线层析成像方法,估计辐射参数的正则化层析成像技术有助于提高反演的准确性.     

5.12汶川地震后龙门山断裂带东北段现今地应力测量结果分析

5.12汶川大地震发生后,在龙门山断裂带东北段,开展了6个钻孔的原地应力测量工作.测量钻孔分别位于龙门山中央断裂带上下两盘的平武、北川、江油和广元等地.钻孔孔深在200~500 m之间,共取得了72个测试段的地应力测量数据,以及其中33个测段的印模定向试验数据,由此获得了每个测点处地应力的赋存状态,包括地应力量值随孔深的变化以及地应力作用方向.根据库仑准则,结合Byerlee定律对各测点实测数据进行分析,可以看出,龙门山断裂带上盘现今地应力的作用强度高于下盘.其上、下两盘现今地应力赋存状态特征及其差异性显示出该区域处于不均衡的应力环境,容易导致断裂失稳而产生新的活动;印模定向试验数据表明,龙门山断裂带东北段的北川、江油、平武的最大水平主应力优势方向为NEE向;广元附近为NWW或近东西方向.结合已有的研究成果,初步得到龙门山断裂带现今地应力作用方向的分段性特征,即大致以北川为界,龙门山断裂带东北段应力方向显示了与西南段不同的特征.其西南段现今地应力的优势作用方向为北西方向,而龙门山断裂带东北段,自江油、北川、平武一带至广元、青川附近,其现今地应力的最大水平主压应力的优势作用方向呈现了NEE→NWW的赋存状态和变化趋势.本文获得的研究结果对于认识5.12汶川特大地震的动力学机制具有一定的借鉴和启示作用.