我国大陆应力场特征及与强震活动的关系

一、引言随着国际岩石圈计划的开展,板内应力场问题正成为人们研究的一个重要课题,原地应力测量是了解现今地应力状态的最直观手段,它能较确切地绘出现今构造应力的方向及地应力绝对值大小。根据跨断层测点的运动方式和地震地表破裂形迹的分布、组合形态、力学特征,可追溯力的作用。因此原地应力测量、跨断层测量及地震地质破裂带资料都是了解应力作用方式、研究区域构造应力场、探讨地壳运动力源的重要途径。本文以原地应力实测结果为主,结合跨断层测量和地震地表破裂带资料的构造力学解     

青藏地区地应力分布规律研究

在中国地应力分布规律统计分析基础上,通过收集200条青藏地区地壳浅层地应力实测结果,首次统计得到我国青藏地区平均水平地应力与垂直地应力的比值随深度变化的分布曲线,并建立了回归方程。进而分析青藏地区地应力分布规律与特点,发现青藏地区地应力具有总体上符合全国地应力规律,其区域地应力受挤压构造作用显著的特点,尤其是岩浆岩中构造应力显著。研究结果对青藏地区地应力的规律性研究具有重要参考价值,对青藏地区地下工程项目勘察设计、结构分析和工程建设具有重要的实用价值。     

合川地区须二段现今地应力场分布特征与扰动机制研究

合川地区须二段复杂构造条件给油气资源勘探开发带来了极大挑战,特别是对地应力大小、方向及展布规律的认识不清,严重制约了该区工程甜点优选、水平井井位部署及压裂改造施工。在研究区目的层油气勘探开发过程中呈现出来的众多问题都与地应力有着密切关系,同时,油气勘探开发对深层地应力研究的需求也越来越大,特别是地应力的大小和方向对于油气田开发有着重大意义。本次研究主要是基于岩芯、测井、实验测试分析等资料,采用声发射实验、测井解释地应力大小方法、岩芯古地磁定向实验测试方法、电成像测井资料解释地应力方向方法和地应力场数值模拟方法来开展合川地区须二段现今地应力场特征及分布规律研究。结果表明研究区须二2亚段三向应力具有最大主应力>垂向主应力>最小主应力的特征,西南部三向应力值相对较小;而东北部三向应力值较大;在主河道砂体分布区的两向差异系数相对较高,分布在0.165～0.185;而在断裂带内部的两向差异系数最低,为0.100～0.125。西南部地区布井更容易形成体积缝网系统,合川地区须二2亚段砂岩现今最大主应力方向为NWW-SEE;合川地区三向应力关系符合走滑断层的应力状态,且最大水平主应力的分布...     

红庆梁煤矿地应力场特征及巷道稳定性分析

针对红庆梁煤矿回采巷道变形严重问题,采用空心包体地应力测量方法对红庆梁煤矿3-1煤的地应力进行了实测,获得地应力场分布特征。应用地质动力区划法划分红庆梁井田Ⅰ—Ⅴ级断裂构造,应用“岩体应力状态分析系统”,进行应力区划分和巷道稳定性分析。研究表明:红庆梁煤矿地应力场属于以水平压应力为主导的水平构造应力场,地应力场方向对巷道稳定性影响较小;井田范围内共划分4个应力区:低应力区、正常应力区、应力梯度区、高应力区,分别占井田面积的5.9%、55.7%、27.0%、11.4%;应力大小是影响巷道稳定性的主要原因,致使处于应力梯度区和高应力区内的巷道变形严重。地应力场的分布特征分析和应力区的划分对红庆梁煤矿及类似条件矿井的采掘部署和支护设计具有重要作用。移动阅读      

构造应力分析及其工程意义

通过西石门铁矿山和新城金矿山两种不同构造的应力分析，结合地就实测结果，认为构造应力分析的研究方法是能正确掌握地应力分布规律的有效方法和途径。构造应力分析了可以将实侧“点”应力转换为“场”应力，可以提高地应力测量的可信度，可以充分利用工程地质资料进行了构造应力分析，节省测量地应力的经费。     

正交各向异性岩体钻孔周围应力分布的应力变分法分析

利用孔径变形法和孔壁应变法测量地应力必然涉及到钻孔周围岩体应力的分布规律,由于各向异性岩体孔周应力的分布复杂,很难用求解偏微分方程的方法得到应力分布的解析表达式,而应力分布又影响着地应力分析结果的准确性。通过构造应力函数,采用应力变分法对钻孔周围的应力进行求解,为准确分析各向异性岩体的地应力提供理论基础。     

现今地应力场特征综合评价技术在川西XC气田深层中的应用

针对川西XC气田须家河组低孔低渗透致密砂岩储层,主要研究其现今地应力场纵横向分布规律及其地质影响因素。根据水力压裂和测井资料综合计算现今地应力大小,以压裂资料结果来对测井计算值进行校正,并对测井地应力计算模型中的关键参数进行深入研究,以进一步确定出单井的地应力剖面以及各主力砂组的地应力分布。研究结果表明,该区须二段的现今地应力状态为SHSvSh,各主力砂组最大水平主应力均值在153 MPa~173 MPa之间,最小水平主应力均值在102 MPa~111 MPa之间;各水平地应力值随深度的增加而变大,与深度之间有较好的线性相关关系;最大水平主应力方向NE80°~100°,主体方位与区域构造应力作用主方向一致。区域上,构造高部位的地应力值相对较低,向翼部逐渐增大,而在断层位置的地应力值也相对低。研究区现今地应力场分布受构造形态和断层的影响较大,特别是断层的应力扩散及端部应力集中效应影响了地应力场的正常分布,使地应力值和方向发生局部变化。     

川西孝泉—丰谷地区须二段深层致密砂岩储层地应力大小评价方法及其工程应用

【研究目的 】川西坳陷孝泉—丰谷地区须二段砂岩气藏的勘探开发潜力巨大,但该地区埋藏较深且构造复杂、断缝系统多期叠加,使得地应力频繁变化,制约了该区井位轨迹设计与压裂改造的有效实施,故需对该区地应力大小进行精细评价,为工程开发提供建议从而提高产能。【研究方法 】基于岩石力学、声发射实验及差应变分析等实验测试方法,并结合常规测井、特殊测井及水力压裂等资料分析,优选了适应于深层块状均质致密砂岩储层的地应力大小实验测试方法,并在单点地应力大小准确评价的基础之上,构建了研究区分构造变形单元分层的单井地应力大小连续测井解释模型,查明了纵向上地应力大小变化结构类型及分布规律。【研究结果 】研究表明差应变分析法计算的地应力大小精确度最高,为更能够准确表征深层均质块状致密砂岩地应力大小的实验方法。测试结果显示须二段属于Ⅲ类地应力类型,处于走滑应力状态,存在部分逆冲挤压应力状态;在井点测试的基础上,形成了基于井壁影像反演的地应力大小评价技术;地应力大小结构变化在纵向上分为5种类型,其中南北向（SN）三级以上断层和南北向（SN）褶皱或北东东向（NEE）褶皱变形的高部位以低低高（LLH）型和低应力（LC）型为...     

徐家围子断陷深层火石岭组致密火山岩储层地应力分布规律研究

徐家围子断陷位于松辽盆地北部,其深层中生代火石岭组为致密火山岩气藏,天然裂缝发育,地应力分布非均质性强。结合诱导裂缝法与井径崩落法进行单井现今地应力方向分析,利用声波测井法计算现今地应力大小的纵向分布。依据火石岭组构造顶底面图、火山岩相组及断层分布特征建立非均质三维地质模型;在动、静态岩石物理参数拟合校正的基础上,结合实验测试及已有研究成果,确定不同岩相组和断层岩石物理参数,建立三维力学模型;利用Ansys有限元数值模拟软件建立火石岭组三维数学模型并进行相关运算获得三维现今地应力分布模型。计算结果表明在火石岭组地层中,水平最大主应力方向主要为东西向,应力值范围在86~110 MPa;水平最小主应力方向主要为南北向,应力值范围在67~84 MPa。分析模拟结果可知火山岩相、断层和构造起伏三者对火石岭组现今地应力分布影响较大。其中水平主应力的方向主要受断层和近火山口相分布的影响,而水平主应力的大小则是受三者综合作用。在构造低部位,近火山口相组发育处,断层上盘及断层端部皆为主应力的集中区域。依据现今地应力研究成果可为徐家围子断陷下一步开发井网部署、压裂改造方案和水平井的设计以及注水管理提供重要指导。      

对“沉积盆地古构造应力场,超压体系与油气运聚”一文的商榷

该文就《复式油气田》刊出的“沉积盆地古构造应力场,超压体系与油气运聚”一文中构造应力与地应力的区别与联系,构造应力、总地应力《有效地应力》与构造形变的关系以及油气运移与地应力或构造应力的关系等问题发表了不同意见。认为“沉积盆地古构造应力场,超压体系与油气运聚”一文中的“构造应力”实质是“地应力”,地应力才是地壳作用在岩体上诸种应力的总和,而构造应力只是构成地应力的诸子应力之一。有效地应力张量是构造     

黔南地区~3 km油气深孔地应力测量与构造应力场分析

地应力大小和方向信息是非常规油气勘探开发及区域构造应力场特征分析的重要基础数据。为了解黔南紫云地区的现今地应力状态,采用基于钻孔岩心的非弹性应变恢复(ASR)地应力测量方法,获取了紫云地区2877～2985 m石炭系打屋坝组地层的地应力信息,分析了区域构造应力场特征,探讨了油气保存条件。结果表明:(1)黔南紫云地区近3 km处石炭纪地层现今地应力状态表现为以垂向应力为主的应力环境,测点处最大水平主应力方向近SN向。(2)紫云地区近3 km处岩心实测最大水平主应力方向与燕山早期古构造应力场最大主应力方向大致相同,一定程度上反映了燕山末期—喜马拉雅运动对次生油气藏的改造程度较小,有利于黔南坳陷内部油气藏的保存。     

再议构造应力与地应力的区别关系

构造应力与地应力是由相互有密切关系然而性质上完全不同的两种事物。该文阐述了构造应力与地应力的区别,各自的特点及相互关系,重申地应力是包括的构造应力,静岩应力,流体压力等多种子应力叠加的总和,而构尖力只是构造导应力的子应力之一。强调构造表变是地应力状态与岩石形变条件的相对关系所直接决定的,构造应力则是通过改变地应力来间接决定的构造形变的。     

大伙房水库输水隧洞地应力场特征

为了解大伙房水库输水隧洞地应力场分布对洞室围岩稳定性的影响,采用地质力学方法研究了该区构造形迹特征,阐明了地应力场演化特征,首次将应力场演化划分为4个期次,并结合实测地应力数据建立了工程区地应力场分布模型。结果表明该区是以水平残余构造应力为主的中应力区,最大水平主应力方向为近EW,与洞轴线夹角为39°~46°,对围岩稳定性影响较大。     

前陆冲断构造带地应力响应特征及其对油气分布的影响

我国中西部地区前陆盆地山前逆冲构造带挤压应力异常强烈.强烈的构造应力不仅改变了储层的性质, 而且还直接控制着油气的聚集和分布.研究发现, 泥岩对地应力的响应十分灵敏, 通过泥岩的测井响应可建立对地应力进行定量评价的方法, 计算结果与实验结果进行了对比, 表明该方法具有较好的可靠性.在对单井地应力分析的基础上, 确定了地应力的分布, 研究了地应力对储层物性的影响, 并分析了地应力与构造样式的关系, 为前陆盆地山前构造带的油气勘探与评价提供了新的思路与方法.      

沈阳红菱煤矿地应力测量

为了了解红菱煤矿地应力状态和分布特征, 采用空芯包体应力解除法进行了地应力实测工作, 获得了该矿区3个水平3个测点的三维地应力状态。实测表明:该区地应力以水平构造压应力为主导, 三个测点的最大主应力均为NNE向, 最大主应力在18.32~21.5MPa之间, 最大主应力的大小是随深度的增加而增加的。中间主应力为铅直应力, 在13.1~14.79MPa之间。最小主应力在9.54~13.08MPa之间。测量结果可用于本矿区的生产设计, 并作为煤与瓦斯突出等矿山灾害评价的参考资料。      

前陆冲断带构造应力场与裂缝发育关系

针对前陆冲断带地层裂缝预测难的现状, 在选择适合于研究区破裂准则的基础上, 确立了造缝时期古地应力和现今地应力与裂缝参数之间的关系; 通过构造特征研究确定了造缝时期古地应力的性质和方向, 用断层和裂缝走向统计法、声速法、水力压裂法和声发射法计算了现今地应力的方向和大小; 将古、今地应力场的数值模拟结果代入到裂缝参数计算模型中, 计算出了乌夏前陆冲断带二叠系火山岩-沉积岩混杂地层裂缝的开度、密度、孔隙度和渗透率, 并分析了分布趋势。研究表明, 构造应力和岩性对裂缝发育起决定性作用, 构造应力差异大的地区容易产生裂缝, 且裂缝各项参数较大; 靠近主断层的构造高部位裂缝发育程度较高; 凝灰质和泥质含量越大, 粒度越细, 裂缝越发育。      

鄂尔多斯盆地合水地区长6致密砂岩储层现今地应力分布特征及其开发建议

致密油藏物性差,非均质性强,现今地应力分布特征影响着致密油藏钻井施工、 井网部署、 压裂改造和注水管理等方面.文章根据微地震监测法分析了鄂尔多斯盆地合水地区长6储层单井现今地应力的方向,利用水力压裂资料分析了研究区单井现今地应力大小.在单井现今应力分析的基础上,结合合水地区长6储层构造、沉积、岩相特点建立了三维非均质地...     

深部三维地应力实测与巷道稳定性研究

原始地应力是地下工程围岩稳定与支护结构设计的一个基本参数。在唐口煤矿井下回风石门、西翼辅助运输石门等不同构造部位的3个测点采用空心包体应力解除法进行了现场地应力的实测工作,测点的埋深达1 024～1 030 m。详细介绍了三维地应力及其主应力的计算原理,并根据矿区实测地应力资料,分析了矿井地应力大小、方向变化和分布特征,进而获得了该矿区地应力的定性及定量资料,初步分析了地应力对巷道稳定性的影响,为巷道的合理支护结构设计提供了可靠依据。     

成兰铁路地应力测量与构造应力场分布规律研究

成兰铁路位于青藏高原东部边缘高山峡谷区,由于印度板块与欧亚板块碰撞,区域内构造变形强烈,构造应力场十分复杂。为研究成兰铁路工程区地应力分布规律及断层稳定性,在铁路沿线茂县、松潘县以及宕昌县境内4个深孔水压致裂地应力测量基础上,获得了不同位置区域地应力实测值的大小和方向,并建立工程区应力参数随深度分布规律。分析表明:工程区应力随深度变化呈现出较好的线性关系,在测试深度范围内,水平应力普遍高于垂直主应力,地应力值总体上属于中—高地应力级别,在750 m深度内,最大水平主应力达25 MPa,反映出工程区构造应力占主导地位,侧压系数随深度呈缓慢衰减趋势。成兰铁路在不同构造单元上最大水平主应力方向有所不同,在东昆仑断裂以北甘南块体内,最大水平主应力为北北东向,在东昆仑断裂以南川青块体内最大水平主应力为北西向。根据实测的地应力数据并结合库伦滑动摩擦准则,对工程区内的断层稳定性进行了分析。文中取得的认识对成兰铁路工程区的构造应力场、断裂活动性的研究以及隧道工程的建设具有重要的参考意义。     

鄂尔多斯地块西南缘宁夏固原地区原位地应力测量结果及其成因

鄂尔多斯地块西南缘新构造活动强烈、地震频发,具有复杂多样的构造变形模式和活动特征。为了解鄂尔多斯地块西南缘地壳浅部地应力分布规律及断层稳定性,利用宁夏固原地区的水压致裂地应力测量数据,结合其他实测及震源机制解资料,分析了鄂尔多斯地块西南缘构造应力场特征。结果表明:①研究区2个钻孔的主应力关系整体表现为SHSvSh,水平应力起主导作用,属于走滑型应力状态,钻孔附近最大水平主应力方位平均为N59°W,与震源机制解获得的青藏高原东北缘主压应力方位有差异,推断鄂尔多斯地块西南缘现今NWW向走滑剪切应力环境的形成可能主要受到海原断裂带和六盘山断裂带的影响,应为局部构造和区域构造应力场共同作用的结果。②利用Mohr-Coulomb准则及Byerlee定律,摩擦系数取0.6～1.0,对研究区的现今地应力状态分析后发现,鄂尔多斯地块西南缘海原断裂带和六盘山断裂带的地应力大小未达到地壳浅部断层产生滑动失稳的临界条件,处于较稳定的应力状态。该研究成果为鄂尔多斯地块关键构造部位的断裂活动性分析和地质环境安全评价提供了参考依据。