注水引起的局部构造活动及其与地震的关系

文本研究了玉门老君庙油田近年来形变隆起的成因,认为,油田注水量超过开采量而引起形变隆起和套管错断,形变隆起幅度和套管错断位置与注水量大小、构造部位有关。进而论证了超采注水造成的局部构造活动与诱发地震的关系,认为注水诱发地震需具备一定的构造条件,而老君庙油田不具备此构造条件,虽注水压力很大也不会诱发地震,乃以蠕滑形式释放了能量。     

濮阳小震集中区发震机理分析与讨论

综合小震精定位和震源机制解两方面的结果,对濮阳小震集中区小震丛集活动的发震机理进行了分析.双差定位结果显示,大部分地震震源位于聊考主干断裂上,与断层的产状吻合;5次ML≥3.5地震的震源机制显示,双力偶模型可以较好地解释观测波形,小震震源机制主要为走滑型,初动符号呈象限分布;在参考了油田地质构造背景资料后,对濮阳小震集中区中、小地震活动与油田采油作业之间是否存在注水诱发关系进行了讨论.     

濮城油田注水驱油引起的地震活动特征分析

利用孔隙压力扩散机制,分析了濮城油田注水引起的地震活动特征,获得了油田开发期不同时段的流体孔隙压力扩散特征,并分析了注水压力、注水量与诱发地震的频度、震级之间的相关性特征.研究结果表明:濮城油田与注水有关的地震活动表现出明显的分期特征,基于孔隙压力扩散过程触发机理,计算出孔隙压扩散系数在初期注水量增加时段(1980—1994年)约为0.1 m~2/s,在注水量保持稳定时段(1994—2006年)在0.12~0.16 m~2/s之间,在实施层间精细注采措施后(2007年后)约为0.05 m~2/s;濮城油田注水诱发地震的地震频度、最大震级和注水压力、累积失水量之间存在一定的相关性,其地震年频度和注水压力、累积失水量之间呈现指数相关特征,其最大震级和注水压力、累积失水量之间呈现线性相关特征.本项研究对分析解释注水诱发地震机理、定量评价注水诱发地震的危险性具有一定的参考价值.     

中国注水诱发地震的又一个实例

前言 1962—1969年美国丹佛附近军工厂深井注水、1970年日本松代的注水实验和1972年美国兰吉利油田油井注水诱发地震是广为人知的。1976年任丘油田、1985年胜利油田油井注水也诱发了地震。人们从中得出的结论是,注水与地震有着显而易见的因果关系。据调查,荣昌县安富镇华江机械厂周围发生的一系列小地震也与附近油井注水密切相关。现将情况简要介绍如下。     

四川长宁盐矿井注水诱发地震研究

根据现场调查资料、矿区地质构造资料和数字地震记录,研究了四川长宁盐矿井注水诱发的地震活动.研究发现,2006年4月前矿井注水与出水量相当,地震活动平稳;之后注水量远超过出水量,在注水量和出水量相差较大时,浅层中小地震频次急剧增加.长时间的大量注水可能渗入先存的长宁背斜内的小断裂及微裂缝带,加速附近区域微构造地层的破裂,引发了小震群活动.利用数字地震波形资料计算的Q值显示该地区地下介质较不均匀;小震精定位结果显示震源深度较浅,主要分布在2～3km;震源机制解表明,浅层地震呈正倾滑特征.这些都表现出矿井注水诱发地震活动的某些特征.     

任丘油田地质构造与注水诱发地震

本文在研究任丘油田地质构造的基础上,讨论了注水诱发地震活动特点和今后趋势。诱发地震与断裂构造、地层岩性及油田水文地质条件有密切关系,分布于特定的地质构造部位。     

自贡-隆昌地区地震重新定位及P波速度结构研究

基于2007年1月～2010年8月自贡地方数字测震台网和流动台站记录的地震观测报告,对自贡-隆昌地区开展了地震精定位和速度结构反演两方面的研究工作,并结合研究区地震活动时间序列及注水井(家33井)的加压数据,探讨了注水区域及邻区地震震源深度分布、P波速度结构特征及其与家33井加压注水的关系。定位结果显示:地震的空间丛集性更加明显,集中分布在自贡(A区)、富顺-隆昌交界(B区)及隆昌(C区)等3个区域。其中距家33井西侧约20km的A区地震呈NNE向长轴展布,震源深度主要分布在5～15km;B、C区域内的地震则沿NW向长轴展布,家33井所在的B区绝大多数地震的震源深度在2～6km,即家33井的注水层位附近,呈现由NW至SE的铲形特征,并逐渐变深;位于家33井东南方向约15km的C区,地震震源深度相对B区较深,优势深度在8～15km。分析认为,A区地震活动与家33井加压注水无关,而B、C区域的地震活动却明显受到加压注水的影响。P波速度结构显示:在3km深的注水层位附近,区域B、A之间形成了1条近NS走向的高、低波速过渡带,B区地壳介质的P波速度明显高于A区,其原因是家33井出现容腔饱和,使该区地下介质具有较高含水饱和度引起的。     

重庆荣昌诱发地震区精细速度结构及2010年M_L5.1地震序列精确定位

根据重庆市地震台网和流动地震台网记录到的天然地震资料,利用接收函数反演得到荣昌地区的精细一维速度结构。在此基础上用双差定位法对2010年9月10日重庆荣昌M_L5.1地震序列进行了精定位。结果表明,地震定位精度得到极大提高,震中分布与区域地质构造的关系更加清晰。多数地震集中在主要断层附近并呈条带状分布,震源深度集中在2km附近,与主要储藏层及注水井深度吻合,初步认为该地震序列为注水活动所诱发的构造地震活动。文中获得的精准的速度结构及地震空间分布对于进一步深入研究震区深部地质构造特征、注水诱发地震的机理等具有重要意义。     

四川自贡-隆昌地区注水诱发地震研究

基于2007年1月-2010年8月四川自贡地方数字测震台网和流动台站记录的地震观测资料,并结合注水井(家33井)的加压注水数据,研究了自贡-隆昌地区三个丛集区域(A、B、C)地震活动与家33井注水压力及注水量的相关性,同时从注水区域及邻区局部应力状态呈现的差异研究其发震机理.结果表明:家33井加压注水对其所在的B区地震活动具有明显的调控作用,负压注水阶段,注水量对地震活动的影响不大,地震活动处于较弱状态;加压注水阶段,在压力持续升高的背景下,地震活动明显增强,其频次、强度与注水量呈现较好的相关性.研究区三次4级地震震源较浅、且均为逆冲型,震源机制节面与其震中附近断层走向一致.基于大量小震震源机制解,统计获得B区震源机制节面走向和P轴方位较A区相对离散;与川东南地区已有应力场结果相比,反演获得的B区主压应力方位较A区扰动偏大,可见在统一应力场的作用下,A、B区域小震震源机制解节面走向、P轴方位及反演得到的局部区域应力场呈现出的差异,与家33井加压注水有一定的关系.     

中国四川盆地页岩气注水压裂导致断层再活化并诱发M_W4.7地震

本文对中国四川盆地最近观察到的注水诱发地震进行了及时和详细的研究,四川盆地页岩气水力压裂已经开始启动,计划在未来几年里被逐渐开采。包括传染型余震序列模型、震中重定位、13个大地震事件(MW3.5)的震源机制以及库仑破裂应力数值计算的众多证据表明,在地下2.3~3km深度范围内水力压裂短期(每个井位数月)注水过程诱发了一系列最高矩震级达MW4.7的地震。反之,这些诱发地震的出现也支持了注水诱发断层再活化的假设。本文同时讨论了此地区注水压裂为什么会诱发如此大震级地震的地质原因。由于四川盆地中水力压裂作业正如火如荼,这也将有利于地球科学、天然气公司、管理部门和学术界共同探讨显著的注水诱发地震的地区因素,以确保页岩气注水压裂可以有效进行并安全实施。     

任丘油田的开发与诱发地震

深井注水或抽水诱发地震,世界上已有先例。我国任丘高产油田,自1976年开发以来,随着注水量剧增,小震活动逐渐向油田集中与增强,如从1975～77年间,共发生4次 M_L>1的地震,而1978与1979年的地震次数较前分别增加4.3倍与9.5倍,地震波能量释放较前分别增加34.6倍与901倍。诱发地震的骤然爆发引起了国家有关部门的关注。国家地震局地球物理研究所积极协助油田部门于1980年开始组建我国第一个深井地震传输台网和培训观测人员,年底前两个台已开始试验记录。深井液面前兆监视网也相应在建设     

中国1980年水力压裂法深井测定地下应力的进展

水力压裂法是当前世界上直接测定深部地下应力唯一有效的方法。在美国兰吉里油田,曾利用深井测定了震源区1900米处的地应力。结合地震断层的产状和孔隙压力的情况,解释了诱发地震的成因,提出了控制地震的设想,此后,地下应力测量日益受到重视,目前已达5100米的深度。深井测定地下应力取决于石油开采技术的发展。我国国家地震局地球物理研究所在石油开发研究院与华北有关油田的关注及配合下,开展了地下应力与压裂裂缝方位的测定研究。     

注水诱发地震的谱振幅相关系数及视应力研究

以四川自贡和长宁两个注水地区为例,基于区域测震台网记录的数字地震波形资料和观测报告,分析注水诱发地震的谱振幅相关系数特征及其与当地加压注水数据的关系,并结合表征绝对应力水平的视应力综合分析研究自贡和长宁地区的应力状态。结果表明,自贡和长宁地区注水诱发地震的谱振幅相关系数均在高值波动,其均值分别为0.89和0.90,且变化过程与加压注水数据具有很好的相关性。分析认为加压注水对局部区域应力场产生扰动影响,使地下浅层裂隙呈优势取向排列,引发的中小地震震源机制表现出较好的相似性,但其视应力结果显示研究区域的应力水平并不高。     

注水诱发微破裂的观察

大庆油田投入开发已达25年之久。由于采用高压注水驱油,近年来地层孔隙压力普遍高于原始孔隙压力0.5～1.0MP.,从而导致断层复活,直接影响了油田的高产稳产。为寻找高压注水与断层复活的关系,大庆油田与国家地震局地球物理研究所合作进行了注水诱发微破裂的观察。 1984年7月对位于大庆油田萨尔图一号断层区的10口注水井提高注水压力,加大注水量,并在约一公里远处用井下地震仪作微破裂观察。结果发现,注水量的增加与微破裂的发生有着极好的对应关系。从而进一步证实了高压注水是断层复活的直接原因。对于诱发与控制地震而言,这是一次十分重要的现场实验。     

注水诱发地震的研究进展

研究注水诱发地震的特征、发生机理和最大可能震级等对开展诱发地震的预防、危险性评价、减灾策略制定等方面的工作具有重要意义。文章系统地梳理了国内外关于注水诱发地震研究的主要认识和分歧。结果表明：(1)诱发地震的最大可能震级由断层大小和应力状态等地质条件决定,受注水压力和累积注水量等参数的影响;(2)识别诱发地震的可靠方法取决于地震和注水之间的时空相关性,统计模型的参数以及断层活化分析等一系列证据链条;(3)当断层与流体储层之间存在水力连接时,孔隙压力扰动是诱发地震的主要发生机制,反之岩石基质体积变形引起的孔隙弹性应力变化主导了诱发地震的过程。此外,注水诱发的稳定滑动传播到断层的孕震部分、流体的化学作用和小地震级联触发效应也可能在注水诱发地震中发挥重要的作用。研究结果将为注水诱发地震机理研究和减轻破坏性诱发地震灾害提供一定的科学参考。     

深地下工程高压注水诱发地震研究进展

大量研究表明,石油、天然气等能源开采过程中的高压注水活动可以诱发有感、甚至破环性地震.本文首先调研了注水诱发地震研究的历史,并回顾了注水诱发地震研究中常用方法,进而对国内外三个典型注水诱发地震案例进行具体介绍.最后对注水诱发地震研究进行展望,认为丰富的观测资料,包括密集流动台阵的注水地震活动观测、注水活动规律、区域地质构造背景等,是注水诱发地震研究的基础;地震学、大地测量学、地质学以及地下水等学科联合研究是注水诱发地震研究的发展趋势.高压注水诱发地震的研究目的为,通过诱发地震的检测与研究,试图探索适当的注水速率过程,从而在不显著影响生产效率的同时,降低引发破坏性的地震灾害.     

一种注水诱发事件及其研究的地震学意义

近年来,在我国的部分油田普遍发生了一种井孔套管的变形和断错现象,因为它与注水特别是注水压力直接相关,所以称之为注水诱发事件。观察表明,变形套管伴有明显的轴线偏移,严重者完全错断,说明岩体发生了近水平的剪切位移。套变现象与注水压力的相关性为有效应力定律提供了一种新的野外证据,对诱发地震及流体在地震过程中的作用的研究也具有一定参考价值。     

濮阳地区油田注水引起的重力场变化与地震活动性的关系

收集了1995—2007年中原油田濮阳地区各油田的注水开采等质量迁移资料,利用图示法研究发现油田注水与区域地震活动之间存在一定联系,并定量计算了油田注水引起的重力变化量。结合重力复测资料对油田注水引起的重力场变化和该地区地震之间的关系进行了初步研究,其注采作业引起的重力场变化在±0.1～10×10-8 m.s-2之间,并随着油田中心区域的距离而衰减。     

Preliminary Study on Relationship between Gravitational Field Change Caused by Oilfieid Water Flooding and Seismicity in Puyang Area

收集了1995-2007年中原油田濮阳地区各油田的注水开采等质量迁移资料,利用图示法研究发现油田注水与区域地震活动之间存在一定联系,并定量计算了油田注水引起的重力变化量.结合重力复测资料对油田注水引起的重力场变化和该地区地震之间的关系进行了初步研究,其注采作业引起的重力场变化在土0.1～10×10-8m·s-2之间,并随着油田中心区域的距离而衰减.     

注水诱发地震的震源应力场和尾波衰减特征

利用区域性台网记录测定了任邱油田注水诱发地震的震源应力场和尾波衰减特征,结果表明地壳上层有很大水平应力,断层面解受注水井附近局部原生断层影响与华北现代应力场的优势破裂方向和错动方式有差别。地震应力降分布范围为0.2—3.0巴。平均尾波Q_0值为75,属于地壳上部沉积岩层的正常情况,发现在时间上表现出与注水量增减有关的波动。在空间上表现出震群密集区Q_0值较外围区偏低的特点