对大庆油田人工控震实验的分析

本文从 Byerlee 定律出发,对大庆油田的人工控震实验进行了分析和讨论。得出,孔隙压力的大小对微震的发生有控制作用,注水一旦超过临界注水压力,应力条件满足断层相对滑动条件,微震频度将增加。大庆油田的断层运动复活,是高压注水的结果。目前,大庆油田的断层活动可能以走滑错动为主。在注水压力不超过80巴时,不会发生断层相对滑动,套管变形速度将会大幅度降低,该结果和大庆油田的控震实验及多年的观测结果比较一致。     

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     

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。     

对扶余油田套管变形的几点看法

我们利用扶余油田的压裂资料,分析了该油田应力场的特点,探讨了油田套管变形的原因.认为该区以水平压应力作用为主.由于高压注水,有效法向应力降低,引起地层间的相对滑动,造成套管变形.主要的套管变形是由于地层沿水平间断面--AB 界面的滑动造成的.通过控制注入压力和注水方式可以降低 AB 界面中的空隙压力,使界面上的法向应力有所恢复,降低套管变形的速率.      

用油田井斜资料分析构造应力场及地质构造(英文)

本文介绍了用井斜资料分析构造应力场,获得水平主应力方向及地质构造的方法。该方法经济、精确,很易广泛使用。 作者用这种方法,分析了东北区松辽平原应力场,其最大主压应力方向为近东西向。历史上,大庆油田油层上部(1200米以上)受引张应力作用,以倾向滑动为主。扶余油田油层上部(400米以上)以走向滑动为主。此结果与由其它方法得出的结果大体一致。 近代和古代相比,水平主应力方向仅有很小的差异,应力场方向基本上是稳定的。     

断层位错引起的应力场变动与地震危险性预测

断层运动引起的应力场影响相邻断层的稳定性, 研究断层相互作用与地震危险性预测有密切关系。按弹性位错理论计算半无限弹性介质中矩形断层错动产生的应力场, 结果表明, 在中国西南与华北地区, 多数后继大地震发生在剪应力Sxy增大和正应力Syy减小区。地震发生概率的增益与作用于断层上的应力增量呈函数关系, 剪应力增加和正应力减少可引起地震触发。定义地震触发活化系数At表示地震活动度变化, At值空间扫描有助于确定具体的危险地点。最后讨论了大范围相互作用问题。      

2011年日本9.0级地震前后应力场变化

通过对2011年日本9.0级地震前后不同时段震源机制解进行分析,利用FMSI震源机制反演法求解,得到此次地震前后内陆地区的应力场。研究发现,此次地震发生前,应力场比较均衡稳定,挤压应力接近水平向,而拉张应力比较复杂,方向不确定,表明该地区的地震以逆断层和走滑为主。地震发生后,日本东北地区东南部应力场变得不太稳定,该地区地震以正断层为主,最小挤压应力由垂向转变为水平向。此研究结果可以用来分析该地区地震地质背景和断层形成条件,对地球动力环境研究具有一定参考意义。     

汶川M_W7.9和集集M_W7.6地震前应力场转换现象及其可能的前兆意义

2008年四川汶川MW7.9地震和1999年台湾集集MW7.6地震均为挤压推覆构造环境条件下发生的板内逆断层型地震。本文对比分析了两次地震前的CMT解、震区附近的中小地震震源机制解及其反演的应力场可知,集集地震主震震源机制解与用台湾内陆中西部的CMT解反演得到逆断层类型构造应力场吻合,而震区附近中小地震具有随机发生的性质,反演得到了震前与构造应力场不一致的走向滑动类型的局部应力场,但当局部应力场变化到与构造应力场一致时,数月后发生主震;同样,用青藏高原东部的CMT解震源机制反演得到走向滑动类型的构造应力场,逆冲类型的汶川主震与构造应力场的压应力轴吻合,震区附近中小地震反演得到了与构造应力场一致的区域应力场,但震前局部应力场变化为逆冲类型应力场一致时,随即发生主震。说明逆断层型主震区附近随着震源区应力积累,在震前会出现相似的应力场转换现象,当最终转换到与发生主震的应力状态一致时,表明震源区附近应力已达到相当高的应力水平,是发生大地震的征兆,应引起进一步的关注。     

区域应力状态与断层的相互作用:韩国东南部钻孔现场应力与地震震源机制的互补分析

为了了解区域现今应力状态及其与断层群体之间的关系,我们用两组不同的数据(岩土工程的现场应力数据和地震震源机制解)来描述朝鲜半岛东南部地区的现今应力张量特征。两组数据都给出了相似的结果,即主压应力方向为NEE-SWW向,这与亚欧板块东部一级构造应力分区的构造主应力方向是一致的。经过对现场应力数据以及震源机制反演的更多严格分析可知,现今应力场在方向和大小上呈现出有规律的不均匀性,而这种不均匀性可能是由于断层组的影响引起的。在地壳浅部开展现场应力测量时,一般最大最小水平主应力随空间位置变化,且与垂直主应力正交。研究显示现场应力量值与区域断层逆相关。这表明由于断层活动而产生的应力释放可能是导致区域内低应力区的主要因素之一。为了证实这一推论,我们根据现今应力场仔细调查了新近活动过的第四纪断层的产状。在这一给定的应力条件下,断层滑移面上剪应力与主应力的高比值表明大部分断层位于优势滑移方向,这意味着可能是断层在维持着现在的应力场。当代的地震分布显示低应力区地震活动性密度较大,表明相应区域内的断层强度可能受现今应力状态影响处于摩擦极限状态。这也许告诉我们断层强度的不均匀性导致了区域应力状态的不均匀性。     

水力压裂求地应力在大庆油田的应用

本文把水力压裂施工曲线求地应力的原理和方法运用到大庆油田开发中去。研究了注水开发油田中地应力的变化。这时减少套管损坏,降低断层活动,确定合理的保持地层压力界限,判断压裂裂缝类型,有一定的实际意义。     

加拿大西部水压致裂引起的断层活化

加拿大西部大部分由注水活动引起的地震,据推断是水压致裂引起的;但美国中西部,大量盐水处理则是主要触发因素。基于模板的地震目录(目录来自一个地震活跃的加拿大页岩区)与4个月区间的详尽注水数据,表明地震在时间和空间上都紧密地集中于水压致裂点附近。最大事件(矩震级MW3.9)发生在注水的几周后,位于一条似乎从注水区延伸到结晶基底的断层上。地震活动的模式表明,作业期间的应力变化可使断层活化,滑动的偏移距离1km,而水压致裂使断层增压会产生持续数月的幕式地震活动。     

乌鲁木齐地区活动断层滑动与现代构造应力场

通过对乌鲁木齐地区大量活动断层擦痕的测量，利用由断层滑动资料反演构造应力张量的计算方法，获得研究区5个测点的构造应力张量数据，并通过与由震源机制解资料求得的该地区平均应力场结果的对比，获得了研究区现代构造应力场特征：区域现代构造应力场以水平挤压为主，最大主压应力方向（σ1）为近南北向，应力结构以逆断型为主。     

16-20世纪华北构造应力场的可能变动

通过研究16——17世纪华北4个特大地震的地表断层,重建应力场.其中3个是倾滑正断层,最大主应力是垂直向的,最小主应力是 NW-SE 向近水平引张应力;另一个是包含逆冲和倾滑事件的复杂断层.上述特点与现代应力场迥然不同,这表明从16世纪以来华北应力场曾发生重大变动,主应力轴旋转约90度.在16——17世纪,华北断陷盆地地幔上涌隆起导至引张应力场和一系列特大地震.     

地震断层带破碎非均匀程度研究——以新马德里地震带Reelfoot断层为例

地震断裂带深部破碎的非均匀程度对于该地震断裂带滑动特性至关重要,而对于地震断裂带深部的破碎非均匀程度研究是目前地震地质比较薄弱的环节.本研究以美国新马德里地震带的Reelfoot断层为例,采用震源机制求解应力场的方法来揭示断层的破碎程度.首先采用小震位置拟合出地震断裂的几何形态,然后沿断裂走向,利用中微震震源机制求解非均匀应力场的应力形因子R值和应力方向,并分析了应力形因子在空间的不均匀性,得到如下结论：（1）Reelfoot断层受到近水平方向上的NEE-SWW向挤压应力作用为主,而断层中部张应力轴方位出现较大的随机性,表明断层中部的构造应力得到较为充分的释放,介质松散度和破碎程度较高;（2）Reelfoot断层两端张应力轴接近垂直方向,跟周围的逆冲型应力场一致,表明断层端部的破碎程度相对较低,能够承担加载于其上的构造应力;（3）Reelfoot断裂带的非均匀应力方向和应力形因子表现为由断层中部向两端逐渐过渡的结果,表明了应力场反演结果的连续性.本研究提供了揭示断层破碎程度的一种研究思路,并且实例结果对进一步研究该区域的断层活动特性和地震动力学过程有一定的参考意义.

     

利用小震震源机制解研究汶川地震后龙门山断裂带中段应力场时空演化

利用川西流动地震台阵观测资料,求解汶川地震后发生在龙门山断裂带中段地区的余震震源机制解,反演了相应的应力场,得到了应力场的时空演化特征。结果显示,小震震源机制以逆冲为主并含有一定数量的走滑和正断型地震,逆冲型地震的比重随时间明显增加。震源机制类型的空间分布与断层深部展布及区域速度结构具有相关性。应力张量反演结果显示早期余震各分区水平最大主压应力S_H方位主要分布在近EW—NWW范围内,沿小鱼洞—理县方向余震分支地壳浅部主压应力则沿NE-SW向,表明震后早期应力场主要受主震破裂传播引起的动态应力影响,S_H方位与破裂面特征密切相关。应力张量随时间的变化显示深部应力结构由逆冲、走滑混合向纯逆冲转变,表明深部区域通过走滑型地震来平衡初期应力释放造成的局部库仑应力,并逐渐恢复到接近背景应力场,浅部应力变化追随深部变化特征,显示出在时间上的滞后。     

倾向断层中的地震：对称性被破坏的效应

对倾向断层中地城的动力学模拟表明,不对称的近源地面运动是由这类断层不对称的几何形态引起的。在初始应力大小相同的情况下,逆（冲）断层引起的地面运动要比正断层 引起的地面运动大２倍或更多。无论是在逆（冲）断层还是正断层引起的地震中,上盘的运动都比下盘的大。地震产生的应力场与地球自由表面的相互作用导致了与时间相关的正应力的立生,从而造成了正断层与逆（冲）断层之间的不对称性。断层上、下两盘的不对称性是由于     

北天山中东段活动断层滑动与现代构造应力场

利用北天山中段地区主要活动断裂关键构造部位测得的断层滑动数据,采用断层滑动资料反演构造应力张量的方法,确定了该区现代(最新构造变动时期)构造应力场的基本特征,结果是:应力方向表现为近南北向的挤压;应力结构以逆冲型为主,兼有走滑型。该结果与前人利用震源机制解资料反演得到的区域构造应力场的基本特征一致。两类不同应力资料反演得到的构造应力场特征具有较好的一致性,表明在一个较长的地质时期内研究区的构造应力作用比较稳定。     

任邱油田注水地震的初步研究

任邱地区历史上地震少而弱。1976年12月油田开始注水,注水前无微震记录,注水后三个月即有地震发生,随注水量增加,地震活动增强,地震活动特点是:注水量二阶差分Δ~2y_i(正值)较高后一至三个月有地震发生;Δ~2y_i大小与地震强度相关;震中分布受注水井位置控制;地震序例b位为0.65;单台初动符号及振幅比比较一致。初步研究认为:本区岩石为多孔隙岩石,断裂较多,注水使孔隙压力增大,降低了断层面上的摩擦阻力,积累的应力便以地震形式释放。     

北京黄庄-高丽营断层、八宝山断层现今活动追踪研究

综合分析了控制黄庄—高丽营断层、八宝山断层活动性的形变、重力及地磁资料，认为断层的活动以永定河断层与良乡断层之间最为显著；其活动与强震的发生密切相关；断层所在地段是地震活动引起应力场变化的敏感地区。是大同及张北地震后应力转移集中的地区。转移集中的部分应力可能以断层蠕动的形式得到缓慢释放。     

断裂构造对斜坡应力场影响的数值模拟及成灾机理研究

断裂构造及活动强度对斜坡体的应力场分布具有重要的影响。采用基于强度折减法的有限元法,分别以正断层和逆断层与斜坡体的组合关系为例,剖析了断裂构造对斜坡体应力场的影响及成灾机理,揭示了含有断层的斜坡体塑性区的贯通过程。研究表明,包含断层的斜坡体在应力分布特征及斜坡变形破坏机理方面与无断层的斜坡体有较大差别：含断层的斜坡体在坡面和断层面附近的最大主应力迹线与坡面或断层面相平行,在天然状态下,塑性区同时出现在坡脚和断层面后方,随着折减系数的增大,塑性区分别从坡脚和断层面后方向坡体深部和上部发展,直至断层面前后两个塑性区相贯通,坡体发生破坏,并且对坡体变形破坏的影响程度以逆断层最强,其次为正断层,断层不活动时较弱。