弥渡数字化气汞前兆异常分析

弥渡地器台经过多次试验,在2011年11月改进了弥渡自流井脱气集气装置。该装置在弥渡地下流体观测井使用后,脱气效果明显,弥渡地下流体前兆信息获取能力得到较大提高。本文选取改进脱气集气装置后的弥渡数字化气汞资料,对2012年以来云南省内发生的几次中强地震进行了分析、研究。     

地下流体气汞观测的储气装置

针对地下流体汞观测仪的主动采样、脱气方式,设计了满足主动脱气条件的储气装置。以储气装置气囊内气压稳定性为指标,开展储气装置匹配ATG-6138M型痕量汞在线分析仪和自然吸气鼓泡脱气装置的气汞观测实验。结果表明,储气装置能保证被测气体及时置换,维持整套气汞观测系统动态稳定,具有较好的兼容性。     

地下流体台网数字化气体观测新型脱气-集气装置的研制与应用

脱气-集气装置是地震地下流体溶解气和逸出气浓度连续观测系统中必不可少的重要技术环节,装置的脱气效率和稳定性直接影响观测数据质量。根据我国地下流体观测井(泉)水位类型、水温、矿化度、流量等特征,新研制了5种脱气-集气装置,包括大流量低矿化度、小流量低矿化度、小流量高矿化度、真空脱气以及静水位井脱气-集气装置,并分别在甘肃成县台、四川姑咱海子泉、安徽庐江台、甘肃武山台、云南下关井和云南德宏芒邦井等多个台站进行了实验观测,结果表明新型脱气-集气装置基本解决了地下流体观测系统中老式脱气-集气装置易堵塞、脱气率低、脱气量不稳定等问题。     

姑咱海子泉气氡脱气技术系统改造效能分析

使用姑咱海子泉气氡观测数据,分析在不同脱气—集气（溅落式和自吸式）装置下观测数据的地震前兆异常反映。溅落式脱气装置在脱气过程中无空气混入,脱气效率较低,但地震前气氡观测异常明显;自吸式脱气装置在脱气过程中有大量空气混入,脱气效率相对较高,在地震前气氡异常不明显。分析认为：①空气混入起到稀释作用,致使气氡含量降低;②脱气装置前放置恒水位槽,将地震前泉水深部自然逸出气体释放,造成异常信息减少。     

弥渡井脱气集气装置的研制

弥渡地震台经过多次试验,设计制作了自流井脱气集气装置。该装置在弥渡地下流体观测井使用后,通过对安装前后弥渡地下流体观测数据的对比分析认为:该装置脱气效果明显优于原来的装置,气量充足,气氡、气汞测值升高,地下流体前兆信息获取能力得到较大提高;并且解决了同一观测井,化学量观测严重影响物理量观测的问题。     

断层土壤气采气率对气氡观测结果影响的实验研究

地震前兆观测是地震预报的基础。地震流体前兆观测在水资源过度开采的形势下,发展断层土壤气观测成为必然趋势。但地下流体观测技术规范未给出断层土壤气观测的集气-采气装置及采气条件的具体参数,而这些参数正是影响观测结果的重要因素。因此,本文对断层土壤气气氡观测的采气条件进行了实验研究及分析。结果表明,当日采气量一定时,集气室体积的大小对观测结果有较大影响。运用"采气率"这个概念来定量衡量断层土壤气观测装置系统的实用效果。集气室有效体积的大小应根据日采气量的多少来确定,采气量越大,集气室有效体积应越大,结合地震前兆观测实际,采气率应接近于1。本文实验研究结果对规范断层土壤气气氡观测提供了科学依据,也可供其它气体观测参考。     

濮阳地震台断层土壤气采气率对气氡观测结果影响的探讨

地震流体观测在水资源过度开采的形势下,发展断层土壤气观测成为必然趋势.介绍了濮阳台土壤气氡观测的集气、导气装置,对濮阳台土壤气氡模拟观测及数字化观测结果进行分析.模拟观测与数字化观测结果有较大差异,分析产生差异的原因.提出"采气率"这个概念来定量衡量断层土壤气氡观测系统的实用效果.模拟观测和数字化观测结果与"采气率"有较好的对应关系,观测结果表明,集气室体积过大,会造成"采气率"太低,使观测结果偏低,气氡观测结果不适合进行地震前兆观测.在实际工作中, 要通过实验确定采气率的大小,设计合理的集气、导气装置,提高观测质量.     

水合物层下伏游离气渗漏过程的数值模拟及实例分析

海洋环境中天然气水合物层是理想的毛细管封闭层,游离气被抑制在水合物层下,游离气层的气体压力随气体聚集和气层厚度的增加而升高,当气压超过封闭层的毛细管力时,游离气会克服毛细管进入压力、刺入上伏封闭层孔隙空间,毛细管封闭作用随之消失,从而形成水合物下伏游离气向海底的渗漏.通过对该过程进行的数值模拟计算表明：渗漏气体是以活塞式驱动上伏沉积层中的孔隙水向海底排出,水合物稳定带内流体渗漏速度随水流柱高度的减小而增加,当水流阻抗大于相应沉积层段的静岩压力时,沉积层将转变为流沙,流沙沉积被海流移除后便在海底留下凹陷麻坑.麻坑形成后流体运移通道演化为气体通道,气体快速排放.麻坑深度主要取决于游离气层的厚度和水合物封闭层（底界）的深度,而与沉积层的渗透率无关.麻坑深度一定程度上指示了渗漏前水合物层下伏游离气层的资源量.对布莱克海台海底麻坑深度的数值模拟计算表明,形成4 m深的海底麻坑需要至少22 m厚的游离气层.     

新型通用气氡脱气装置研制及应用

根据水流在一定的落差下撞击水体会产生大量气泡的原理,研制出一种新型气氡脱气装置。该装置相继在青海省德令哈台和湟源台进行试验,解决了极低水温(最低达3℃)井泉的脱气稳定性问题,对于极小流量(最小达0.06L/s)的麻尼台泉点,首次使用仪器自带气泵抽气的办法并取得成功。试验完成后,推广应用到共和、格尔木、祁连及西宁4个台站,经过3个多月至2年的时间检验,上述6个台站的观测结果连续、准确、可靠,攻克了困扰我国地下流体气氡观测几十年来存在的脱气装置稳定性难题。该装置具有通用性,适合在全国范围内推广,还可以尝试作为气汞、氦气等气体观测的脱气装置使用。     

压电晶体吸附检测器及其在断层气测量中的应用

结合断层气测量，对压电晶体吸附检测器检测气体浓度的基本原理、测量装置、石英晶片选择、测量气室构型、气体进样方式、化学涂层物质的选择、涂层的制备、载气的选择、水汽及其它气体的干扰影响及消除等作了较详尽的论述，并简略介绍了目前利用压电晶体吸附检测器实现气体测量的气体种类、所用涂层物质、干扰情况及所能达到的精度。指出压电晶体吸附检测器具有灵敏度高，气体选择性好，装置简单，易于实现现场连续监测等优点，将其     

GEOCHEMICAL CHARACTERISTICS OF TECTONIC GAS IN HUTUBI UNDERGROUND GAS STORAGE

The migrating and enriching of fault gas during dynamic load-unload process are important indexes to evaluate the stress state and tectonic activity of underground medium. The Hutubi underground gas storage provides a natural experiment site for the analysis of the relationship between the gas geochemistry and the stress-strain status. In this paper, the soil gas concentrations of Rn, CO₂, Hg and H₂ during the gas injection in the Hutubi underground gas storage were analyzed. The results show that the soil gas contents and changing trend are close to the background value in the non-reservoir area and fault zone, which may reveal the weak activity of the fault. Significantly higher concentrations of soil gas H₂ and Hg are observed in the gas storage area, where H₂ maximum reaches 5.551×10^-4 and Hg maximum reaches 53ng/m³. Moreover, the abnormal soil gas H₂ and Hg measurement locations are more consistent. The variation trends of soil gas Hg, H₂, Rn, and CO₂may be related to the different gas generation and response mechanisms. The concentrations of soil gas H₂ and Hg are sensitive to the variation of pressure and the development of cracks in the underground gas storage, and they can reveal gas injection's effect on fault activity. This study provides a new basis for analyzing the influence of gas injection and withdrawal in Hutubi underground gas storage on fault activity.     

河北省怀4井氦气观测集气装置改造

怀4井氦气观测初始采用井口至水面的井管静空间获取气体,氦气测值随水位发生变化,且井管静空间大,新旧气体易混合,进入测氦仪传感器的新鲜气体比例小,测值稳定,一些应力场作用信息被掩盖。为此,将不锈钢杯集气漏斗悬于水面上2 m处收集观测井自然逸出气,新鲜的逸出气及时有效地进入测氦仪传感器,有效避免水位涨落影响,观测数据有明显变化,观测效果较理想。     

盘一井气氡新型脱气装置应用实验研究

在盘一井数字化气氡观测过程中,脱气装置经过两次改进,但出现的各种干扰因素无法得到有效解决,应用效果一般。为了减少脱气装置对气氡观测的干扰,提高观测数据质量,盘锦台改进制作了新型喷射负压式脱气装置,经过近7个月的试验研究,有效地减少脱气装置在气氡观测中的干扰,解决了氡观测脱气装置稳定性难题,这也进一步提高了气氡观测数据的内在质量。可为国内地震台站观测(水质矿化度高的观测井口)提供脱气装置制作、观测经验,具有一定的推广应用价值。     

不同形式的断层土壤气集气装置对气氡观测结果影响的实验研究

任何一项观测都要在一定的条件下进行,不同的观测条件会产生不同的观测结果。在断层土壤气实际观测中,由于观测装置的集气室安装方式不同形成了不同形式的集气装置,而不同形式的集气装置会对气氡观测结果产生不同影响。本文就不同形式的断层土壤气集气装置对气氡观测结果的影响进行了实验研究。结果表明,集气室滞留体积对观测结果影响较大,集气室不可保留滞留体积,应控制导气管的长度和粗细,尽量减少导气管产生的滞留体积对观测结果造成影响。集气室死体积对观测结果影响不大,可保留集气室死体积。模拟观测和数字化观测应使用不同模式的集气装置。     

河南新郑—太康断裂东段土壤气体地球化学特征

土壤气浓度测量能够揭示断裂位置和活动特征。 由于河南新郑—太康断裂北西向隐伏断裂带空间定位精度有待提高, 以及2016年5月该区出现地下逸出气异常的宏观现象, 在太康县西近垂直于断裂走向布设了一条长约13 km的NE—NNE走向的地球化学观测剖面, 用于分析隐伏断层浅层位置及其与地下逸出气宏观异常的关系。 观测结果表明: 该剖面的异常段与该区浅层地震勘探显示的断裂带地表出露位置相吻合, 其中Rn体积活度和H₂、 CO₂浓度异常揭示出南段有4条断层, 北段有2条断层, 且均具有高角度特征, 南段的CO₂浓度异常区与地下逸出气宏观异常位置相符, 但代表构造特征的Rn体积活度和H₂浓度没有出现异常, 认为与构造关系不密切。     

宁波ZK03井气氡、气汞脱气装置改造试验

宁波台ZK03井气氡仪在2017年12月更新为BG2015测氡仪,2018年12月又增上ATG6138M痕量汞仪,两套仪器采用同一脱气装置,记录显示采用原系统气氡仪、气汞仪数据离散度大,分析原因是一方面该井流量逐年降低使原脱气装置显现弊端,由于设计缺陷集气室进水量小造成原出水口不能实现水封空气出现跑气现象;另一方面ATG6138M痕量汞仪设计有定时吸气功能,原装置液面与脱气口间距小,部分水汽吸入仪器,引起仪器工作不稳定。为此,该台进行针对性设计改造,监测数据显示此次改造解决了原脱气装置缺陷,取得良好的效果。     

断层土壤气CO2含量快速测定法关键问题探讨

为了提高断层土壤气CO2含量观测数据的映震效能,从测点选择、装置布设、观测方法、辅助测项4个方面对断层土壤气CO2含量快速测定法的关键问题做了全面研究,得出结论：（1）断层土壤气CO2含量测点应选择在活动断层破裂带上或紧邻破裂带的敏感地带,在测点选择时应结合地质资料和钻孔资料对预选址的地下岩石结构及其破裂程度进行研究或有效探测,不宜仅为了观测方便在现有地震台站随便选址;（2）断层土壤气CO2含量快速测定法的装置要尽可能布设得深人地下,至少应使测定孔深度超过地表以下0．5m,最好能够选择深人地表以下2．0m以上的深度,以尽量减少或不受地表生物层的影响,但在装置布设时也要充分考虑地下水位的变化情况;（3）在使用断层土壤气CO2含量快速测定法观测CO2含量变化的过程中应努力消除人为因素的影响,避免主观随意性,特别是应将CO2含量快速测定管放置到靠近测定孔的孔底位置,快速测定管底部开口应尽量保持一致且要使开口口径最大化,避免快速测定管触底;（4）测定孔内温度与断层土壤气CO2含量变化呈正相关,降雨量对断层土壤气CO2含量测值有负面的影响,同步进行测定孔内温度和降雨量辅助观测是必须的。鉴于气压变化与断层土壤气CO2含量变化有较强的负相关,建议在机理上进一步研究其影响,同时还应引入湿度作为断层土壤气CO2含量观测的辅助测项。     

海原县西安乡机井喷吸气异常机理初探

2003年4月24日,海原县西安乡上堡子村机井出现了强烈的喷、吸气现象和其它异常现象。经调查落实和分析研究,初步认为:由于此前该地进行了长期大量抽水,造成地下水位下降,形成了裂隙和空洞,在地下水位恢复、气压变化等因素耦合作用下,造成机井出现了水位大幅度升高和喷、吸气等异常现象,排除了是地震前兆异常的可能。