Investigation of fractured rock aquifer in South China using electrical resistivity tomography and self-potential methods

Assessment of fractured rock aquifers in many parts of the world is complicated given their strong heterogeneity. Delineation of the subsurface geological formation in the weathered terrain is essential for groundwater exploration. To achieve this goal, 2D electrical resistivity tomography(ERT) and self-potential(SP) in combination with joint profile method(JPM) and boreholes have been carried out to delineate the subsurface geological units, detect the fracture/fault zones in hard rock, monitor the groundwater flow, and estimate the groundwater reserves contained within the weathered terrain at a complex heterogeneous site of Huangbu, South Guangdong of China. The integration of resistivity images with the borehole lithology along three profiles delineates three subsurface distinct layers namely topsoil cover, weathered and unweathered layers. The incorporation of ERT and SP with JPM reveal five fractures/faults, i.e., F_1, F_2, F_3, F_4 and F_5. 2D ERT models interpret the less resistive anomalies as the fractures/faults zones, and high resistive anomalies as the fresh bedrock. The inversion program based on the smoothness-constraint is used on the resistivity field data to get more realistic three layered model. SP measurements are obtained along the same electrical profiles which provide the negative anomalies clearly indicating the groundwater preferential flow pathways along the fracture/fault zones. Hydraulic parameters namely hydraulic conductivity and transmissivity were determined to estimate the groundwater resources contained within the fractures/faults. The integrated results suggest that the fractures/faults zones are most appropriate places of drilling for groundwater exploration in the investigated area. Geophysical methods coupled with the upfront borehole data provides better understanding about the conceptual model of the subsurface geological formations. The current investigation demonstrates the importance of the integrated geophysical methods as a complementary approach for groundwater assessment in the hard rock weathered areas.     

不同渗透率油藏储层应力敏感性实验研究

为了探讨不同渗透率油藏储层应力敏感性的强弱,考虑低渗油藏储层裂缝发育的特征,利用巴西劈裂法室内实验研制含裂缝的储层物理模拟砂岩岩心,测试基质渗透率分别为18.876×10-3,234.247×10-3,540.12×10-3 μm2的均质岩心和裂缝岩心在不同有效压力下的渗透率变化,结合渗透率保持率这一表征参数来分析裂缝对储层应力敏感性的影响,对低渗油藏与中、高渗油藏储层应力敏感性的差别进行了研究。结果表明:裂缝的存在大大增强了储层的应力敏感性。裂缝性油藏储层应力敏感性与裂缝的闭合程度有关,裂缝在低有效压力范围内未完全闭合,储层应力敏感性较强;有效压力超过一定范围后,裂缝完全闭合,储层应力敏感性减弱。不同渗透率下无裂缝均质油藏储层的应力敏感性相近,但在含有相同裂缝条件的油藏储层中,渗透率较低的油藏储层应力敏感性较弱;实际油藏条件下,裂缝多发育在低渗油藏储层中,因此表现为低渗油藏储层应力敏感性比中、高渗油藏储层应力敏感性强。      

碳酸盐岩裂缝研究进展及发展趋势

裂缝对碳酸盐岩储层油气产能有重要的影响。在总结碳酸盐岩裂缝的分类、成因、主控因素、识别与预测等方面的基础上,认为对非构造缝的分类、命名及其含义仍存在较大争议。裂缝成因主要包括构造作用、成岩作用、异常高压作用、剥蚀作用和风化作用。粒度和孔隙度对构造缝发育的影响机理有待进一步深入研究。沉积相对构造缝发育有一定的影响,但同一沉积相内岩性组成复杂,难以准确揭示裂缝发育的影响机理。直接研究岩性对裂缝发育影响更利于揭示裂缝形成机理。基于成岩演化序列对裂缝进行研究可明确裂缝形成时的岩石特征,为深入讨论构造缝发育的主控因素提供了基础。层间缝、缝合线、异常高压缝和溶蚀缝等非构造缝发育的主控因素有待进一步深入研究。近几年地震技术识别裂缝突破不大,非常规测井识别裂缝领域以声波远探测技术发展最快。常规测井识别裂缝一直是研究的热点问题,不同学者提出了40余种裂缝识别方法。测井、地震信息裂缝预测法预测结果可靠性高,是目前主流的裂缝预测技术。规范裂缝分类、梳理裂缝成因、深化构造缝发育机理研究、加强非构造缝主控因素探讨、提高常规测井裂缝识别率、综合现有不同裂缝预测技术预测裂缝是下一步裂缝研究的重要发展方向。      

塔里木盆地顺北5号走滑断裂带北段超深层裂缝储层的地震属性表征方法研究及应用

塔里木盆地顺北5号走滑断裂及其伴生裂缝的分布控制了储层的形成和油气的运聚成藏。如何选择对裂缝储层响应好的地震属性并用其描述储层的空间展布, 是裂缝型储层预测的研究基础。由于研究区不同尺度断裂裂缝发育规模差异较大及客观上存在地震分辨率的差异, 在实际研究过程中需要采用不同的技术方法及其组合对不同尺度和特征的断裂裂缝进行识别。地震属性对比测试表明倾角约束的高精度相干体和面状特征属性可表征断距超过40 m的大尺度断裂; 分频融合相干和应变能属性可表征断距15~40 m的中尺度断裂; 断裂似然体刻画和缝洞增强体可表征断距15 m以下的小尺度断层和裂缝。然后将典型地震属性与成像测井解释得到的实际裂缝数据及裂缝密度曲线进行相关性拟合, 进而优选出混沌属性、面状属性、结构张量第三分量、分频融合相干4种属性, 并将4种属性融合成新的属性用于裂缝密度体计算, 最后用该方法半定量预测裂缝的分布。裂缝预测结果表明以走滑断裂带中部的压扭性断裂处为中心, 约1.5 km范围的鹰山组下段地层整体裂缝最为发育, 为优势储层勘探开发区。      

冻融循环作用下砂岩单轴压缩破坏断口特征分形研究

寒区岩石的力学特征往往受到冻融循环和荷载的共同影响,冻融岩石单轴压缩破坏断口蕴含着与冻融循环和荷载有关的损伤演化信息,冻融岩石单轴压缩破坏断口研究对冻融岩石断裂破坏机理分析有重要价值。为研究冻融岩石单轴压缩破坏断口形貌特征及其与宏观力学参数之间的关联性,通过摄影观测经历不同次数冻融循环的砂岩单轴压缩破坏断口形貌,采用像素点覆盖法计算断口分维值,探究了断口分维值与宏观力学参数之间的关系。结果表明:随着冻融次数的增加,冻融砂岩的力学性能劣化,单轴抗压强度、弹性模量、断口分维值、耗散能密度逐渐减小,峰值应变增大;单轴抗压强度、弹性模量、耗散能密度均与断口分维值之间存在指数关系,断口分维值越大,对应的单轴抗压强度、弹性模量、耗散能密度越大。冻融岩石单轴压缩破坏断口分维值可作为寒区岩体断裂破坏机理分析的有效参数。      

Chemical mechanism of flocculation and deposition of clay colloids in coastal aquifers

Seawater intrusion has become one of serious environmental problems in coastal areas. During the replacement of saline water by fresh water in the aquifers, in-situ clay could be released, transport and deposit in the porous media due to the change of hydrodynamic and geochemical conditions, which resulted in the increasing of particle size, plugging of pores and reduction of the permeability. Batch experiments and sand column experiments were explored to study the relationships between the flocculation of in-situ clay and geochemical conditions, by changing ionic strength and ionic type of clay suspension. Column outflow was analyzed for suspended particles and electrical conductivity. The total percentage of colloid straining and interception distribution in porous media was calculated. The results indicate that porous media had an effect on the interception of clay colloid particles with about 10 percent clay colloids captured due to the rough surfaces and spatial structure of porous media. Ionic strength played a key role on the permeability reductions. The higher ionic strength is, the greater the amount of colloidal particles trapped. Ionic type also had a significant effect on the interception of clay colloid particles. Ripening was the main mechanism for the interception within porous media when the bulk solution was potassium chloride while blocking happened when the bulk solution was sodium chloride. The distribution of clay colloids in porous media was heterogeneous. The closer to the sand column inlet was the less interception of clay colloids was. The results can provide the scientific basis for preventing the water sensitivity during the process of salty aquifer restoration.     

含油气盆地微观裂缝脉体期次、成因与流体演化研究进展及展望

沉积岩石中断裂与裂缝是含油气盆地流体活动的重要通道,断裂与裂缝中充填的不同期次、不同类型的矿物脉体是烃-水-岩相互作用的产物,记录了断裂、裂缝形成过程中不同期次流体性质、组分、来源以及温压场、氧化还原环境等信息,为研究沉积盆地断裂发育、流体动力场特征、物理化学环境及封闭与保存条件等地层古流体活动、动态演化过程提供了重要线索。系统总结了含油气盆地微观裂缝脉体流体活动示踪、演化的基本方法及其地质应用现状,认为目前主要集中在三个方面:①通过对裂缝脉体充填的成岩矿物岩石学观察,分析成岩矿物类型、结构及形成的相对次序;②通过对脉体成岩矿物的同位素、微量-稀土元素、流体包裹体等地球化学测试,示踪成脉古流体性质、来源、温压-氧化还原环境等;③通过对脉体成岩矿物放射性同位素(如U-Pb、Re-Os等)的测试,精确确定脉体形成时间,结合区域构造演化探讨脉体形成过程、流体动力场环境及其动态演化过程。最后分析了现有研究方法存在的问题,探讨今后的发展趋势及地质应用前景,以期为含油气盆地古流体演化及其与油气运移、聚集与保存等油气成藏机理的研究提供参考。      

山东栖霞_临朐一带新生代火山岩与胃癌相关关系探讨

山东栖霞、临朐一带是山东胃癌死亡回顾调查中居首、二位的显著高死亡区。它与栖霞复背斜和临朐坳陷中的新生代火山岩区区域地质背景相吻合。火山岩受沂沭断裂和栖霞断裂等深断裂制约。山东栖霞、临朐一带新生代火山岩为富含Cr、Ni元素的地幔源基性、超基性火山喷发、分异混染、混杂玄武岩。Cr、Ni元素已被世界卫生组织国际癌症研究中心(IARC)确认为Ⅰ级、ⅡA级致癌物,与癌病有肯定的因果关系。据此推论,栖霞、临朐的新生代火山岩中Cr、Ni元素的地球化学行为是导致栖霞、临朐成为胃癌显著高死亡区的根本原因之一。     

即墨地区莱阳群底部止凤庄组地质特征及其碎屑锆石LA-ICP-MS U-Pb年龄地质意义

为了了解盆地沉积初期的物源特征,对位于胶莱盆地东缘即墨地区早白垩世莱阳群止凤庄组沉积特征、物质组成及碎屑锆石进行了U-Pb同位素测年研究。野外调查表明,止凤庄组为一套陆源碎屑沉积,具有近源沉积的特点。南泊一带止凤庄组底部碎屑岩碎屑锆石LA-ICP-MS U-Pb年龄介于233~734 Ma,年龄分布于5个区间,呈现明显的幕式特征,至少记录了2次重要的构造热事件。侵入于止凤庄组石英二长岩的锆石U-Pb加权平均年龄为(123.50±0.95)Ma,限定了止凤庄组地层沉积上限年龄为123.50 Ma。综合分析认为,止凤庄组物源主要来自苏鲁造山带,部分来自扬子板块。这有助于了解胶莱盆地沉积初期其物源区苏鲁造山带的地体情况。     

山东省烟台市牟平区宋家沟金矿区内莱阳群林寺山组砾岩碎屑锆石UPb年龄地质意义

山东省烟台市宋家沟牟平区金矿区内发育有莱阳群林寺山组砾岩,该组砾岩分选性较差,既有近椭圆磨圆度极高砾石,也有棱角分明无磨圆砾石,反映了砾岩源区复杂的特点。该文对砾岩内碎屑锆石U-Pb年龄段的分析得到碎屑锆石年龄分别落入640~770Ma,540~570Ma和(228±4)Ma,通过对这些年龄时段的分析,新元古代活动大陆边缘事件的花岗质片麻岩、震旦纪时代的岩体、柳林庄序列喷出岩都可能是其母岩。根据研究区内此类岩石的出露情况分析得到其近源与远距离搬运沉积两种结果,并与前人研究相对比,得到该组砾岩物源区为苏鲁造山带,说明在胶莱盆地形成之初,东北缘的物源区就以苏鲁造山带为主。该认识对于研究胶东地区的造山带不同时期地质事件具有重要意义。     

基于圆盘概化模型的岩溶裂隙渗流路径构建算法

岩溶裂隙网络的识别与重构,一直是岩溶地下水资源和岩溶区地质环境保护研究的热点与难点。基于地表原始裂隙数据、经过克里格插值后的地表裂隙数据、以及通过蒙特卡洛预测得到的地下裂隙数据,本文针对三维裂隙构造中的水流通路识别模块,提出了一种基于圆盘模型的渗流路径构建方法,采用有向图的数据结构来模拟圆盘模型概化后水流沿裂隙的渗流路径,并以邻接矩阵的形式存储其渗流路径数据。同时,为满足大规模裂隙数据快速求交的需要,本文给出了三维R树索引算法缩减遍历各个采样点所用的时间,提高了整套算法运行的效率。最后,以北京市房山区张坊地区地表采样裂隙数据为基础,借助遥感地质调查、重点岩溶区精细地质测量及取样分析等手段,开展三维裂隙空间网络分布模型研究,对岩溶裂隙渗流路径构建算法进行计算机仿真实现,为张坊地区岩溶发育机理的研究及岩溶水裂隙数值模拟提供可视化的分析手段。     

基于离散裂隙网络法和水流数值模拟技术的地下水封洞库水封性研究

水封性是保证地下水封洞库安全运营的关键，目前研究地下水封洞库水封性的主要难点在于裂隙岩体含水层强烈的非均质性和各向异性。以某地下水封洞库工程为背景，通过实测裂隙几何参数分析裂隙发育特征，建立了研究区离散裂隙网络模型。之后对研究区进行网格化划分计算了各单元体渗透系数张量，基于对裂隙渗流基本规律的理解和假设建立了研究区高精度的非均质各向异性渗流模型，并对研究区渗透性特征进行分析。通过建立非均质各向异性渗流模型对水幕系统水封性能进行了探讨并与传统均质各向同性渗流模型进行对比分析，利用该模型可以弥补传统均质各向同性渗流模型的不足，更加准确地评价由于裂隙岩体非均质各向异性造成的储品泄漏风险。      

鄂尔多斯盆地姬塬-元城地区构造裂缝特征与形成期次的划分

通过分析鄂尔多斯盆地姬塬-元城地区野外地质露头与井下裂缝特征,结合构造应力场背景分析,获得以下认识：1)该区构造裂缝以斜交于最大主应力的单条裂缝为主,尤其以SWW-NEE或近EW向裂缝和NNE-SSW或近S-N向裂缝较为发育,并发育少量对应的NW-SE和NE-SW向共轭裂缝。2）根据露头区裂缝系统的切割关系,NE向和近S-N向延伸的裂缝为后期发育, NW向和NEE向延伸的裂缝为早期发育;3)燕山期北西-南东向压应力场背景下,早白垩世末构造抬升造成的主应力差是早期共轭裂缝形成的主要原因;喜山期区域北东-南西应力挤压是后一期延伸裂缝的主要原因。     

页岩气藏压裂水平井产能模型及影响因素

由于页岩气在储层中存在解吸、扩散和渗流相互作用,使页岩气藏压裂水平井与常规气藏压裂水平井在渗流特征及产能递减规律方面有较大差异.综合考虑页岩气解吸、扩散和渗流特征,建立页岩气藏压裂水平井产能模型,应用Laplace变换和Duhamel原理,结合Stehfest数值反演求解产能模型,绘制页岩气藏压裂水平井产能递减曲线,分析解吸系数、无因次储容系数、无因次解吸时间、无因次人工裂缝间距、人工裂缝条数和裂缝表皮系数对产能递减曲线的影响.该结果对认识页岩气藏压裂水平井产能递减规律、评价预测产能及优化压裂裂缝提供参考.     

频率域位场分离技术在铁矿勘查中的应用——以莱州—安丘铁成矿带为例

莱州-安丘铁成矿带已发现大量中小型铁矿床,重磁资料在找矿过程中起到了重要作用。实践表明,按成因划分的3种铁矿床类型所对应的重磁场特征在总场尺度上难以进行有效区分,不同类型的铁矿床分布规律不甚明显。岩石物性的统计分析表明,带内发育的各类岩(矿)石具有显著的密度及磁性差异,岩浆岩密度和磁性均较高,变质岩变化范围较大,而沉积岩以"低磁低密"为特征,磁铁矿石的磁性高于其他岩(矿)石,而且铁矿石与围岩密度差较大,具规模矿体能够引起显著重力异常。利用频率域滤波方法对重磁资料进行场分离处理,将重磁异常分为区域场和局部场,断裂构造在区域场中以梯级带为主要特征,在局部场中磁铁矿床均分布在高磁异常及周边区域,沉积变质型铁矿床、岩浆融离型铁矿床、岩浆期后热液型铁矿床在重力局部异常场中具有不同的特征,对不同类型铁矿床从重磁局部异常场尺度上进行特征总结,为今后带内铁矿床勘查方向提供了参考。     

Causes of rockfalls in Al-Huwayshah area, Yemen

According to topography of Yemen, most areas and villages are located at obligated crest, toe of mountain and under cliffs. Therefore Al-Huwayshah consisting of Tawilah sandstone group is characterized by steep slope reach to 90° in some areas. This area is affected by strong tectonic movements and faults that occurred during the geological epochs. This effect enhances to find out fractures and joints as well as the rocks become brittle and ready to slide depending on the position of area. And there are some fractures and joints on the surface of the areas due to tectonic movement associated with opening the Red Sea and Gulf of Aden. The rainfalls, fractures, joints, earthquakes, gravity, vegetations, temperatures and human activities play a big role in the processes of rockfalls and landslides in this area. All those factors are considered as the basic causes and catalyzed factors for occurrence of rockfall in the studide area. In addition, the authors carried out laboratory test for many rock samples to get the physical properties of the rocks.     

巴西桑托斯盆地C区块火成岩发育特征及对油气成藏的影响

桑托斯盆地盐下碳酸盐储层中火成岩分布广泛,以盆地C区块为解剖区,通过对区内火成岩岩石学、年代学以及CO₂气体同位素测试分析等,明确了区内火成岩发育特征,剖析了其对油气成藏的影响。C区块至少经历了阿普特期和圣通-坎潘期2期岩浆活动,其中阿普特期岩浆以喷发岩为主,经历了多次喷发,并伴有多次侵入;圣通-坎潘期岩浆规模较小,侵入比较随机。阿普特期岩浆多次喷发改造古地形,形成局部凸起,促成并控制了Itapema组介壳灰岩的沉积发育,形成了巨厚的火山岩-介壳灰岩复合体,不仅造成了局部构造反转和圈闭高点迁移,而且也促成了Barra Velha组优质微生物灰岩的发育。区块北翼属早期古隆,Barra Velha组也发育一定规模微生物灰岩滩体。圣通-坎潘期及之后岩浆活动伴生的CO₂大规模侵入,对烃类流体进行萃取和抽提改造,形成含凝析油的CO₂气藏。      

沂水县富锶地下水特征及成因分析

沂水县富锶(Sr)地下水分布广泛,白垩纪沂南序列侵入岩的锶(Sr)含量最高,平均含量1013.64×10^-6,其次为白垩纪火山岩,锶(Sr)平均含量为739.18×10^-6,太古代侵入岩、变质岩中的锶(Sr)平均含量为398.99×10^-6,寒武-奥陶纪灰岩、页岩中的锶(Sr)平均含量为201.54×10^-6;碎屑岩类孔隙裂隙水含水岩组地下水锶(Sr)平均含量为0.99mg/L,喷出岩孔洞裂隙水含水岩组地下水锶(Sr)平均含量为0.95mg/L,碳酸盐岩裂隙岩溶水含水岩组地下水锶(Sr)平均含量为0.76mg/L,块状岩类(侵入岩)裂隙水含水岩组地下水锶(Sr)平均含量为0.48mg/L。碎屑岩类孔隙裂隙水含水岩组、喷出岩孔洞裂隙水含水岩组、块状岩类(侵入岩)裂隙水含水岩组地下水中锶(Sr)主要来源为围岩的风化溶解;碳酸盐岩裂隙岩溶水含水岩组地下水中锶(Sr)主要来源于沂南序列构造破碎带和风化带的风化溶解,其次为寒武-奥陶纪灰岩的风化溶解,锶(Sr)强变异性与不同含水层地下水的混合比例有关。     

鲁中大槐树地区金矿化与断裂构造的关系探析

鲁中大槐树地区发现燕山期热液成因金矿体,NW向断裂构造和燕山期脉岩与金矿化关系密切,脉岩和矿化呈NW向带状受控于NW向断裂,其产出位置符合剪切带内发育的R,R',P,D,T裂隙系统,NW向断裂应为一个完整的剪切构造断裂束,构造与岩体和金矿化是一个有效耦合的系统整体,应整体的去认识,并结合剪切带控矿构造的特点去指导找矿。     

煤层气井压裂裂缝导流能力实验

为了研究煤岩压裂后裂缝导流能力的变化特征,进行煤层气井压裂裂缝导流能力实验,分别考虑裂缝闭合压力、时间、铺砂浓度、煤岩天然裂缝及煤岩性质对煤岩压裂裂缝导流能力的影响.结果表明:裂缝闭合压力是影响煤岩裂缝导流能力的重要因素;在一定闭合压力下,裂缝导流能力随着时间的推移而呈现下降的趋势;高铺砂浓度下的导流能力明显高于低铺砂浓度下的;煤岩中天然裂缝对导流能力的影响不容忽视;在较高闭合压力作用下,支撑剂的嵌入和煤粉的产生对质软的煤岩裂缝导流能力伤害更为严重.煤岩裂缝导流能力表现出与砂岩裂缝不同的一些特征,在煤层气开发中需要考虑煤岩裂缝的特性,从而获得较高导流能力的煤层气井压裂裂缝.