汶川地震断层岩气体和液体渗透率实验研究

以N2和水为孔隙流体在20-180 MPa围压范围内详细测量了汶川地震断裂带断层岩的渗透率,并同时测量了作为参照的砂岩的渗透率.实验结果表明,气体和液体渗透率均随围压增加而幂次衰减.在相同围压和孔隙压条件下,N2渗透率高于水渗透率接近1个数量级.将Klinkenberg效应校正后的气体渗透率（绝对渗透率）与水渗透率进行了比较.对比结果显示,砂岩的绝对渗透率与水渗透率基本一致;但断层岩绝对渗透率显著高于水渗透率,表明断层岩气体渗透率与水渗透率之差别不能完全由Klinkenberg效应解释.对实验数据的拟合分析表明,滑脱因子b值与绝对渗透率kl存在幂律关系（b=λkld）.断层岩符合b=0.2×10–3kl–0.557关系（R2=0.998）,显示绝对渗透率在10^–16-10^–20 m2范围内,控制断层岩渗透率的因素是一致的.另一方面,断层岩的d值明显小于砂岩的d值,暗示二者的滑脱效应存在差异.分析表明,断层岩中的粘土矿物颗粒表面吸附水及粘土矿物吸水膨胀导致有效孔隙尺寸减小是造成断层岩渗透率显著低于绝对渗透率的主要原因.研究结果显示,对于富含粘土矿物的断层岩,经Klinkenberg校正后的气体渗透率与水渗透率并不一致,因此采用相应的液体作为测量介质才能够更为准确和真实地揭示地下流体的渗流状况.     

基于动电效应的岩芯渗透率实验测量

根据孔隙介质的动电耦合理论设计了一套岩芯渗透率测量系统.实验采用交流锁相放大技术,在低频12~42 Hz范围内完成了砂岩岩样流动电势和电渗实验,得到了流动电势系数KS和电渗压力系数KE,进而计算出岩样动电渗透率,对于中、高渗透率岩样,测量得出的动电渗透率与常规气测渗透率差异较小,两者具有很好的相关性.实验表明,动电测量可作为岩样渗透率测量的一种方法,同时揭示了利用地层动电测井信号反演地层参数的可能性,实验结果对于分析天然地震动电效应也有参考意义.     

一种超高压致密油气藏地层压力条件渗透率的实验室测量新方法

实验观测超高压致密油气藏的地层压力条件的渗透率对于定量表征储层物性以及制定开发方案具有重要意义．常规的方法采用在岩心的出口端设置回压阀的方式实现孔隙压力的控制和流量的计量,存在回压阀控制孔隙压力精度低、灵敏度低、流量计量不准确的技术缺陷,渗透率测量精度低．在岩心的出口端使用高精度恒速恒压泵代替回压阀,开发了一种基于高精度恒速恒压泵双泵联动控制孔隙压力及流量/压力计量技术的渗透率测量新方法,通过岩心的入口端和出口端的两台高精度恒速恒压泵做进液、退液的联动操作计量恒压模式的进液/退液体积或者恒流量模式的上游压力/下游压力实现超高压渗透率的测量．在最高为138 MPa的超高压条件下,实验观测了准噶尔盆地白垩系清水河组的超高压致密油气藏的5块岩样的地层压力条件的渗透率,结果发现：低地层压力条件下的渗透率测量结果与相同有效压力的覆压渗透率吻合较好,超高压条件下的渗透率重复性好并且符合渗透率随有效压力变小而变大的一般规律．     

岩石气体介质渗透率的瞬态测量方法

测量岩石的渗透率在油田、水利、废物处理和环境工程等领域具有重要意义。在已有的高压孔隙度渗透率测量仪上,根据Darcy定律、状态方程和质量守恒方程,研究了一种气体介质渗透率瞬态测量和计算方法。结果表明,这种方法对低渗透率岩芯测量简单快捷,而且易于推广到温度条件下的渗透率测量。     

低渗砂岩储层渗透率各向异性规律的实验研究

应用1摩尔/升的盐水作为孔隙介质,采用液体压力脉冲法对采自鄂尔多斯盆地某油田三叠系延长组低渗砂岩样品进行了渗透率随有效应力的变化规律实验研究.在围压0～100MPa,孔隙压力0～12MPa范围内,样品的渗透率变化范围在0～60×10-18 m2之间,实验结果表明样品的渗透率随有效应力的增加而减少.通过拟合实验结果,得到渗透率随有效应力的变化规律较好的符合幂函数关系,相关系数介于0.903～0.984之间.同时对同一样品的X,Y,Z相互垂直三个方向的渗透率随有效应力的变化进行了比较,结果表明渗透率的各向异性同样是压力的函数,且随着有效应力的增加,不同平面内的渗透率各向异性表现出了不同的变化规律.但在实验压力范围内,渗透率各向异性皆为正值,表明在有效应力为100MPa范围内孔隙内流体的流动方向未发生改变.研究结果为鄂尔多斯盆地低渗(超低渗)油气田开发,特别是对深部油气田开发过程中开发方式的选择与设计,充分利用渗透率各向异性的特点,提高采收率提供了新的岩石物性资料.     

围压对低渗砂岩渗透率有效应力系数的影响

多孔岩石渗透率有效应力系数的取值至今仍没有一致的认识,影响取值的因素较为复杂.为了探索围压对低渗砂岩渗透率有效应力系数的影响,实验上采用较大的围压范围(10MPa～50MPa),选取两块低渗致密砂岩岩样,进行渗透率测试,并利用二元线性回归方法,计算了不同围压组合下的渗透率有效应力系数值,获取了该系数随围压的变化趋势.实验中,两块岩样的渗透率有效应力系数随围压的增加而减小,但各自的减小趋势略有不同.利用Bernabé和Berryman提出的模型,理论上解释了围压对渗透率有效应力系数的影响,并得到渗透率有效应力系数的下限值为岩样孔隙度.尽管渗透率有效应力系数不是一个常数,但可以表示为压差的函数,进而起到简化分析的作用.     

三种频带的岩石介电常数测量系统及测量结果

在实验室条件下，研制了三种频带范围的岩石介电常数测量系统和１１００ＭＨｚ谐振腔测量系统。上述测量系统覆盖了感应测井，随钻电磁波电阻率测井及电磁波传播测井所用的频率范围。对大庆油田和其它地区的多种岩芯样品进行了测量，取得了可靠的实验结果，有些已用于地球物理测井资料解释工作。     

一种地应力连续测量系统的标定方法

在地应力连续测量方法"渗透率法"的基础上,设计了一种对观测系统进行标定的方法。经对原有推导结果进行数学转换,给出了新的计算公式以及其中有关参数的测定方法。结果表明,经过标定之后,原有的连续相对测量方法可转换为抗干扰性强、灵敏度高、经济简便且物理意义确切的有效正应力连续测量方法。     

绝对重力仪测量结果的振动划线处理方法初步研究

针对自主研发的高精度绝对重力仪样机测量结果中引入的振动误差, 提出了一种全新的振动抑制算法．本算法利用一簇斜率相同的平行直线与记录到的参考棱镜振动曲线相交, 通过提取这些交点的时间信息, 确定落体下落轨迹上进行重力加速度计算的时间和位移坐标． 然后, 利用最小二乘算法获取测点的绝对重力加速度值．对不同重力加速度值的适用性和不同类型振动干扰的抑制效果模拟计算发现, 对于优势频率大于0.2 Hz, 峰峰值小于500 counts的干扰, 算法可以有效提高测量结果的系统偏差和测量精度．最后, 实际实验样机的测量结果表明, 本算法使最终测量精度提高了一倍, 为绝对重力仪的小型化和流动测量提供了软件技术支持。      

基于T2和毛管压力分类转换的渗透率计算新方法

对于低孔-特低孔、低渗-特低渗且非均质性强的储层,其往往处于自然产能临界点附近,单靠孔隙度已无法对其物性进行准确评价,因此需要在对渗透率进行准确计算的基础上,才能进一步展开产能评价与预测等工作.然而,由于储层非均质性强、常规测井曲线影响因素多且复杂、海上钻井数少导致样本点缺乏等因素,运用常规测井曲线进行渗透率计算往往不能取得很好的效果.基于T_2和毛管压力转换的方法,利用了核磁共振可以全井段连续测量和毛管压力曲线可以反映孔喉结构的优势,在渗透率的计算方面取得了突破,该方法经过多年的发展,已经成为了一种较为成熟的渗透率计算方法,但对于该方法的研究,有一个问题却往往被忽视了:即T_2谱和毛管压力曲线所反映的孔喉半径r是否是同一个物理量?两者之间的相互转换是否是有先决条件的?对于这一问题,本文在对两者实验原理进行分析的基础上,使用了将恒速压汞孔喉分布和核磁共振T_2谱进行对比的方法,总结得到了两者各自反映的孔喉半径r的内涵,证实了两者之间相互转换存在先决条件——稳定的孔喉半径比,并在对沉积环境、成岩作用精细分析的前提下,选取了孔隙度这一宏观参数作为分类标准,将储层划分为多个具有相对稳定孔喉半径比的区间后,再进行T_2-毛管压力的相互转换和渗透率的求取.经证实,运用这种方法计算出来的渗透率,可以更好地体现出储层的非均质性,并且与产能特征具有更好的一致性.     

我国绝对重力观测结果和重力测量精度

文内给出全国３６个点绝对重力观测结果。观测结果表明，在国家重力基本网的一些点上，其重力值新测绝对重力值之间存在明显偏差。     

含裂面岩石渗透率的实验研究

本文在实验室中采用定常压力差法在围压10—20MPP、注水压力为2.5—12.SMPS条件下对新丰江水库区花岗岩及刘家峡水库区变质岩进行了渗透实验,观测到了岩石渗透率随围压、注水压力及时间变化的结果,并且得到了渗透率随时间衰减的经验关系l。(t)=k。XEXP(一、t)。实验结果表明:完整岩石、自然裂而中含填充物岩石、自然裂面岩石的渗透率依次增大两个数量级。在实验中,恒定注水压力时渗透率明显地随着围压的增大而减小,当国压变化发生循环时,渗透率产生了不可恢复的减小;当恒定因压时,渗透率随着注水压力的变化取决于流体水对裂面的冲刷、溶解及沉淀堵塞作用而不可预测。最后根据该实验结果讨论了水库地震中水沿断裂系统渗透过程中渗透水的前锋形成高孔隙压力而触发地震的机制。     

活塞-圆桶式固体介质高温高压实验容器的压力标定方法

固体介质压力标定一般分为2方面。其一是轴压标定,最有效的方法是轴压活塞反复前进和后退,根据活塞循环来获得摩擦力的大小,其中有2个关键环节:1)活塞和样品接触点的确定;2)动摩擦力的确定。其二是围压标定,最有效的方法是利用矿物相变,适用于固体压机压力标定的相变有:石英-柯石英相变、钠长石-硬玉+石英相变,其适合温压范围分别为:500~1200℃、2.5~3.2GPa,600~1200℃、1.6~3.2GPa。我们对2GPa固体介质高温高压实验设备进行了轴压标定,在不同温度、围压、活塞速率等条件下进行了实验,结果表明:围压、温度、活塞运动速率等因素都对动摩擦力有不同程度的影响。因此,轴压标定应该针对不同的实验条件分别进行     

AN EXPERIMENTAL STUDY ON THE PROCESS OF INTERGRANULAR PRESSURE SOLUTION OF PLAGIOCLASE GOUGE UNDER HIGH TEMPERATURE AND PRESSURE: METHOD AND PRELIMINARY RESULTS

To understand the mechanism of lower-crust earthquake and slow slips, it is necessary to study the frictional properties of mafic rocks and their major rock-forming minerals. Previous studies have performed a series of experimental researches on gabbro, basalt and their major constituents. According to the results of previous experiments, frictional sliding of plagioclase under hydrothermal conditions(100~600℃)shows a property of velocity weakening, and the experimental results show that both the direct rate effect parameter(a)and the healing effect parameter(b)increase with temperature, a typical feature for thermally-activated processes. Velocity weakening means property of a shear band that has a stronger friction healing effect than the direct rate effect in the rate and state friction constitutive framework, and the healing effect(b value)in constitutive relation mainly reflects the increase in contact area with time under hydrothermal conditions, with some minor effect of structural changes. Since the microphysical mechanism of feldspar minerals at the contacts is mainly brittle cataclasis for temperatures below 600℃, the significant frictional healing effect in this case can only be explained by the mechanism of pressure solution. In order to determine if the dissolution process of plagioclase actually occurs on the laboratory time scale, we conducted hydrostatic experiments on plagioclase powder samples under hydrothermal conditions whereby frequent contact switch between particles seen in frictional sliding experiments can be avoided, making the observation on the dissolution sites possible. Experimental temperatures were 400℃ and 500℃, with confining pressure of 90~150MPa, pore pressure of 30MPa, with 2mm initial thickness of fault gouge. The mechanical data show that a creep process occurred in the plagioclase fault gouge in the experimental temperature and pressure range; and the microstructures of the experiment show that precipitation of new grains is prevalent as the product of pressure solution process between plagioclase particles. At the same time, it is observed that the contact points have an appearance similar to fused, fuzzy structure as signatures of dissolution. The results of our experiments provide a definite experimental evidence for the healing mechanism in friction of plagioclase and for the theoretical relation between unstable slip and the pressure solution process. The results of the experiments are summarized as follows: (1)Drainage rate of pore water in plagioclase gouge was high in the first few hours of experiment, but gradually decreases over time for both temperature and pressure series of experiments slowing down to a steady state. This feature indicates that there is a creep process that evolves inside the plagioclase gouge. In the temperature-series experiments, the drainage rate of the pore water in the plagioclase gouge at 400℃ is relatively low than the cases for higher temperatures. Thus, the applied temperature is positively correlated with the creep of plagioclase gouge. (2)Scanning electron microscopy(SEM)observations of the experimentally deformed samples were performed on thin sections cut along the sample axis. Firstly, from the images of microstructure, it was found that the degree of particle fracture became more significant at a higher effective pressure, with smaller pore volume between particles. In the temperature-series experiments it was found that the degree of compaction of plagioclase gouge increased with increasing temperature. Precipitation of plagioclase grains in layered structures was generally observed in high-magnification images, indicating the presence of pressure solution processes. Contact points were also found to be in a state of ambiguity that seems to be a fused morphology, but the details of the structure remain to be determined by further observations. The above results indicate that the pressure solution process of plagioclase particles can occur on a typical laboratory time scale, and the results of this study provide robust experimental evidences for the theory that links between pressure solution and the mechanism of frictional healing and unstable slips for plagioclase.     

DZB-1B型自动标定器的幅度测量与标准

关于地震模拟信号自动标定器输出幅度的测量与校准是一个需要解决的问题。从前我们一直未进行这项工作,国内计量部门也无法解决地震系统常用的超低频信号(0.01Hz—10Hz)的测量与校准问题。我们经过不断探索、研究及反复实验,较好解决了这一问题。     

青海数字测震台网速报震级与量规函数的初步研究

对2010年至2012年青海测震台网速报地震震级重新量取,从震级偏差频次分布、量规函数、对单台震级的影响上作了定量统计和分析,给出了量规函数校正值.     

土壤氡气观测方法与地震异常信息探讨

本文介绍跨断层定点、定时土壤氡气连续观测的方法,并着重探讨了“土氡”观测中的干扰因素及其排除方法。认为该方法所提取的地震前兆信息可以应用于地震短临预报。     

在同一钻孔中水压致裂法地应力测量与套钻孔应力解除法测量成果的比较

本文叙述了在同一钻孔中水压致裂法地应力测量和套钻孔应力解除法进行对比测量，获得基本一致实测成果的两个实例。     

金沙江水网各观测井温度梯度的精细测量结果及其分析

在金沙江水网的6口观测井进行了温度及其梯度的精细测量.测量结果表明:太阳辐射热的影响深度为50～125m;不同井的平均水温梯度不等,最小者仅0.11℃/hm,最大者可达2.81℃/hm,一般为1～2℃/hm;同一口井的不同深度段上温度梯度变化较大,地层岩性及其完整性,尤其是高角度的断层破碎带,对各井受太阳辐射热的影响深...     

高效接地树脂复合电极系统的实验观测研究

提出了一种用于地电观测的新型电极系统－高效接地树脂复合电极，通过台站场地的对比观测实验和内电化学测试的结果表明，高效接地树脂电极具有较好的接地特民生和稳定的极化特性，其电极性能优于目前普遍使用的铅电极，可以用来代替铅电极在台站中应用。