面向21世纪的地震地下流体科学问题与发展

对地下流体科学国内外最新研究动态和成果进行了介绍。并在此基础上指出：基于先进观测技术的可靠观测资料是提高地震地下流体理论研究水平的关键。最后分析了目前存在的主要问题,并相应地提出今后我国地震地下流体学科的发展方向：建设新一代地震地下流体科学观测台网;发展地震地下流体前兆观测台阵和深井观测;开展野外观测实验研究、室内高温高压实验研究和高精度大型数值模拟研究。     

中国地震地下流体监测系统的现状与展望

本文对我国地震地下流体监测系统的观测台网、观测项目、观测仪器、观测效能等的现状作了较详尽的论述，明确指出地下流体所观测的前兆信息十分丰富，映震灵敏，预报效能好，在地震预报和为国民经济服务中有很大潜力，同时也探讨了我国地震地下流体监测系统中存在的主要问题，提出了解决的办法，对今后的发展方向进行了展望。文中提出建立多层次的地下流体监测体系，加强地下流体综合观测，强化地下流体观测网的科学性，优化观测项目，逐步实现观测技术现代化，特别强调要大力开展基础理论研究与国际合作，不断提高我国地震地下流体监测预报的研究水平。     

地下流体观测环境的评估指标干扰度

地震地下流体观测中的环境干扰问题变得越来越严重, 影响了地震监测预报的效能。 如何评估这种干扰, 更加有效地保护台站的观测环境, 是当前我国地震地下流体观测研究中的重大课题。 经过一年多的研究, 提出了评估地下流体观测环境的技术指标干扰度, 并进一步规定了水位、 水温、 水氡与水汞观测环境的允许干扰度。 干扰度是指各类干扰引起的异常变化幅度与正常时段最大变化幅度的相对百分比值。 允许干扰度的规定, 是依据各类观测得到的地震前兆异常量的大小, 一般采用异常量百分比的最小值。     

地震前地下流体前兆异常特征的研究

针对鲁甸6.5级地震、唐山4.0级地震前地下流体异常现象,结合异常时段地下流体观测数据,对震前地下流体异常现象及指标进行总结分析。研究表明,鲁甸地震前及唐山地震前地下流体长期与中期异常特征均主要出现在距离震中心500 km范围内。地下流体震前异常特征现象观测的目的是判断地震危险区高密度观测特征,对地震高发区的中短期异常指标仅进行中短期分析。地震区域应力叠加导致地震前兆现象的开启,引起断裂带裂隙,地下水温度和地下深部气体异常变化,水岩变化使得地下流体混合前兆增强。在地震前兆观测范围内,获取地下流体异常指标变化可以为震前预测提供数据支持,推动地震预测理论的发展。     

与地震有关的水文及地球化学变化

简要回顾了几十年来对地震发生前、地震过程中和震后地下流体和地球化学变化的研究和成果,这些研究一般都是以探索地震预报可能性为目的的。论述了与地震有关的地下水文及地球化学变化的机理,这些地下流体(包括地下水和气体诸如氢、氧和惰性气体)的起源和迁移流动现象以及详细介绍了早期和近代对有关地震的地下流体和地球化学变化的观测成果。同时指出了对地下流体和地球化学作为地震前兆来观测研究的困难所在以及为了克服这些困难而应该采取的地震前兆观测研究的方向,例如多种手段和多种原理方法,开发有效的地球物理和地球化学模型以及适当的数据分析统计方法等。     

汶川8.0级地震近场流体的同震响应与震后效应机理的数值模拟研究

2008年汶川8.0级地震引起大范围流体观测同震和震后显著响应, 本文通过对流体观测数据进行分析, 确定了此次地震显著近场流体观测变化的台站。 基于汶川8.0级地震永久形变引起的孔隙压力变化理论计算, 讨论近场流体观测同震和震后变化的物理机制。 为探讨强震引起的同震和震后流体影响空间特征, 分别计算了不同机制类型不同震级所对应的流体响应, 以期确定流体近场效应的空间特征, 为强震同震和震后流体观测机理分析提供了有意义的参考。     

北京地区流体观测方法记录到的汶川大地震同震变化

2008年5月12日发生的汶川8.0级巨大地震中,北京地区的一些流体观测仪器记录到了不同程度的同震响应。为了进一步深入研究该次强烈地震对北京地区未来地震活动趋势的影响,系统搜集、整理归纳了该次巨大地震引发的北京地区流体观测仪器记录到的同震响应信息,将北京地区的流体同震现象进行概括,然后分析了数字化流体分钟值观测资料同震效应的表现形态及其变化特征,验证了新安装的一些数字化流体观测仪器的可靠性、灵敏性,对相关流体观测仪器可能存在的一些问题进行了讨论。     

五、地震地下流体观测技术的“九五”工作建议

五、地震地下流体观测技术的“九五”工作建议地震地下流体与其他地震学科一样，是以观测为基础的一门科学。它利用各种仪器设备和分析方法来观测地震孕育及发生过程中通过地下流体所反映的地壳深部岩体物理状态的变化和物质迁移的状况，从而进行地震预报研究。因此观测技...     

唐山7.8级地震前张道口井流体异常的综合信息量

多年来利用地下流体异常预报地震主要依靠的是单项观测资料，随着地震预测研究的深入和监测技术的发展，开展单井多项观测和提取综合前兆异常已是面临着的新任务。本文据张道口井的多年多项流体观测资料，提出了单井流体异常综合信息量的计算方法。     

广西地震地下流体观测现状分析

简要回顾了广西地震地下流体观测发展历程,着重分析了广西地震地下流体观测资料质量.包括稳定性与连续性、动态特征、影响因素和信息反映能力,并对广西地震地下流体观测网存在的问题进行了分析,并提出改进措施及建议.     

哈萨克斯坦地震地下流体监测、预测的现状及其震兆异常特征的分析

40多年来,哈萨克斯坦地震地下流体观测台网历经初期建网、系统清理、政策调整和优化提高4个阶段,目前已形成与中国北京地区流体监测网相当的规模。分析了哈萨克斯坦流体监测台网的地位、台站分布、观测项目、仪器配置及地震分析预测情况。最后,分析了哈萨克斯坦地震地下流体观测资料的特点,并就哈萨克斯坦流体交换资料的震兆异常特征进行了初步总结。     

叠前反演和地震吸收技术在复杂天然气藏地震预测中的应用

针对某复杂断块天然气目标储层,在岩石物理分析的指导下,综合利用地质、地震、测井等资料,提出了一套面向复杂天然气藏的叠前地震预测技术.首先基于地震岩石物理分析得到的初始横波信息,采用叠前贝叶斯非线性三参数反演得到了井旁控制点处精确纵横波速度和密度信息,然后通过叠前/叠后联合反演技术实现了面向目标的弹性阻抗体反演及含气储层敏感参数直接提取,最后结合小波变换时频谱分析的方法从叠前地震资料中估算地层吸收参数值,提高天然气藏识别精度.实际应用表明,综合各种叠前地震预测技术,可以大大提高对复杂天然气藏的识别精度,降低勘探风险.     

地震地下流体汞前兆监测现状与发展方向

汞是地震地下流体化学量前兆监测中的重要测项之一,在地震监测预测和活断层探测方面得到广泛应用。自1985年把测汞技术引用到地震监测预测中以来,建成了以水汞和气汞为对象的汞前兆监测网,并获得了较好的震例。本文阐述地震行业汞观测发展历程,概述测汞仪类型和典型技术,同时也提出汞观测中亟需解决的问题,并对汞监测技术的发展方向提出了建议。     

哈萨克斯坦地震地下流体监测的现状

首先回顾了在过去的近40年中,哈萨克斯坦地震地下流体观测经历了“初期建设、系统清理、政策调整和优化提高”4个阶段,逐步形成了目前与中国地震局北京地区地震地下流体监测网相当的规模;其次,简述了哈方流体监测台网的分布情况,并就其观测项目、使用仪器及台站布设密度等现状问题和中国新疆地震局进行了对比分析。     

全三维地震解释

三维地震为油气工业的增储上产作出了重大贡献，随着采集处理成本的不断降低，周期的不断缩短，全三维处理和叠前深度偏移等技术的推广应用，以及计算机技术的迅速发展，全三维地震解释已成为国内外致力发展的技术。     

An approach to combined rock physics and seismic modelling of fluid substitution effects

The aim of seismic reservoir monitoring is to map the spatial and temporal distributions and contact interfaces of various hydrocarbon fluids and water within a reservoir rock. During the production of hydrocarbons, the fluids produced are generally displaced by an injection fluid. We discuss possible seismic effects which may occur when the pore volume contains two or more fluids. In particular, we investigate the effect of immiscible pore fluids, i.e. when the pore fluids occupy different parts of the pore volume. The modelling of seismic velocities is performed using a differential effective‐medium theory in which the various pore fluids are allowed to occupy the pore space in different ways. The P‐wave velocity is seen to depend strongly on the bulk modulus of the pore fluids in the most compliant (low aspect ratio) pores. Various scenarios of the microscopic fluid distribution across a gas–oil contact (GOC) zone have been designed, and the corresponding seismic properties modelled. Such GOC transition zones generally give diffuse reflection regions instead of the typical distinct GOC interface. Hence, such transition zones generally should be modelled by finite‐difference or finite‐element techniques. We have combined rock physics modelling and seismic modelling to simulate the seismic responses of some gas–oil zones, applying various fluid‐distribution models. The seismic responses may vary both in the reflection time, amplitude and phase characteristics. Our results indicate that when performing a reservoir monitoring experiment, erroneous conclusions about a GOC movement may be drawn if the microscopic fluid‐distribution effects are neglected.     

高速公路建设危害地震监测设施和观测环境行政执法中存在的问题及对策

随着我国经济的飞速发展,高速公路建设越来越多,地震监测设施和观测环境因其建设被危害的现象越来越严重。地震监测设施和观测环境保护行政执法的目的是保证地震监测设施完好、排除地震监测设施正常效能范围内的干扰源,保障地震监测预报工作质量。这类行政执法实际上是跨学科的,不仅要熟悉防震减灾法律法规,还需要了解测震、电磁、地壳形变和地下流体观测的地震专业知识。本文列举甘肃省办理过的3起典型案件,剖析该类案件行政执法各阶段的工作重点,提出高速公路建设危害地震监测设施和观测环境行政执法中存在法律依据缺位、执法主动性不够、执法效率低下、相关宣传不够的现实问题,通过分析、论证,给出有效建议。      

DOWNHOLE PERIODIC SEISMIC SOURCES*

Downhole periodic seismic sources have been proposed as a means for studying fluid zones in hydrothermal/magma systems encountered in deep scientific holes drilled as part of the Continental Scientific Drilling Program. Scientific measurements in these holes will require the use of downhole, nondestructive, high resolution, seismic tools. Downhole periodic seismic sources tested in a shallow geothermal zone showed that a pneumatic oscillator could effectively generate downhole low-frequency (10–100 Hz) seismic waves and that these waves could effectively penetrate a highly fractured formation. An improved version of these downhole sources, capable of swept-frequency operation, is currently under development. This type of downhole seismic source has applications in crustal studies and in the evaluation of petroleum, groundwater and geothermal reservoirs.     

基于流体因子叠前地震反演的油水识别方法研究与应用

在双相介质理论指导下构建的流体因子Gassmann流体项f可以实现对油水层的有效判识。本文基于包含流体因子f的反射系数近似公式推导,得到相应的流体弹性阻抗方程,将流体因子纳入地震反演过程并直接参与目标储层的流体识别,实现了从弹性阻抗数据体中直接反演流体因子f的方法技术流程。流体因子f的直接反演有效减少间接计算所带来的累计误差,提高了地震流体识别的精度。在实际资料应用中,结合研究区地质背景与地球物理特征开展的岩石物理分析表明,Gassmann流体因子f对含油和含水特征有较好的区分作用。反演结果表明,流体因子f能为有效地识别目的层的油水特征,为下一步的钻井开发提供可靠的技术支持。      

Forced imbibition into a limestone: measuring P‐wave velocity and water saturation dependence on injection rate

Quantitative interpretation of time‐lapse seismic data requires knowledge of the relationship between elastic wave velocities and fluid saturation. This relationship is not unique but depends on the spatial distribution of the fluid in the pore‐space of the rock. In turn, the fluid distribution depends on the injection rate. To study this dependency, forced imbibition experiments with variable injection rates have been performed on an air‐dry limestone sample. Water was injected into a cylindrical sample and was monitored by X‐Ray Computed Tomography and ultrasonic time‐of‐flight measurements across the sample. The measurements show that the P‐wave velocity decreases well before the saturation front approaches the ultrasonic raypath. This decrease is followed by an increase as the saturation front crosses the raypath. The observed patterns of the acoustic response and water saturation as functions of the injection rate are consistent with previous observations on sandstone. The results confirm that the injection rate has significant influence on fluid distribution and the corresponding acoustic response. The complexity of the acoustic response —‐ that is not monotonic with changes in saturation, and which at the same saturation varies between hydrostatic conditions and states of dynamic fluid flow – may have implications for the interpretation of time‐lapse seismic responses.