注水诱发地震

由于人们对工业活动会引发破坏性地震的关注,那些发生在特殊地点的地震已成为北美和欧洲科学界讨论的一个热点问题。水库蓄水、露天和地下采矿活动、地下水流体和天然气的抽取以及向地下岩层注入流体等都可能诱发地震活动,这一点早为人们所了解。注水诱发地震,尤其是在将水压致裂法应用到致密页岩层来提高之前贫油岩层的石油和天然气产量之后,越来越变成一个讨论的焦点。用水压致裂法提高致密页岩层油气产量这一过程,以及与提高产量和生产活动有关的废水处理等都有可能会诱发地震。本文回顾分析了最近发生的一些可能与工业活动有关的地震活动,重点分析了深井注废水处理引发的地震活动,科学评估注水诱发地震,并讨论了评估灾害危险性所面临的关键科学挑战。     

注水诱发地震的研究进展

研究注水诱发地震的特征、发生机理和最大可能震级等对开展诱发地震的预防、危险性评价、减灾策略制定等方面的工作具有重要意义。文章系统地梳理了国内外关于注水诱发地震研究的主要认识和分歧。结果表明：(1)诱发地震的最大可能震级由断层大小和应力状态等地质条件决定,受注水压力和累积注水量等参数的影响;(2)识别诱发地震的可靠方法取决于地震和注水之间的时空相关性,统计模型的参数以及断层活化分析等一系列证据链条;(3)当断层与流体储层之间存在水力连接时,孔隙压力扰动是诱发地震的主要发生机制,反之岩石基质体积变形引起的孔隙弹性应力变化主导了诱发地震的过程。此外,注水诱发的稳定滑动传播到断层的孕震部分、流体的化学作用和小地震级联触发效应也可能在注水诱发地震中发挥重要的作用。研究结果将为注水诱发地震机理研究和减轻破坏性诱发地震灾害提供一定的科学参考。     

沉积岩储藏系统小断层在油气田注水诱发地震中的作用——以四川盆地为例

以四川盆地为例,通过分析沉积岩储藏系统中断层的发育特征和典型沉积岩断层形成前后岩石变形破坏过程的实验研究,探讨沉积岩层中小断层在油气田注水诱发地震中的作用及较大地震发生条件。首先,通过分析已有的有关四川盆地深部注水诱发地震活动情况的资料得到具有一定普遍性的认识:诱发地震的空间分布明显受已有断层或破裂的控制,有感地震尤其是可导致一定灾害的中强地震往往都是已有断层的重新活动所致。其次,结合石油地质资料及盆地边缘地区出露的一些未成熟小型断层的地质与构造特征观察分析,发现这些断层的存在具有普遍性而且是地下油气纵向运移的主要通道。进而,在实验室条件下对四川盆地几个典型沉积岩样本进行了三轴压缩破坏实验。采用多通道宽动态高速声发射观测技术与三维X射线CT成像技术分析断层形成过程及形成后的几何特征和摩擦系数的变化。最后,通过融合各方面研究结果分析注水诱发地震的发生机制和模型,探讨了较大地震发生条件,为提升注水诱发地震评估能力和建立安全注水操作管理指南提供理论基础。该结果有助于理解为何四川盆地油气田注水诱发地震活动如此剧烈。主要的前三叠系沉积岩(包括白云岩、页岩及白云质灰岩)均具有较高的破坏强度和脆性变形破坏特征,使四川盆地油气储藏系统有条件保持较高的应力水平和在一定条件下导致地震性断层破坏。一般,一条尺度达到几km的断层便足以产生M5级别的中强地震。这些条件使得该区具有发生破坏性注水诱发地震的可能。有必要在对注水孔周围的破裂及断层构造的空间分布、尺度大小及力学性质特征有基本了解的条件下,通过注水数值模拟和监测注水诱发地震的时空演化,建立适当的统计模型实现诱发地震的统计评估和预测,指导注水操作而达到减少灾害性地震发生的风险。     

深地下工程高压注水诱发地震研究进展

大量研究表明,石油、天然气等能源开采过程中的高压注水活动可以诱发有感、甚至破环性地震.本文首先调研了注水诱发地震研究的历史,并回顾了注水诱发地震研究中常用方法,进而对国内外三个典型注水诱发地震案例进行具体介绍.最后对注水诱发地震研究进行展望,认为丰富的观测资料,包括密集流动台阵的注水地震活动观测、注水活动规律、区域地质构造背景等,是注水诱发地震研究的基础;地震学、大地测量学、地质学以及地下水等学科联合研究是注水诱发地震研究的发展趋势.高压注水诱发地震的研究目的为,通过诱发地震的检测与研究,试图探索适当的注水速率过程,从而在不显著影响生产效率的同时,降低引发破坏性的地震灾害.     

任丘油田地质构造与注水诱发地震

本文在研究任丘油田地质构造的基础上,讨论了注水诱发地震活动特点和今后趋势。诱发地震与断裂构造、地层岩性及油田水文地质条件有密切关系,分布于特定的地质构造部位。     

叠后地震属性分析在油气田勘探开发中的应用

地震属性分析技术一直是地震特殊处理和解释的主要研究内容.随着油气勘探开发的发展,地震属性分析技术已经成为油藏地球物理研究的核心内容,是勘探地震与开发地震之间纽带.本文针对鄂尔多斯盆地的低幅度构造、低孔隙、低渗透率、致密性隐蔽油气藏的特点,综合应用相干数据体分析、地震相自动分类定性识别砂体厚度、地震振幅属性分析、频谱分解、多井约束的储层叠后反演等叠后属性分析技术,探索了一套适合该区油气特征的储层横向预测及油气识别模式.为该区油气勘探开发,储量计算提供可靠依据.同时也为隐蔽性油气藏的勘探开发积累了经验.     

重庆荣昌地区注水诱发地震加密观测

荣昌地区地震活动性原本很弱,历史上无5级以上地震的记载.但自20世纪80年代末期开始,随着工业部门将采集天然气过程产生的污水通过废井回灌,该区地震活动明显增强,震级逐渐增大,并于1997年发生了5.2级地震,从而为研究注水诱发地震提供了理想的场所.由于该地区仅有一个地震台,监测能力和定位精度很低,难以满足研究工作的需求...     

中国注水诱发地震的又一个实例

前言 1962—1969年美国丹佛附近军工厂深井注水、1970年日本松代的注水实验和1972年美国兰吉利油田油井注水诱发地震是广为人知的。1976年任丘油田、1985年胜利油田油井注水也诱发了地震。人们从中得出的结论是,注水与地震有着显而易见的因果关系。据调查,荣昌县安富镇华江机械厂周围发生的一系列小地震也与附近油井注水密切相关。现将情况简要介绍如下。     

四川长宁盐矿井注水诱发地震研究

根据现场调查资料、矿区地质构造资料和数字地震记录,研究了四川长宁盐矿井注水诱发的地震活动.研究发现,2006年4月前矿井注水与出水量相当,地震活动平稳;之后注水量远超过出水量,在注水量和出水量相差较大时,浅层中小地震频次急剧增加.长时间的大量注水可能渗入先存的长宁背斜内的小断裂及微裂缝带,加速附近区域微构造地层的破裂,引发了小震群活动.利用数字地震波形资料计算的Q值显示该地区地下介质较不均匀;小震精定位结果显示震源深度较浅,主要分布在2～3km;震源机制解表明,浅层地震呈正倾滑特征.这些都表现出矿井注水诱发地震活动的某些特征.     

诱发地震及其对策

水库蓄水,抽、注液和采矿等工程活动可能会诱发地震并造成生命财产的损失。这些地震在时、空、强上具有自己的特点,它们与工程活动紧密相关。因此,可根据其特征,采取相应的研究对策,进行有效的预测和预防。     

注水诱发地震的成因及影响因素探讨

根据胜利油田东营凹陷深井注水所监测到的破裂信号特征分析,结合位于同一凹陷内的角7井注水诱发地震特征,对注水诱发地震的成因进行了探讨.注水过程中地层有无先存破裂面对所诱发的地震产生较大影响,认为诱发地震的震级与注采比和注水井的构造位置密切相关.     

四川自贡—隆昌地区注水诱发地震研究

基于2007年1月—2010年8月四川自贡地方数字测震台网和流动台站记录的地震观测资料,并结合注水井(家33井)的加压注水数据,研究了自贡—隆昌地区三个丛集区域(A、B、C)地震活动与家33井注水压力及注水量的相关性,同时从注水区域及邻区局部应力状态呈现的差异研究其发震机理.结果表明:家33井加压注水对其所在的B区地震活动具有明显的调控作用,负压注水阶段,注水量对地震活动的影响不大,地震活动处于较弱状态;加压注水阶段,在压力持续升高的背景下,地震活动明显增强,其频次、强度与注水量呈现较好的相关性.研究区三次4级地震震源较浅、且均为逆冲型,震源机制节面与其震中附近断层走向一致.基于大量小震震源机制解,统计获得B区震源机制节面走向和P轴方位较A区相对离散;与川东南地区已有应力场结果相比,反演获得的B区主压应力方位较A区扰动偏大,可见在统一应力场的作用下,A、B区域小震震源机制解节面走向、P轴方位及反演得到的局部区域应力场呈现出的差异,与家33井加压注水有一定的关系.     

安全开发还是畏缩不前？——浅谈注水诱发地震的风险与防控

<正>在人们的一般认识中,地震往往是无法确切预测的天灾。然而,随着科学家对地震诱因的深入研究,发现地震不仅是“天灾”,还可能是“人祸”。人类工业活动也能引发破坏性地震,如水库蓄水、地下采矿、地下流体和天然气抽取以及向地下岩层注入流体等。特别是随着水力压裂法在深部油气开采中的广泛应用,     

应对流体注入诱发的地震——可通过控制注水活动来减少灾害

正0引言在美国,很多长期以来被认为地质构造稳定、极少或没有监测到地震活动的区域,最近以来地震却非常活跃。这种地震活跃始于2001年的美国中部,并且这一趋势仍在持续增强(1)。2014年,俄克拉何马州M≥3地震的发生率超过了加利福尼亚州(见图1)。此外,这种地震增强活动还包含了几次引起显著破坏的M5较大地震(2,3)。很     

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     

德国大陆超深钻井注水诱发地震的精确定位

2000年8月21日～10月20日,德国大陆超深钻井(KTB)进行了为期60天的新一轮注水诱发地震实验．在对KTB台网所记录到的2 700多次地震的原始波形进行分析和处理的基础上,对其中的237次地震进行了精确定位．定位时,先采用和达法剔除了误识的非KTB诱发地震事件;然后,使用大折刀法求得了台站偏差的最佳值,以及中误差和平均误差;最后应用Geiger法进行修定,从而保证了237个事件定位的中误差达到0.1 km的高精度．定位结果显示,在大于9.3 km(几乎是主井底的深度)没有发生诱发地震．这一现象表明,在这个深度,应力可能低于摩擦强度,以至于由注水引起的孔隙压力的变化不足以诱发地震;在这样的深度不存在可渗透的、取向恰当的断层．这个深度也可能是这一区域内的地震活动性的最大深度,即在这一相对稳定地区的板块内部,主井底已接近脆-延性转换带．并用实验室的结果和超深钻井中所观测到的热流值资料解释了这一现象．     

罗城地区的地质构造与注水采盐诱发地震

1.前言四川省犍为县罗城地区(北纬29°17′—29°27′,东经103°55′—104°10′)位于威西盐矿厚度带上,历史上没有地震记载。四川省五通桥盐厂分别于1967年和1976年在罗城地区上了第一、二期基本建设工程,运用钻井注水采盐工艺对威西盐矿的岩盐进行开发利用。1972年10月又在罗城地区修建了一座面积为2.7km~2,蓄水2000万m~3的新店水库。从1970年起,罗     

罗城地区的地质构造与注水采盐诱发地震

四川省犍为县罗城地区(北纬29°17''-29°27'',东经103°55''-104°10'')位于威西盐矿厚度带上,历史上没有地震记载。四川省五通桥盐厂分别于1967年和1976年在罗城地区上了第一、二期基本建设工程,运用钻井注水采盐工艺对威西盐矿的岩盐进行开发利用。     

重庆荣昌地区注水诱发地震的时空分布特征

基于区域固定地震台站和6套流动加密台站的观测资料,对重庆荣昌地区2008年10月—2011年7月期间的地震活动性进行了分析。在双差定位的基础上,采用匹配定位方法(ML)对微小地震进行检测与定位;采用CAP(Cut and Paste)方法,反演获得了M_L≥3.5地震的震源机制解。在此基础上,分析地震活动的时空分布特征、震源特征及其与地质构造的关系,并讨论了2010年9月10日M_L5.1地震前后的小震活动特征。通过匹配定位方法共检测到3 354次微地震事件,约为中国地震台网中心地震目录的5倍,震级集中于M_L-1.0~1.0之间,震源深度大部分处于2~4km范围内;震级-频次统计分析表明,地震目录更加完整,震级下限从M_L1.0降低到M_L0.3。地震活动主要集中在几条隐伏断层附近,并具有从注水井向外扩展的特征;9次M_L≥3.5地震震源机制解均为逆断层型,与该区区域应力场协调,并与已有断层性质一致,表明地震活动与注水活动导致已有断层的再活动有关。而发震断层方向、倾角及滑动角散布范围较大表明流体孔隙压力增加对局部应力场有较大影响,使不同产状的断层活化。M_L5.1地震发生之前,地震活动首先表现为时间上丛集,空间上分布于大部分发震断层段上,随后出现了约3月的平静期,这与基于实验结果提出的"蠕滑-均匀化"机制一致,可能是断层亚失稳的一种表现形式,但这种解释需要进一步的工作论证。