中国大陆科学钻主孔现今地应力状态

用钻孔崩落法确定了中国大陆科学钻探主钻孔5 047 m深度以上的现今地应力状态.由钻孔声波成像测井资料发现, 科学钻主钻孔在1 200 m深度以下出现了钻孔崩落现象.我们从1 216~5 047 m的深度范围内采集了143个钻孔成像测井图象资料, 对钻孔崩落椭圆长轴方位进行了统计, 结果表明崩落椭圆长轴平均方位为319.5°±3.5°, 最大水平主应力方位平均为49.5°±3.5°.利用崩落形状要素(崩落深度和崩落宽度) 以及岩石的内聚力和内摩擦角, 估算了1 269 m至5 047 m范围内52个深度上的最大和最小水平主应力的大小.结果表明, 在浅处1 216 m深度, 最大水平主应力为42 MPa, 最小水平主应力为30.3 MPa; 在深处5 000 mm深度, 最大水平主应力为160.5 MPa, 最小水平主应力为120 MPa; 地应力随深度近于线性增加.据岩石密度测井资料计算了各个深度上静负载应力.3个主应力的大小和方向反映出科学钻主孔位置的应力场处于走滑应力状态, 与临近地区地震震源机制解和其他方法得到的应力场一致.利用声发射法对岩心试件进行了声发射测量, 得到了最大水平主应力幅值, 并与崩落法测量结果进行了对比, 两者十分一致.      

东海地区现代构造应力场及其成因探讨

分析了东海东南部地区5口3 000余米深、井径测井段千余米至两千米长的钻孔孔壁崩落特征,结合以前分析过的另外11口深钻孔的孔壁崩落特征,推断出东海地区的最大水平主压应力方向为NE-SW向,水平差应力不强．分析了冲绳海槽和琉球岛弧地区1977～1998年中心地震矩张量解的P,T轴方位分布．结果表明,冲绳海槽地区的P轴方向多为NE-SW向,与海槽延伸方向一致．海槽地区地震震源机制解的T轴方向为NE-SW向,与海槽延伸方向垂直．这些特征说明,菲律宾海板块对东海地区的水平作用并不是挤压,而是拉张．利用二维弹性有限元模拟法研究了东海地区现代应力场的成因．结果表明,东海地区应力场和台湾地区的强烈北西向挤压与琉球岛弧的弧后扩张有关．东海地区水平差应力不强可能是该地区强地震少的动力原因．      

套芯法、水压致裂法原地应力测量、钻孔崩落及震源机制解分析所得结果的对比

我国已积累了大量震源机制解资料,近年来为各种目的开展了套芯法及水压致裂法原地应力测量,并从一些深钻井的测井资料中获得了一批钻孔崩落数据,为地壳应力状态的研究提供了十分有用的资料.为了进行区域构造应力场的研究,笔者对上述各种方法的测量结果进行了对比研究.在同一个钻孔中用不同的方法进行原地应力测量,如在同一个钻孔中用套芯法及水压致裂法进行观测;用水压致裂法的测量结果与同一钻孔中发现的钻孔崩落资料进行对比.还在相距不远的钻孔中用同样的或不同的方法进行原地应力测量;还将同一地区各种方法所得的资料进行了对比,发现其差异并不很大.这就使我们有可能利用上述各种方法提供的资料来进行区域构造应力场及地壳应力状态的研究.     

井眼附近地应力分布的三维数值模拟

该文研究的井眼附近地应力分布包括了钻井前、后两种截然不同的应力状态。以大庆外围某油田为例,用三维有限单元方法,施以适当的边界力,模拟计算出原地应力场,即钻井前地应力分布特征,其大小、方向均与中国东部实测应力场一致。在此基础上,根据井径a与井心距r同比例放大或缩小时应力计算结果不变的规律,采取了扩大井口半径的手段,计算钻井后井口附近的应力场变化特征,其规律与观测到的井眼崩落结果十分一致。      

利用斜井钻孔崩落资料反演冀中坳陷上地壳应力状态

介绍了用斜井钻孔崩落法分析应力状态的正演方法和反演方法．根据冀中坳陷中部地区和南部地区两个地点共6口斜井的钻孔崩落资料,利用正、反演相结合的方法分析了两个地点的水平主应力方向和主应力的相对大小．结果表明,在冀中坳陷中部地区(饶阳凹陷内)和南部地区(深县凹陷),水平最大主压应力方向分别为N86E和N77E,上地壳浅部(深度1 000～4 000 m)的应力状态因地点而异,其中冀中坳陷中部地区的3个主压应力的相对大小为SH:SV:Sh=1.38:1.00:0.57,即处在走滑型应力状态;而在冀中坳陷南部地区,3个主压应力的相对大小为SH:SV:Sh=0.80:1.00:0.62,即处于正断层型应力状态．     

南黄海和东海地区现代构造应力场特征的研究

分析研究了南黄海和东海地区18口石油勘探钻井的井孔崩落特征,结合对琉球岛弧和冲绳海槽地区浅源地震震源机制解的分析,确认了南黄海地区与我国华北地区有类似的现代构造应力场特征;并得出东海地区的最大水平压应力方向为NEE-SWW,最小水平压应力方向为NNW-SSE,它们分别与冲绳海槽地区的最大和最小主压应力方向接近;东海地区地壳上层的水平差应力可能不强,这与该地区没什么地震活动的特点是一致的．根据应力场特征推断,我国东部地区并未受到菲律宾海板块俯冲的推挤作用,而是可能受到垂直于冲绳海槽走向的拉伸作用的影响．     

鄂尔多斯临兴西区深煤层地应力场特征及应力变化分析

大小及方向对深部煤层气开发影响显著。以鄂尔多斯东缘临兴西区为对象, 基于实 验测试、井壁崩落法和断层摩擦系数地应力法,分析了三向主应力方向与大小,阐释了基本特征及其空间发育规律。结果显示：8号煤层垂向应力介于44.94 ~ 50.46 MPa,平均48.47MPa;水平最大主应力介于35.16 ~ 44.53 MPa,平均40.62MPa;水平最小主应力介于28.79~39.45 MPa,平均33.02MPa。9号煤层垂向应力介于45.03~ 50.46 MPa,平均48.57MPa;水平最大主应力介于35.33~44.53 MPa,平均40.69MPa;水平最小主应力介于29.01 ~ 39.45 MPa,平均33.11MPa。误差分析显示此地应力计算结果可靠。三向地应力大小与埋深呈正相关关系。在垂向上,三向地应力相对大小表现出明显分带性,即埋深＜1000m左右为Sh＜Sv＜SH为特征的剪切型地应力带、埋深介于1000~1800m 表现为Sh＜SH＜Sv过渡带、埋深>1800m左右表现为Sh＜SH＜Sv为特征的正断型地应力带。在平面上,地应力在平面上总体呈西北部低、中部与南部高、其余地区适中,主要在T-23-2井和T-19井区存在应力低值带。最大水平主应力地应力方向主要以EW-NEE向为主。地应力场的阐释将为研究区深煤层储层物性评价、勘探选区及钻完井工程设计提供地质参考。     

数字化体应变仪观测值突跳的分析

山东长清台数字化体应变仪观测曲线自1999年以来出现几次形态类似的大幅度突跳,为正确认识这类现象,在长清台做了交直流切换对观测值影响试验,并对水位、气压资料进行综合分析。研究结果表明,水位、气压、电源切换等因素不会引起体应变仪观测曲线的突跳。对比其他类似观测分析推测,这类突跳可能与“慢地震”事件或“岩孔崩落”现象有关。     

黄骅坳陷井壁崩落法现代构造应力场测量

简述了井壁崩落椭圆的特征、识别标志及其测量方法,对黄骅坳陷区内32口井的四臂地层倾角测井和地层倾角测井资料应用Stereonet程序对几千组数据进行分析、处理,得出了黄骅坳陷区域现代构造应力场的最大水平主应力优势方向为N70°—80°E,而枣园油田区局部应力场最大水平主应力方向为N50°—60°E,其结果表明黄骅坳陷区域NEE向水平挤压应力场与黄骅坳陷内的北北东—北东东向断裂现代右旋走滑活动相一致,而枣园油田区由于受风化店构造的局部影响,最大水平主应力方向向北发生了20°—30°的偏转,这表明在统一的区域应力场状态下,局部构造应力场受局部构造的控制。     

进路分步开挖背景应力场演化规律研究

鲁中小官庄铁矿由于埋藏深、地压大、矿体倾角比较缓、矿岩破碎,是国内有名的难采矿山之一。进路开挖以后支护巷道破坏严重,其围岩变形为无收敛变形,也是国内支护较难的矿山之一。针对小官庄铁矿情况,为掌握其地压活动规律,应用东北大学岩石破裂过程分析系统（RFPA）,模拟其采用无底柱分段崩落法进路开挖过程,对进路开挖过程巷道围岩应力变化进行数值分析。发现随着进路开挖,导致进路出现片帮、底鼓、顶板下沉等现象,并且在矿岩接触带出现高应力集中,导致两进路之间的间柱破坏严重,并随着进路开挖应力逐步向新开挖两进路之间的间柱转移,开挖顺序造成边界矿体出现高应力集中,导致边界矿体难采。数值分析结果可以看出：进路的开挖顺序是导致小官庄铁矿进路围岩破坏的一个主要原因。