断层影响的水平井套管损坏分析与模拟研究

套管损坏是油气开发过程中一种常见的地质灾害。以往研究主要集中在常规油气竖向套管变形破坏等方面,而在页岩气水平井套管损坏问题中,由于水平套管和竖向套管与陡倾断层之间夹角的差异,以及页岩储层浸水蠕滑效应与常规油气储层相比更为显著,使之与常规油气竖向套管变形破坏的微观机理有一定差别。本文研究的受断层影响的页岩气水平井套损就是一个典型的套管与断层大夹角、储层围岩强蠕滑的灾害问题。针对该问题进行机理分析和仿真模拟,得出：断层剪切活化前套管围岩蠕滑作用产生的径向挤压力可以造成套管缩颈,在断层处表现为套管的差异变形;随着水力压裂及页岩气开采过程中断层的不断活化,断层产生的剪切应力成为套管弯曲错断的主因。模拟结果与机理分析的一致性表明断层面水平套管剪切损坏是围岩蠕滑挤压力和断层活化剪切力共同作用的结果,可为页岩气开发中套损的防治提供参考。     

东营凹陷中生代原型盆地恢复及其演化

综合利用三维地震、测井及地球化学等资料,详细解剖断裂体系的静态和动态发育特征;运用多种剥蚀量恢复方法,求取侏罗系、白垩系及中生界剥蚀厚度,对东营凹陷中生代原型盆地格局进行恢复。研究结果表明：中生代活动的北西向断裂构成了该时期的控盆断裂体系,包括石村—平南—滨西断层,陈南断层东段两个主断裂带及王古1断层、王66断层、滨南断层等次级断裂,形成了北断南超的断陷盆地。原始地层沉积由石村—平南—滨西断层分隔,形成东、西两个沉积区,由次级断裂控制形成多个次级沉积区。东营凹陷原型盆地特征与现今盆地格局具有较大差异,整体为东、西两个主洼,东部主洼受陈南断层东段控制,次级北西向断层分割成多个次洼,呈现“盆岭相间”的格局;西部主洼由石村—平南断层控制,沉积中心位于青城凸起及花沟洼陷;该时期平方王潜山、纯化草桥鼻状构造带已经形成,林樊家凸起和青城凸起尚未形成。     

联合高频GNSS和强震数据快速反演四川泸定6.8级地震断层破裂特征

北京时间2022年9月5日12时52分, 四川甘孜藏族自治州泸定县发生6.8级地震.利用震中附近1 Hz高频GNSS观测数据获取了同震速度和位移波形, 并快速测定了泸定地震的震中和震级.实验结果表明: 高频GNSS反演的震中与美国地质调查局(USGS)发布的震中相差32 km, 与中国地震台网中心发布值相差16 km; 高频GNSS反演的震级, 与两个机构均仅差0.1个震级单位.针对地震预警、震后快速响应等时效性应用, 提出了一种联合高频GNSS和强震数据的线源破裂特征快速反演方法.泸定地震实验结果表明: 在震后20 s时可获得稳定的线源模型, 破裂长度、方向和破裂模式值分别为33.3 km、151°和0.6, 破裂方向与USGS震源机制解断层走向相差14°, 反演的断层破裂模式为双侧破裂.提出的地震断层破裂特征快速反演方法可用于地震预警、震后灾害快速评估以及紧急响应, 同时可为今后联合高频GNSS和强震数据快速测定地震破裂特征提供参考.

     

莺歌海盆地新生代构造沉积演化及动力学机制分析

南海西北陆缘构造演化极其复杂,受到红河断裂、海南地幔柱和南海形成演化等多种因素的控制。莺歌海盆地位于南海西北部,发育了巨厚的新生代沉积物,详细记录了南海西北陆缘新生代的演化历史。但是莺歌海盆地新生代以来主要受到何种构造因素的控制目前还不太清楚。本文在莺歌海盆地较为均匀地选择了7口钻井和23口模拟井,通过空盆构造沉降方法重建了莺歌海盆地的构造沉降量、构造沉降速率和沉积速率,同时运用重力反演方法模拟了莺歌海盆地深部地壳结构,并结合前人研究成果进行了综合分析。结果发现莺歌海盆地在裂陷期（45～23 Ma BP）,盆地北部和中部沉降速率较大,南部沉降速率较小;在裂后期（23～0 Ma BP）, 盆地北部和中部沉降速率存在两期“台阶式”上升,分别为23～11.7 Ma BP和11.7 Ma BP至今,北部裂后期构造沉降速率最大可达80 m/Ma,中部最大可达110 m/Ma;南部地堑和隆起裂后期分别在11.7～5.7 Ma BP和15.9～11.7 Ma BP构造沉降速率最大可达70 m/Ma。莺歌海盆地新生代整体上表现为沉降速率与沉积速率变化基本一致,说明构造沉降对沉积速率具有显著的控制作用。重力反演发现莺歌海盆地可能存在下地壳高密度异常体,结合盆地沉积物内部钻遇玄武岩,我们推测下地壳高密度异常体为基性侵入体。通过与南海周边其他沉积盆地沉降速率对比发现,几乎所有盆地都在中中新世−晚中新世（15.9～11.7 Ma BP）发生了加速沉降事件,我们认为这可能跟南海海盆停止扩张导致大陆边缘次生地幔对流消失有关。莺歌海盆地5.7 Ma BP至今的加速沉降则可能与红河断裂右旋走滑活动有关。     

利用GRACE重力和重力梯度变化估计2012年苏门答腊地震断层参数

2012年4月11日苏门答腊北部附近海域发生M_W=8.6地震,国际上采用不同数据获得了该地震的断层滑动模型,但断层走滑性质存在较大差异.卫星重力GRACE（Gravity Recovery and Climate Experiment）观测覆盖震中区域,可以提供很好的断层参数估计约束.本文采用GRACE月重力场模型数据提取了此次地震同震重力和重力梯度变化,表明了北向分量的优越性.并与断层模型理论计算结果进行了比较,分析了T_xx（北-北向重力梯度）分量对断层参数的敏感性,以及基于粒子群算法以及Okubo位错模型反演了该地震断层参数.结果表明GRACE观测到的同震重力梯度变化在空间形态分布上与断层模型模拟结果符合较好,但振幅差异较大.重力和重力梯度的北向分量可以很好地压制条带误差,其中g_N（北向重力变化）和T_xx的误差最小,其次是T_xz（北-上向重力梯度）,误差最大和对条带误差抑制效果最差的是T_xy（北-东向重力梯度）.T_xx对断层的深度不敏感,对其余断层参数较敏感.基于GRACE反演得到的断层的走向角为113.63°,倾角为89.99°,滑移角为175.26°,平均滑移量为28.18 m,相应的矩震为8.71级,且此次地震的走滑性质为右旋走滑.

     

扎陵湖和鄂陵湖夏季典型地表水热交换特征的数值模拟

选用由美国国家环境预报中心NCEP和美国国家大气研究中心NCAR联合开发的新一代中尺度数值模式WRF(Weather Research and Forecasting Model)模式,采用两重网格单向反馈嵌套的方法对扎陵湖和鄂陵湖区域的大气边界层特征进行数值模拟,并把湖泊水体下垫面替换为草地下垫面以设计另一组去除湖泊...     

四川汶川地震断裂带科学钻探2号孔(WFSD-2)岩性特征和断裂带的结构

以WFSD-2钻孔岩心为研究对象,通过详细的岩心编录和岩石学、构造地质学等研究,识别出该钻孔岩心具有6段岩性,从上向下依次为彭灌杂岩(0~599.31m)、三叠系须家河组二段(599.31~1211.49m)、彭灌杂岩(1211.49~1679.51m)、三叠系须家河组三段(1679.51~1715.48m)、彭灌杂岩(1715.48~2081.47m)、三叠系须家河组四段(2081.47~2283.56m)。彭灌杂岩主要以花岗岩和火山岩为主,三叠系须家河组沉积岩以砂岩、粉砂岩、泥岩、页岩、煤层(线)和砾岩为主。3套彭灌杂岩与三叠系须家河组沉积岩重复出现,时代较老的岩性段逆冲覆盖在新的地层之上,表明龙门山构造带由一系列逆冲岩片叠置而成。岩心中断裂岩较为发育,主要为断层角砾岩、碎裂岩和断层泥,反映出脆性变形作用的特点。通过对断裂岩的统计分析,厘定了20余条产状不同、规模不等的次级断裂带,断裂带宽度和断裂密度峰值显示FZ600、 FZ720、 FZ782、 FZ817、 FZ922、 FZ951、FZ1449、 FZ1681、FZ2082为主要断裂带,其中FZ1681系规模最大的一条断裂。依据断裂岩的组合特征可以将岩心中断裂带的结构以断层泥为核部划分为两大类：对称型断裂带和不对称型断裂带。根据地表破裂带、WFSD-1钻孔岩心中主滑移带位置的几何关系、岩性分层等因素,可推断汶川地震主滑移带应位于FZ1134、FZ1449或FZ1681之中,同时也暗示该地区经常发生类似汶川地震的大地震活动。研究表明,龙门山地区经历了强烈的构造缩短和快速隆升作用,暗示龙门山地区构造活动非常强烈。     

山东兖州煤田杨庄井田断层构造特征及其对生产的影响

兖州煤田为鲁西南地区的主要煤田之一,属华北大型聚煤盆地的一部分。杨庄井田位于兖州煤田的西北翼,总体呈倾斜的单斜构造,井田内构造以断层为主,近SN向,NE—NEE向和NW-NWW向3组断层互相切割,致使煤层错动,影响工作面和巷道的布置,局部煤炭资源甚至无法开采。故应采取探采结合的方式,查明断层的分布规律和延展方向,以充分合理地开发煤炭资源。     

青藏高原地球物理与大陆动力学研究的新进展

岩石圈地球物理探测、深部结构成像与各向异性等研究是青藏高原大陆动力学研究的基础.近年来,随着深部地球物理探测技术和反演成像技术的进步,信息提取与细节分辨能力不断提升,青藏高原壳幔结构、碰撞和隆升动力学、资源与地质灾害的深部机制等研究进展显著.本专辑收录33篇论文,主要分布在深部结构与地球物理探测、地震各向异性与变形、断裂性质与地震活动等三个主要研究领域.本文重点围绕这些论文,对近年来青藏高原地球物理研究进展进行综述.

     

塔里木盆地温宿凸起构造特征新认识

温宿凸起位于塔里木盆地西北缘, 平面上呈北东-南西向展布。本文从温宿凸起周缘及内部断裂构造解释入手, 结合区域地质结构特征、构造单元划分和构造演化研究, 认为温宿凸起的形成和演化主要受古木别孜和沙井子两条主断裂控制, 表现为夹持在乌什凹陷和阿瓦提凹陷中间的一个古隆起。温宿凸起内部发育一系列次级断裂, 将其划分为阿克苏低凸带、阿克雅断凸带、古木别孜断裂带和沙井子过渡带4个构造单元。温宿凸起具有长期隆升、短期沉降的特点: 在加里东晚期-喜马拉雅早期, 受两条边界主断裂形成并持续活动的影响, 温宿凸起长期隆升, 造成了其地层的广泛剥蚀; 喜马拉雅中期为温宿凸起稳定沉降阶段, 沉积了新近系吉迪克组碎屑岩沉积。喜马拉雅晚期差异隆升形成西高东低的大型鼻状构造背景, 东部接受了新近系康村组、库车组沉积, 西部高部位未接受沉积。边界断裂定型后, 温宿凸起亦最终定型, 形成了现今的构造面貌。综合研究认为, 温宿凸起和塔北隆起构造性质有显著差异, 二者为不同构造单元, 应将其归属为柯坪断隆而非塔北隆起。喀拉玉尔滚断裂为塔里木盆地一级构造单元塔北隆起和柯坪断隆的界线。本文研究成果对指导温宿凸起勘探生产、重新认识塔里木盆地西北部构造演化和构造格局有重要意义。