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呼图壁地下储气库部分区域地表垂直形变机理研究 总被引：4，自引：1，他引：3
利用在呼图壁地下储气库开展的2013~2015年7期二等水准测量获得的高差数据,对受地表气井压力变化影响而发生的地下储气库地表垂直变形进行了分析。研究表明,呼图壁地下储气库区的地表变形除了构造成因引起的盆地下沉以外,其他成因有2个方面:一个是呼图壁地区的地下水超采影响着该地区的地表垂直变化;另一个是储气库集采气期间受井口压力变化影响的地表沉降,根据计算,储气库每MPa气井压力变化影响到的地表变化为0.625~1.125mm。 相似文献
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利用新疆呼图壁地下储气库地表盖层由13个点位组成的形变监测网的前5期GPS观测资料，研究地下储气库注采过程中地表盖层的变形响应。通过获取地下储气库运行过程中地表盖层形变的三维时间序列，并结合井口压力数据，区分地下储气库在不同过程中的变形信号。研究结果表明，地表盖层在储气库注采过程中水平方向上存在明显的“呼吸效应”，储气库每MPa气井压力变化在注、采周期内对地表变形造成的影响在水平方向上分别达到1.02、1.24mm，垂直方向分别达到-1.11、0.86mm。 相似文献
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呼图壁地下储气库地表盖层变形的GPS研究 总被引：3，自引：1，他引：2
利用新疆呼图壁地下储气库地表盖层由13个点位组成的形变监测网的前5期GPS观测资料,研究地下储气库注、采过程中地表盖层的变形响应。通过获取地下储气库运行过程中地表盖层形变的三维时间序列,并结合井口压力数据,区分地下储气库在不同过程中的变形信号。研究结果表明,地表盖层在储气库注、采过程中水平方向上存在明显的"呼吸效应",储气库每MPa气井压力变化在注、采周期内对地表变形造成的影响在水平方向上分别达到1.02、1.24mm,垂直方向分别达到-1.11、0.86mm。 相似文献
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利用呼图壁地下储气库2013～2016年共7期流动重力、水准观测资料,对储气库地表重力场变化特征及其影响因素进行了初步分析。研究结果表明,影响地下储气库重力场的主要因素有地下介质密度变化、注采气压力变化、地下水位和土壤湿度变化和地表升降变化等。其中,重力场变化中占主导作用的影响因素为地表升降变化和地下水位的变化,储气库区内的测点重力变化主要来自于地表升降(储气库注采气压力变化导致的地表升降)和地下介质密度变化,储气库外部的测点重力变化主要来自于地表升降(季节性地表升降和地下水超采引起的地表沉降)和地下水位的变化。 相似文献
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近年来，背景噪声成像方法在恢复高频面波信号及获取近地表速度结构方面得到了广泛的应用，本文将该方法应用于准噶尔盆地南缘的呼图壁背斜地区的呼图壁储气库.采用储气库及其周边区域22个台站记录的连续背景噪声数据的垂直分量，通过噪声互相关方法获得了台站对之间的瑞利面波经验格林函数，并进一步提取了0.5~1.5 s的基阶瑞利面波群速度频散曲线.首先根据区域平均频散曲线得到了该地区地下数百米的平均一维横波速度结构，然后利用基于面波射线路径追踪的面波频散直接成像方法得到该地区深度为500 m以上的三维横波速度结构.反演结果显示该地区沉积层较厚，整体横波速度值较小（0.4~0.9 km·s-1）.储气库在地表投影区域的横波速度值较小，这可能是由于抽注水、气引起的沉积岩石裂隙所导致.储气库东北和东南方向均有明显的相对高速区，推测是区域地下水位和地形起伏综合作用的结果.本研究获得的近地表三维速度结构为呼图壁储气库地区的上覆地层物性研究、区域微震精定位、场地效应的评估和去除浅层影响的深部介质成像等研究提供了重要基础. 相似文献
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呼图壁地下储气库依托于枯竭的呼图壁气田建设而成,是中国继大张坨储气库之后投入建设使用的第2个储气库,为我国目前容量最大的天然气储气库。它通过夏季储气、冬季采气实现天然气的供需平衡,有效解决了新疆地区,尤其是,天山北坡经济带面临的冬季"气荒"问题,并为保障西气东输稳定供气和国家能源战略储备发挥重要作用。该储气库地处准噶尔盆地南缘北天山山前坳陷带内的呼图壁背斜上,其所在的天山北侧活动构造带是我国主要的地震活动带之一。研究该地区局部的浅层速度结构和介质变化特性对于保证该储气库安全运营,监测区域地震活动性,评估场地效应等都具有重要的意义。前人对包括呼图壁储气库在内的天山造山带至准噶尔盆地转换区域的深部地质构造特征已经有了许多研究,但是,在该地区浅层速度结构和介质变化等方面的研究几乎是一片空白。地震背景噪声互相关是一种新近发展起来的方法,主要是通过对两个台站记录到的地震背景噪声进行互相关运算来得到两个台站间的格林函数,从而用于地下结构成像或者介质变化的研究中。近年来,高频背景噪声由于可能存在较多的体波成分,且高频面波可以较好地反映浅层介质信息而逐渐引起关注。因此,本文将以从背景噪声中提取的这种高频面波信号作为工具,围绕新疆呼图壁储气库地区浅层结构成像和介质变化两个关键的科学问题,开展了以下4个方面的研究工作:(1)新疆地区流动地震观测背景噪声特征。利用目前通用的台基噪声分析方法,通过计算单条记录的加速度功率谱密度并统计一定时间段内的功率谱概率密度函数,研究了该地区的噪声来源及其特征。结果表明,研究区域由于超厚沉积层和显著人为活动的影响,大部分台站的背景噪声水平在高频段接近甚至超过全球高噪声模型,部分台站在全频段均超过全球高噪声模型。噪声成分主要是高频人为噪声和微震噪声,其中,新疆由于距离海洋较远微震噪声相对较低,而人为噪声频带范围较宽,强度较大,甚至超过高噪声模型,有助于提取两接收点之间的高频面波格林函数,从而获取浅层的介质信息,说明在该地区进行高频面波成像及浅层介质变化研究是可行的。(2)新疆呼图壁地区高频噪声成像。利用背景噪声互相关方法计算了不同台站对之间的格林函数,然后利用多重滤波方法获取了对应的瑞雷面波频散曲线,给出了一个平均的剪切波速度模型,并反演了不同周期对应的二维群速度分布图像。平均剪切波速度模型对应于近地表区域剧烈变化且砂泥岩交互的岩性特征。420?500 m处出现一个明显的低速层,可能与松散砂砾层有关。该浅层速度模型对于研究呼图壁储气库的上覆地层特性,近地表场地效应评估,去除浅层影响都具有重要的参考价值;不同周期的群速度图像均显示呼图壁和呼图壁北断裂处于高、低群速度过渡带,由于呼图壁〇〇1号井北断裂的北部并没有路径覆盖,无法观测到其两侧的速度差异。此外,在储气库西南边的台站附近,存在着一些明显的高速异常,推断是由于接近造山带引起的。对比不同深度的群速度分布图像,除了随深度有一个增加的趋势之外,纵向差异性较小。(3)新疆呼图壁地区地下介质特性变化。利用背景噪声互相关方法对呼图壁储气库区域的地下波速变化进行了初步分析,发现了可能与储气库充放气和地下水位变化有关的波速变化。但是,由于本文所选用的时间长度有限,只观测到了一个季节性的周期变化,未来需要进一步进行更长时间的观测来分析各种可能的影响因素。在该区域附近布设了气枪信号发射台,气枪震源具有高度可重复性,目前为止已经积累了大量的实验数据,利用互相关检测气枪信号的直达波到时,能够监测地下介质的微弱波速变化。采用这种主动观测系统,与本文的被动成像结果进行比较,可以通过互相验证以精确分析地下介质变化的时空分布特征。(4)垂直井孔台站在近地表介质特性研究中的效果初探。利用云南普洱大寨井的地表与井下噪声记录,研究了深丼观测对噪声水平的影响。发现该井下地震计在降低频率大于1 Hz的噪声上有明显的效果,尤其对于5 Hz附近的噪声,可降低达40 dB之多;当频率大于10 Hz时,随着频率的增加,降低噪声的水平逐渐降低。事实上,井下观测除了具有压制噪声的作用之外,还具有其他一些独特的优势。利用正则反卷积方法对距离台站150km内的10个近震事件开展了分析,构建了自375 m深度至地表之间的格林函数,并从中识别出入射波及地表反射波,从而获得了浅层的平均速度结构。以其中一个地震事件为例计算得到的直达波和地表反射波的理论到时与反卷积结果获取的实际到时差基本一致,说明平均速度是可靠的。由钻孔地质资料估算的初始速度模型可以看出,该地区的地下浅层结构存在多个较大的波阻抗界面,当地震波在从井孔基部传播至地表的过程中,发生了多次反射,而传播至地表后,从地表反射回井下地震计的能量明显减小。这是导致反卷积波场上入射波和地表反射波之间存在多个峰值,而且地表反射波的振幅相对弱于入射波甚至无法识别的原因。该结果为在新疆呼图壁地区利用井下观测进行地下结构及其变化的研究提供了方法参考。 相似文献
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Rn、CO2、Hg、H2等断层气体被广泛应用于断层活动性以及断层结构特征的研究。当前，研究介质中压力变化与断层气间的关系是断层气映震研究的主要技术方法之一。新疆呼图壁地下储气库自建成以来，每年以周期性循环“注入/采出”模式运行，该运行模式带来的储气库气压变化会影响周围地区的地震活动。同时，这一定期加压存储与减压释放气体的过程为研究应力变化引起的断层气变化提供了天然的实验场。通过对呼图壁储气库开展断层气定期流动测量以及定点连续观测，获取反复加载、卸载气体过程中储气库及周边区域断层气体Rn、CO2、Hg、H2浓度的变化特征，在储气库区域内观测到明显的Hg、H2浓度高值现象，其最大值分别为190ng/m3和725.40ppm，且其空间分布特征表现为在储气库加压存储过程中，储气库区域内注采井附近的气体浓度高于储气库区域外；此外，长期连续观测结果表明，断层气H2与储气库的压力变化存在一定的关系，H2对储气库内压力变化的响应更为灵敏。对呼图壁储气库应力变化引起的断层气变化特征进行分析，可以认识不同应力状态下断层气变化特征，为地震台站勘选与建设、震情跟踪以及异常落实等提供地球化学科技支撑。 相似文献
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Geomagnetism and Aeronomy - Hutubi underground gas storage (UGS), as the largest UGS in China, operates periodically by performing gas extraction in winter and injection in summer every year. To... 相似文献
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Hutubi Underground Gas Storage (UGS) is an important part of China''s West-East Gas Pipeline Project. Its production safety also plays an essential role in ensuring peaking, emergency and reserve of natural gas in the region. Geophysical observations and research conducted on Hutubi UGS provide significant support for understanding the operation status and ensuring safe operation of the UGS. Since the beginning of the construction of Hutubi UGS and its production, several works including gas field observation experiments,rock experiments and numerical simulations have been conducted. Preliminary observational results show that during the initial operation stage of the UGS, the "breathing phenomenon" in caprock and microseismicity in the vicinity are closely related to the operation of the gas storage. However,rock experiments and numerical simulations show that these activities may gradually weaken with the multi-cycle operation of gas storage. The impact of the operation of Hutubi UGS in the surrounding areas is gradually weakening, and its operation tends to be stable.Implementing long-term and multi-method geophysical observations is able to provide us a better understanding of the relationship between the operation of UGS and regional geological hazards. On this basis, the corresponding geomechanical model can be established to form an effective risk management mechanism for gas storage operation. Thus, it is of great significance to understand its operation status, monitor storage conditions, guide production and operation, and ultimately guarantee the safe production of the gas storage. 相似文献
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Study of the Reservoir Damage during Cyclic Injection and Extraction Process in the Hutubi Gas Storage 总被引：2，自引：1，他引：1
Wang Jianbo Ge Hongkui Wang Xiaoqiong Liu Tongyuan Liu Dunqing Zhang Yanjun Wu Shan 《中国地震研究》2018,32(2):288-300
During the injection and extraction process in gas storage,cyclic loading stress is applied to the reservoir pore structure,affecting the capacity and service life of gas storage. To study the influence of cyclic injection and extraction on reservoir physical property,a finite-element model of reservoir elastoplastic damage under the effect of pore pressure is established based on elastoplastic mechanics and fatigue-damage mechanics. Considering the mechanical property of the Hutubi reservoir and the injection-extraction mode of gas storage,the finite-element model is used to study the pore pressure and porosity change,fault safety,and ground surface deformation. The results show that the change in pore pressure and porosity,the deformation of the Hutubi fault,as well as the uplift and sink of the grounds surface are controlled by the fatigue damage of the reservoir pore structure during the injection-extraction process. After a 6-year service life, the cumulative deformation of the reservoir pore reaches its limit,causing pore structure collapse and porosity decrease. As a result,storage capacity declines and the ground surface starts to sink. Through this study,the safety of the Hutubi gas storage is evaluated,and some suggestions for field operations are offered. 相似文献
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The migrating and enriching of fault gas during dynamic load-unload process are important indexes to evaluate the stress state and tectonic activity of underground medium. The Hutubi underground gas storage provides a natural experiment site for the analysis of the relationship between the gas geochemistry and the stress-strain status. In this paper, the soil gas concentrations of Rn, CO2, Hg and H2 during the gas injection in the Hutubi underground gas storage were analyzed. The results show that the soil gas contents and changing trend are close to the background value in the non-reservoir area and fault zone, which may reveal the weak activity of the fault. Significantly higher concentrations of soil gas H2 and Hg are observed in the gas storage area, where H2 maximum reaches 5.551×10-4 and Hg maximum reaches 53ng/m3. Moreover, the abnormal soil gas H2 and Hg measurement locations are more consistent. The variation trends of soil gas Hg, H2, Rn, and CO2may be related to the different gas generation and response mechanisms. The concentrations of soil gas H2 and Hg are sensitive to the variation of pressure and the development of cracks in the underground gas storage, and they can reveal gas injection's effect on fault activity. This study provides a new basis for analyzing the influence of gas injection and withdrawal in Hutubi underground gas storage on fault activity. 相似文献
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针对PSInSAR技术监测大空间尺度地表垂直形变场的不足,提出通过基准转换与数据拼接、融合不同轨道多个独立片区(Frame)获取大空间尺度地表垂直形变场方法.由于不同轨道主影像选取的参考基准不一致、不同轨道垂直基线不同、不同片区相位解缠的参考PS不同等因素影响,使得PSInSAR获得的不同轨道地表垂直形变场的空间基准存在差异,提取的地表形变信息不具有可比性.利用两个相邻片区重叠区域的PS点集,根据迭代最近点算法提取两片区公共区域内同名点,并兼顾同名点距离的权,精确计算两片区的配准参数,实现两片区的"无缝"连接,最后使各独立片区拼接成一个连续的大空间尺度地表垂直形变场.本文推导了多轨PSInSAR技术获得的不同片区形变场基准转换与数据拼接的数学模型,并以华北平原(115.32°E—118.79°E, 36.81°N—40.58°N)为实验区,解析了3个不同轨道共12个片区PS目标,获取了研究区2006—2010年地表垂直形变速度场.分析表明:(1)研究区大范围处于下沉状态,形成以北京、廊坊、天津、沧州、泊头—德州等城市为中心向外扩展的地表沉降发展态势,几个沉降中心的平均沉降速率分别达到-34.7 mm/a、-26.3 mm/a、-64.2 mm/a、-34.6 mm/a和-37.7 mm/a;(2)地表沉降的空间分布特征表明,城市工业生产和生活抽取地下水是地表沉降的主要诱因,农业灌溉和油气开采是导致华北平原大范围地表沉降的另一个重要因素;(3)研究区最大沉降带沿北北东向展布,与区内断裂分布一致,表明沉降的空间分布受到断裂带控制;(4)利用地表同期一等水准测量成果检验了本研究结果,精度达到4.72 mm,表明本文提出的数据处理策略能够满足大时空尺度地表形变监测的需求. 相似文献
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An elastic point source model proposed by Mogi for magma chamber inflation and deflation has been applied to geodetic data collected at many volcanoes. The volume of ground surface uplift or subsidence estimated from this model is closely related to the volume of magma injection into or withdrawal from the reservoir below. The analytical expressions for these volumes are reviewed for a spherical chamber and it is shown that they differ by the factor 2(1-v), where v is Poisson's ratio of the host rock. For the common estimate v=0.25, as used by Mogi and subsequent workers, the uplift volume is 3/2 the injection volume. For highly fractured rocks, v can be even less and the uplift volume can approach twice the injection volume. Unfortunately, there is no single relation between the inflation of magma reservoirs and the dilation or contraction of host rocks. The inflation of sill-like bodies, for instance, generates no overall change in host rock volume. Inflation of dike-like bodies generates contraction such that, in contrast with Mogi's result, the uplift volume is generally less than the injection volume; for v=0.25, the former is only 3/4 of the latter. Estimates of volumes of magma injection or withdrawal are there-fore greatly dependent on the magma reservoir configuration. Ground surface tilt data collected during the 1960 collapse of Kilauea crater, one of the first events interpreted with Mogi's model and one of the largest collapses measured at Kilauea, is not favored by any one of a variety of deformation models. These models, however, predict substantially different volumes of both magma withdrawal and ground surface subsidence. 相似文献