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水力压裂施工过程中,天然断层或裂缝对水力裂缝的延伸影响显著,甚至与水平井轨迹平行或近乎平行的断层或裂缝会形成压裂屏障,阻止水力裂缝的延伸甚至造成砂堵.而岩性对水力裂缝延伸的影响目前还不清楚.本文首先利用地面微地震监测技术对水力裂缝进行了成像并提取出微震事件点分布平面图;然后利用三维地震断层属性预测了天然断层或裂缝分布,利用三维地震GR反演体提取了沿层砂岩分布平面图;最后,通过叠合天然断层或裂缝分布图、砂岩分布平面图以及微震事件点分布平面图,分析了岩性和天然断层或裂缝对水力裂缝延伸的影响,证实了岩性是除天然断层或裂缝以外控制水力裂缝延伸过程的另一个重要因素. 相似文献
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《地球物理学进展》2020,(3)
微地震震源机制解包含储层及裂缝特征信息,对于地质力学建模和水力压裂储层评价都有十分重要意义.然而,目前微地震震源机制类型仍存在争议,该方面的基础实验仍需要进一步的研究.本文针对花岗岩和页岩两类岩石,开展了水力压裂微地震实验研究.在实验进行前,分析了实验条件和数据采集方式.根据实验室测定的岩石物性参数和各级检波器微震事件的P波初动信息等,利用射线追踪进行微震事件的反演定位.定位的结果同岩石CT扫描观测到的裂缝有较高吻合度.利用微震事件在各级检波器处的P波初动极性及检波器在岩石表面的位置信息,进行微地震事件的震源机制反演,得出了水力压裂实验下微地震震源机制以剪切型占优的结论.结合微地震事件定位结果,震源机制反演结果和岩石CT扫描裂缝结果等,进行对比和分析,得出了一些新的结论和认识,为今后的实际微地震监测裂缝解释提供指导意见. 相似文献
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为了研究水力压裂中岩石的破裂及裂缝延展规律,开展水力压裂实验模拟.采用大型真三轴压裂设备对花岗岩岩样(300 mm×300 mm×300 mm)进行水力压裂,16道检波器接收,在识别的声发射信号上拾取初至走时,Geiger定位结果表明,压裂中声发射事件位置与压裂示踪剂显示相一致,CT扫描制作的数字岩心准确反映实际的破裂面.从压裂曲线上提取的破裂压力,结合围压分析表明,整个破裂面与初始破裂相一致,岩石破裂后沿该破裂面延展,直至结束.实验分析表明,裂缝发育由裂缝方向和裂缝类型共同决定,遵循裂缝发育能量消耗最小原则,合理解释了本次实验压裂现象;针对实验中单一破裂现象,提出了改进水力压裂设计的建议. 相似文献
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2018年12月16日,四川省兴文县发生了M L5.7地震(北纬28.239°,东经104.922°)。两个多星期以后的2019年1月3日,在其西边8km处发生了M L5.3地震。这两次地震事件是目前为止在长宁页岩气区块发生的最大的、最具破坏性的地震事件,对附近的农舍和建筑物造成了严重的破坏。虽然中国地震局发布这两个地震事件的常规处理得到震源深度都大于5km,但基于广义剪切粘贴法(gCAP)方法的矩心矩张量解,发现震源深度非常浅(M L5.7和M L5.3地震的震源深度分别为3km和1.8km)。此外,这两个地震事件都非常接近水力压裂(HF)井场,周围有很多水力压裂井在地震时正在进行压裂作业。一系列的证据链条表明这些地震是由2.5~3km深度处的水力压裂所诱发。证据包括地震和水力压裂井段之间的时空相关性、地震活动统计特性,以及触发那些现今应力场下产状不利于发生摩擦滑动的断层所需的流体超压力。自2014年开始规模化水力压裂以来,长宁区块至今共观察到11次M L≥4.0地震事件(其中包括3次M L≥5.0地震)。与常规构造地震活动相比,这些地震活动的大森型余震活动非常低。此外,对于触发M W≥3.5地震事件,所需流体超压力为0.3~5.8MPa。水力压裂在致裂区间以外由孔弹性效应产生的应力变化一般远小于1MPa。这些断层大多是未知的,而且在目前的构造应力场作用下,其产状不利于发生滑动破裂,所以流体超压力驱动已存在断层的再活化被认为是诱发这些异常的中强地震的原因。 相似文献
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水力压裂是页岩气开发过程中的核心增产技术,微地震则广泛用于压裂分析、水驱前缘监测和储层描述.微地震反演过程中,用于反演的速度模型往往基于测井、地震或标定炮资料构建,忽略了压裂过程中裂缝及孔隙流体压力变化对地层速度的影响.本文首先基于物质守恒、渗流理论和断裂力学模拟三维水力压裂过程,得到地下裂缝发育特征和孔隙压力分布.继而根据Coates-Schoenberg方法和裂缝柔量参数计算裂缝和孔隙压力对速度场的影响,得到压裂过程中的实时速度模型.最后利用三维射线追踪方法正演微地震走时和方位信息,并采用常规微地震定位方法反演震源位置及进行误差分析.数值模拟结果表明,检波器空间分布影响定位精度,常规方法的定位误差随射线路径在压裂带中传播距离增加而变大,且不同压裂阶段的多点反演法与单点极化法精度相当. 相似文献
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《地球物理学进展》2017,(1)
室内水力压裂模拟实验是认识裂缝压裂机理、获取水力压裂信号的有效手段,可为进一步提高水力压裂技术在页岩气等非常规油气资源开发方面的应用提供技术支持.本文根据野外水力压裂施工工艺和微压裂地震信号监测的特点,设计并制造了大模型水力压裂模拟装置,该装置包括真三轴围压系统、水压裂系统和微压裂信号采集系统,可以实现相同或不同围压状态下的水力压裂试验,并对裂缝产生、裂缝扩展的整个物理过程进行水力压力信号和岩石压裂破裂信号的采集,形成了一套完整的微压裂实验技术.通过水力压裂实验,首次在实验室内获得了真三轴围压下大模型的水利压力和水力压裂信号的关系,为水力压裂信号的分析和压裂裂缝的定位提供了基础. 相似文献
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《应用地球物理》2017,(3)
对非常规油气藏,断层既可以成为油气的流通通道,也可能成为油气藏开采开发的阻碍,体现在(1)导致压裂液的滤失;(2)导致储层水淹;(3)诱发小型地震。因地震勘探分辨率的影响使得部分小型断层无法被有效检测,该类断层在压裂施工过程中变得异常活跃并释放出大量的微震。为此,本文总结出一种融合微震时空特征、相对震级、震源机制、振幅、频率的天然断层识别方法。该方法基于储层力学机理分析天然断层和压裂裂缝激发的力学环境,并得出其时空分布规律;通过引入微地震相对震级的算法对天然断层和压裂裂缝活动所致的微地震事件进行标定,并基于地震位移理论分析天然断层和压裂裂缝所致微震的动力学特征,得出其在频率和振幅存在的差异。通过微地震地面和井中监测实例的应用和验证,该方法能有效地达到对天然断层和压裂裂缝识别的目的。 相似文献
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本文对中国四川盆地最近观察到的注水诱发地震进行了及时和详细的研究,四川盆地页岩气水力压裂已经开始启动,计划在未来几年里被逐渐开采。包括传染型余震序列模型、震中重定位、13个大地震事件(MW3.5)的震源机制以及库仑破裂应力数值计算的众多证据表明,在地下2.3~3km深度范围内水力压裂短期(每个井位数月)注水过程诱发了一系列最高矩震级达MW4.7的地震。反之,这些诱发地震的出现也支持了注水诱发断层再活化的假设。本文同时讨论了此地区注水压裂为什么会诱发如此大震级地震的地质原因。由于四川盆地中水力压裂作业正如火如荼,这也将有利于地球科学、天然气公司、管理部门和学术界共同探讨显著的注水诱发地震的地区因素,以确保页岩气注水压裂可以有效进行并安全实施。 相似文献
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Reservoir induced earthquakes (RIE) are caused by impoundment of reservoir,with the characteristics of small magnitude and shallow focal depth,but they can also lead to not only economic loss,but also many serious secondary disasters,such as dam destruction,landslide,producing greater damages far more than the damages directly produced by earthquakes.So study on RIE is quite significant in the field of dam construction,thus more attentions should be paid to RIE.There are many factors to induce reservoir earthquakes,such as geological condition,rock mass mechanical index,state of crustal stress,pore pressure distribution,all of which are extremely difficult to measure due to the presence of many randomness;even if applying most advanced methods to measure them,the values fluctuate in great range,without a certain value in time and space.The great variety of these parameters gives rise to troubles to analyze RIE by deterministic approaches.How to handle the randomness of these factors has become vital problem in the field of RIE research.In this study,based on probability theory,and taking the main influence factors as stochastic variables,a new method to analyze probability of RIE was proposed by applying reliability theory.Firstly,the factors inducing reservoir earthquakes were analyzed,of which pore pressure in fault caused by water impounding of reservoir plays a vital role in triggering earthquakes.Then,taking these factors,including attitude,friction coefficient,cohesion of fault plane,stress state of fault plane and pore pressure in fault,as stochastic variables,performance function of triggering earthquakes was established by applying Coulomb stress on the fault plane,and reliability theory was used to analyze probability of earthquake induced by main factors.A special case analysis showed that:(1) The probability of induced earthquakes dramatically increases as pore pressure in fault increases;under the condition of equal pore pressure at triggering earthquakes area,probability of induced earthquakes obviously rises with enlarging of variation of pore pressure;(2) those faults with strike approximately parallel to horizontal maximum principal stress direction or with steep dip angle about more than 60° are prone to inducing earthquake;(3) as horizontal minimum principal stress increases,which has greater effect on induced earthquakes than horizontal maximum principal stress,probability of induced earthquakes becomes lower and fault keeps in more stable condition;(4) probability of induced earthquakes gradually decreases with the increase of friction coefficient and cohesion of fault plane;However,the effect of friction coefficient on induced earthquakes is much greater than the cohesion of fault plane. 相似文献
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In unconventional reservoirs, small faults allow the flow of oil and gas as well as act as obstacles to exploration; for, (1) fracturing facilitates fluid migration, (2) reservoir flooding, and (3) triggering of small earthquakes. These small faults are not generally detected because of the low seismic resolution. However, such small faults are very active and release sufficient energy to initiate a large number of microseismic events (MEs) during hydraulic fracturing. In this study, we identified microfractures (MF) from hydraulic fracturing and natural small faults based on microseismicity characteristics, such as the time–space distribution, source mechanism, magnitude, amplitude, and frequency. First, I identified the mechanism of small faults and MF by reservoir stress analysis and calibrated the ME based on the microseismic magnitude. The dynamic characteristics (frequency and amplitude) of MEs triggered by natural faults and MF were analyzed; moreover, the geometry and activity types of natural fault and MF were grouped according to the source mechanism. Finally, the differences among time–space distribution, magnitude, source mechanism, amplitude, and frequency were used to differentiate natural faults and manmade fractures. 相似文献
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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。 相似文献
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人工诱发地震现象已经有很久的历史.水库蓄水、采矿、地热开发、从地下提取液体或气体,或将液体注入地球内部都可能诱发地震.大量地震监测数据与科学分析结果显示:美国俄克拉何马州的地震剧增主要与页岩油气开采的废水回注量相关;加拿大阿尔伯塔省的地震剧增主要与页岩油气开采水力压裂的工作量相关;而荷兰罗宁根天然气田的传统天然气开采也同样诱发了较强的地震活动.在中国四川盆地的页岩油气开发区域,地震活动近几年也大幅度增强,但目前监测与科研工作较少,对某些地震成因尚有争议.目前研究诱发地震问题已成为学术界与工业界的一门专业学科.推断诱发地震,除了分析时空分布与工业活动的相关性之外,本文综述了该领域基于地震学、地质动力学、构造地质学的多种分析方法.如何在油气开采过程中减少诱发地震的灾害影响成为当前相关各界极为关注的科研问题,本文介绍了多个国家或地区建立的控制诱发地震的管理系统、基于地震大数据的诱发地震概率预测方法,以及基于地球物理与地质信息的综合诱发地震风险评估方法,并对我国控制诱发地震问题提出建设性意见. 相似文献
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以南北地震带北部的青藏高原东北边缘与华北构造区过渡部位为例,通过建立地震构造模型,计算静态库仑破裂应力改变量（ΔCFS）,研究了该区1561~1920年360年间5次M≥7级地震之间的触发过程.结果表明,在1561年罗山东麓71/4级地震之后,下一次地震无一例外地发生在前面地震产生的应力触发区（ΔCFS>0）.在4条被触发的发震断裂中,有3条发震断裂的平均ΔCFS>0.2×105 Pa,最大可达0.62×105 Pa,超出目前普遍认为触发应力阀值（0.1×105 Pa）.根据断裂库仑破裂应力变化量（ΔCFS）和构造应力累计率（δτ）,计算获得了下一次地震发生的提前量（ΔT）,地震活动提前量最大可以达到160a.在一条重要活动构造带或地区上,一次地震发生对下一次地震的触发缩短了地震重复发生所需要的累积时间,使得地震可以提前发生,这一方面使得某一特定的发震断裂在时间尺度表现出准周期性,另一方面使得空间上不同发震断裂的地震活动表现出丛集发生的现象.此项研究有助于认识断裂间相互作用特点、揭示地震丛集发生规律以及预测未来地震危险区. 相似文献
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Many observations and studies indicate that pore fluid pressure in the crustal rocks plays an important role in deformation, faulting, and earthquake processes. Conventional models of pore pressure effects often assume isotropic porous rocks and yield the nondeviatoric pressure effects which seem insufficient to explain diverse phenomena related to pore pressure variation, such as fluid-extraction induced seismicity and crustal weak faults. We derive the anisotropic effective stress law especially for transversely-isotropic and orthotropic rocks, and propose that the deviatoric effects of pore fluid pressure in anisotropic rocks not only affect rock effective strength but also cause variation of shear stresses. Such shear stress variations induced by either pore pressure buildup or pore pressure decline may lead to faulting instability and trigger earthquakes, and provide mechanisms for the failure of crustal weak faults with low level of shear stresses. We believe that the deviatoric effects of pore fluid pressure in anisotropic rocks are of wide application in studies of earthquake precursors and aftershocks, oil and gas reservoir characterization, enhanced oil recovery, and hydraulic fracturing. 相似文献
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松潘-甘孜块体位于中国大陆西南部、南北地震带的中段,其东段与扬子块体相接,拥有多条活动断裂带,是青藏高原北部的主要构造单元.该地区地震活动性强烈,历史上曾发生过多次灾难性地震.本文基于地震触发原理和黏弹松弛分层地壳模型,计算了松潘-甘孜块体东北端历史强震之间应力传输和相互作用的过程.模型结果显示,受之前地震导致的库仑应力场变化的影响,1879年武都地震和1976年8月23日松潘M7.2级地震震中库仑应力积累提升,将促进这些地震提前发生;1933年M7.5叠溪地震和1973年M6.5松潘地震震中库仑应力降低,前续地震的影响可能使得这两次地震的发震时间推迟;在研究历史地震对1960年漳腊M6.7级地震、1976年8月16日M7.2级和1976年8月22日M6.7级松潘地震的作用时,有效摩擦系数的取值十分重要,当有效摩擦系数取0.8时,前续地震导致的应力场变化将促进以上三次地震的发生.松潘-甘孜块体东北端的强震活动有效地增强了西秦岭北缘断裂、东昆仑断裂玛沁-玛曲段、鲜水河断裂康定-道孚段和岷江断裂中段上的库仑应力积累,将提升这些断裂今后发生地震的概率;有效降低了龙日坝断裂上库仑应力的积累,降低了该断层上发生地震的概率.松潘-甘孜块体的地震活动降低了汶川地震震中位置的库仑破裂应力,但提升了破裂面东北段的应力积累,有助于汶川地震向东北端破裂. 相似文献
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华北地区震前断层水平异常活动特征 总被引：4，自引：1，他引：3
分析了首都圈及邻近地区跨断层基线测量资料, 研究了唐山、大同及张北地震前后断层水平异常活动特征。结果表明, 震前在震中外围存在显著的断层水平异常活动, 监测断层水平活动是地震预测的有效手段; 同一测点震前断层水平异常活动具有相似性特征; 唐山地震前在震中附近一定范围内出现的断层水平异常活动, 具有断层预位移性质。 相似文献
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Borehole fluid injections are common for the development of hydrocarbon and geothermic reservoirs. Often they induce numerous microearthquakes. Spatio-temporal dynamics of such induced microseismic clouds can be used to characterize reservoirs. However, a fluid-induced seismicity can be caused by a wide range of processes. Here we show that linear pore pressure relaxation and a hydraulic fracturing are two asymptotic end members of a set of non-linear diffusional phenomena responsible for seismicity triggering. To account for the whole range of processes we propose a rather general non-linear diffusional equation describing the pore pressure evolution. This equation takes into account a possibly strong enhancement of the medium permeability. Both linear pore pressure relaxation and hydraulic fracturing can be obtained as special limiting cases of this equation. From this equation we derive the triggering front of fluid induced seismicity, which is valid in the general case of non-linear pore pressure diffusion. We demonstrate corresponding seismicity signatures on different case studies. 相似文献
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本文基于三维孔隙弹性理论,建立了紫坪铺水库及周边地区的有限元模型.根据紫坪铺水库开始蓄水到汶川地震发震时刻的水位变化情况,计算了整个区域的孔隙压力和库仑应力.详细讨论了断层及周围地层的弹性模量和扩散系数对计算结果的影响.计算结果表明:从弹性角度看,断层的弹性模量对汶川地震震源处的库仑应力影响很小;震源处的库仑应力随着断层和周围地层的扩散系数增大而增大.当给定弹性模量和扩散系数代表性值的时候,计算结果表明在汶川地震发震时刻,震源处的库仑应力变化量为+1 kPa左右,这表明紫坪铺水库使得汶川地震发震断层更加危险.是否这个量级的库仑应力就能够触发汶川地震还需要进一步探讨.通过分析库区周边小震的分布,发现小震分布区域均是库仑应力增加的地区,因此紫坪铺水库周边的小震应该与紫坪铺水库蓄水有直接关系. 相似文献