断裂质量校正及其在油气勘探开发中的作用

为了有效降低地震解释中的不确定性,提出综合应用三维地震资料、地震相干切片、小层对比和井资料校正断裂解释的不确定性以及断层位置和组合方式正确性的一种方法.首先通过地震"十字"剖面和相干切片,落实地震断裂存在的真实性及预测亚地震小断层密度,通过垂直地震分辨率与地震断层末端点位移梯度比来预测亚地震断层尾部长度;其次以小层分层数据为基础,应用正断层钻井校正模式校正断层的位置.然后,基于断层面断距等值线确定出分段生长断裂,应用断层分段生长连接标准厘定分段生长断裂处于"硬连接"阶段还是"软连接"阶段(侧列叠覆).研究结果表明:断层质量校正有利于降低油气田勘探开发的风险性:1)亚地震断层尾部长度预测可能导致经济与亚经济前景资源的差异;2)断层位置校正是落实断层与井位配置关系的基础,杏树岗区块X9-4-31井注水受效验证了断层位置校正的可靠性;3)经证实太北开发区f074断裂是由2条侧列叠覆断层组成,明显控制着断圈类型划分以及封闭性定量评价;4)目前普遍应用泥岩涂抹系数(SSF)定量评价断层垂向分段生长,临界SSF值为5~8,低于临界值,形成典型泥岩涂抹封闭,若超过临界值,则形成贯通性断层,导致油气侧向渗漏或跨层聚集.     

断层岩古排替压力恢复及其封闭性能研究

为了研究断层古封闭能力及封油气有效性,在兼顾了断面正应力和断层岩压实成岩作用时间两方面因素控制的断层岩现今排替压力的定量研究方法的基础上,采用本文所建立的一套断层岩古排替压力的恢复方法,对海拉尔盆地贝尔凹陷呼和诺仁构造带B29号断层在大磨拐河组二段泥岩盖层内部断层岩排替压力演化和封闭性能进行了研究.结果表明,其断层岩在伊敏组二段和三段沉积后期开始形成对油气的封闭能力,该时期晚于南屯组源岩第1次大量排烃期,不能有效的封闭住其第1次排出的油气,但与南屯组第2次大量排烃期同期,可以封闭住其第2次大量排出的油气,这一应用结果表明该方法定量恢复断层岩古排替压力是可行的.     

克拉2气田异常高压特征及成因

克拉2气田异常高压的主要特征是：异常高压储层的顶部存在下第三系巨厚的盐岩、膏泥岩盖层,封闭性能良好;含气面积大,储量高;断层对气藏的形成和保存起关键作用。本研究区异常高压形成的主控因素是构造抬升和水平构造挤压应力。喜山晚期构造运动导致地层大幅抬升,遭受剥蚀而垂向、侧向上良好的封闭性使得孔隙流体压力得以保存;侧向挤压应力又加剧了异常高压的程度。     

海上Z油田内部次生断层封闭性精细评价

分析Z油田次生断层封闭规律和评价标准,总结适应油田断层封闭性能评价的方法,并对油田内部次生断层的封闭性能进行精细评价。研究表明,该油田内部次生断层性能主要受岩性对接封闭和泥岩涂抹封闭的影响。当断层两盘地层的砂泥比大于0.75时,断层的封闭性较差,反之较好;当断层两盘对接砂岩的泥比率小于0.15时,对接砂岩的连通性好,断层封闭性差;当对接砂岩的泥比率大于0.5时,断层封闭性好。     

采动影响下断层滑移失稳的动力学分析及数值模拟

为研究开采扰动下断层滑移失稳诱发冲击矿压的致灾条件,基于"砌体梁"理论分析了开采过程中断层围岩系统的受力状态和力学响应.首先推导了断层面正应力、剪应力的计算公式,进而得到断层滑移失稳与覆岩"关键层"的破断和采场的推进的关系;利用数值模拟计算比较了不同开采影响因素下的断层面位移场、应力场、速度场和能量场的响应规律.结果表明:断层滑移对采动影响具有不同的敏感性,断层带上剪切位移和应力分布受断层摩擦角、采深、断层位置和回采方式等影响较大;而受断层力学性质(诸如法向刚度、切向刚度等)影响较小.受采动覆岩演化高度影响,断层带上不同位置处的应力路径变化较大,临近断层处易出现滑移.最大滑移速度和震源参数与最大剪切位移呈正相关关系.     

东营凹陷北部陡坡带断层应力封闭研究

断层封闭性研究是油气勘探开发过程中重点难点研究内容之一．本文运用构造力学原理和方法，通过计算东营凹陷北部陡坡带地区的断层应力特征，研究了断层应力特征随断层埋深变化的演化规律，并探讨了断层应力与断层封闭性随断层埋深变化之间的关系规律．结果发现，断层应力、断层性质和断层封闭性在浅部是张性开启的，而在深部是压性封闭的，中部（1650-2000m）则存在一个断层性质和封闭的过渡段，即断层性质和断层封闭性的转换段．     

断层对辽河盆地杜229断块 超稠油成藏与生产的影响

为了寻求解决辽河盆地杜229断块超稠油油藏在开采过程中水侵严重影响生产的问题,通过研究该区 块构造演化史,分析了断层在超稠油成藏过程中的作用,认为该区块的边界断层对油气成藏起侧向封堵作用,后 期小断层使油藏复杂化。根据水性分析和示踪剂监测资料,推断水侵的主要原因是部分断层的不封闭。建议在 以后超稠油开发生产中,生产井段要距不封闭断层70m以上。     

西斜坡区萨二、三油层油气保存条件

通过西斜坡区嫩一段泥岩盖层封闭特征,研究萨二、三油层地层水保存条件和侧向遮挡条件,阐述其油气藏形成与保存条件的作用,分析了油气在纵向和侧向上的保存条件,结果表明:西斜坡区嫩一段泥岩盖层具有中等至较好的封闭能力;西斜坡区萨二、三油层油气在纵向上只有保存在一般浓缩亚区才能阻止氧化和菌解作用的破坏;其油气侧向遮挡条件不发育,主要是一些低幅度的鼻状构造和面积较小的背斜圈闭,还有一些地层超覆,砂岩上倾尖灭和断层遮挡可为油气聚集提供侧向遮挡条件.     

破碎覆岩回采巷道临界宽度研究

为了有效控制破碎覆岩回采巷道变形,根据其赋存特征采用工字钢架棚支护技术,分析破碎覆岩普氏拱结构的形成原理和研究回采巷道临界宽度。针对破碎覆岩回采巷道具有围岩破碎、强度低和不具有可锚性等特点,采用普氏拱理论,计算回采巷道围岩压力;当棚梁工字钢最大正应力等于工字钢屈服极限时推导出破碎覆岩条件下回采巷道临界宽度计算公式。以106煤矿为工程实例进行分析,结果表明：破碎覆岩回采巷道的合理临界宽度为4.4m;增大支护强度和减小巷道高度可有效提高破碎覆岩回采巷道临界宽度;如果需要更大的巷道宽度,可通过降低棚间距或增大型钢型号方法实现。     

黄骅坳陷歧南西斜坡断层封闭与油气运移特征

断层封闭性可表现为侧向封闭性和垂向封闭性.针对这两方面利用断裂带泥质含量和断层面物质涂抹分析法对歧南西斜坡的8条断层在沙三段的封闭性进行了研究,并借助于平衡剖面对其中五条主要断层(F2、F3、F6、F7、F8)的封闭性进行了动态分析,进而得出该区的油气运移特征.结果表明:断层无论是在侧向还是在垂向上其封闭性在纵向上是变化的;断层对该区沙三段的油气运移起遮挡的作用;砂体为该区沙三段油气运移的主要通道.     

江汉平原白垩-下第三系泥岩盖层影响因素

江汉平原南部中、古生界地层具有多旋回残余改造盆地的特征,油气成藏表现为"多期多源成烃、晚期次生成藏",而对晚期成藏整体封闭保存具有关键性作用的因素是白垩系-下第三系盖层封闭能力和对油气保存的有效性。利用常规测试方法、气体吸附法与压汞法,对白垩系-下第三系泥岩盖层的孔隙度、渗透率、粘土矿物及微孔隙结构特征进行分析,指出沉积环境和成岩作用是泥岩盖层封闭性的主要影响因素,埋藏深度1400m为本区盖层封烃门限深度,预测了白垩系-下第三系泥岩盖层有利分布区,结合中、古生界烃源岩演化和构造演化评价,论述了盖层对油气保存的有效性。     

静止期未成岩断裂侧向封闭能力评价方法及其应用

为了研究含油气盆地断裂发育区油气分布规律,探讨静止期未成岩断裂侧向封闭机理及影响因素;通过比较断裂断层岩开始压实成岩时间与断裂停止活动时间,确定断裂填充物是否压实成岩;再比较断裂填充物排替压力与油气所在盘储层岩石排替压力的相对大小,建立一套静止期未成岩断裂侧向封闭能力评价方法,并将其应用于渤海湾盆地南堡凹陷5号构造区f1断裂在东营组一段、二段、三段侧向封闭能力评价中。结果表明:f₁断裂在东营组一段、二段、三段填充物排替压力分别为0.70、0.73、0.74 MPa,与之对应的油气所在盘储层岩石排替压力分别为0.19、0.15、0.10 MPa,f1断裂在东营组一段、二段、三段填充物排替压力均大于油气所在盘储层岩石排替压力,断裂侧向上均可封闭,有利于油气的聚集与保存,与目前南堡凹陷5号构造区f₁断裂附近东营组一段、二段、三段已发现油气分布(东营组二段未见油气是因其无圈闭)相吻合,表明该方法用于静止期未成岩断裂侧向封闭能力评价是可行的。     

利用断层岩泥质含量判断断层垂向封闭性的方法及其应用

为了简便地判断断层垂向封闭性,在断层垂向封闭机理及影响因素研究的基础上,通过比较断层岩排替压力与下伏储层岩石排替压力的相对大小,建立了一套利用断层岩泥质含量判断断层垂向封闭性的方法,并将其应用于渤海湾盆地南堡凹陷南堡5号构造f₁、f₂、f₃、f₄、f₅等5条断裂在东二段泥岩盖层内的垂向封闭性研究中。结果表明:f₁、f₂、f₄等3条断裂断层岩泥质含量均大于其在东二段泥岩盖层内垂向封闭所需最小的泥质含量,断层表现为垂向封闭;但f₁断裂位于南堡凹陷沙三段和沙一段—东三段烃源岩分布范围之外,无油气供给,f₂断裂受断层与盖层配置关系的影响,油气沿断裂向上运移,从而无油气聚集;f₃、f₅两条断裂断层岩泥质含量均小于其在东二段泥岩盖层内垂向封闭所需最小的泥质含量,断层表现为垂向开启,即使断裂沟通了烃源岩与储层,油气也将穿过盖层继续向上运移,不利于油气富集。这一评价结果与南堡凹陷南堡5号构造东二段下部已发现的油气分布有着较好的吻合关系,表明该方法用于简便地判断断层垂向封闭性是可行的。     

基于弹塑性模型的隧道周边应力分布及隧道间相互作用的参数研究

基于弹塑性模型,研究了隧道周边应力分布及隧道间相互作用的参数.采用ANSYS软件,分析了一个和二个隧道在不同覆盖层厚度和不同隧道间距离等多种工况下,随粘聚力及内摩擦角变化时的应力状态及分布规律的变化.当覆盖层深度大于300 m时,最大应力值会随着粘聚力c的增大而线性增大,当覆盖层深度小于200 m,c值大于0.7 MPa时,最大应力值保持常数.当内摩擦角φ值小于临界内摩擦角φc时,最大应力值会随着φ的增大而线性增大;当φ值大于临界φc时,最大应力值保持常数.隧道间临界距离的增加使c和φ值的影响更显著.该研究结果对于采矿隧道的设计及保证其工程安全有重要意义.     

异质软硬复合地层地铁车站穿越富水断层施工响应与控制

针对异质软硬复合地层地铁车站穿越断层施工变形控制难题,对断层影响下地铁车站开挖过程中围岩力学响应进行研究,探讨不同加固方案下车站围岩变形演化规律,为复杂条件下地铁车站穿越断层施工提供理论指导。以某地铁车站穿越富水断层破碎带为背景,通过室内实验确定特殊地层围岩物理力学性质及破坏特征,结合BQ围岩分级方法确定围岩等级;在此基础上采用有限差分数值模拟软件,对比研究有无地下水影响下地铁车站开挖后围岩应力及沉降变形分布特征,采用控制变量方法研究临时支撑与注浆加固对车站围岩整体稳定性的影响,进而确定合理的施工控制方案。研究结果表明：有无地下水对于异质软硬交叉地层的围岩物理力学特性影响明显,而侵入的辉绿岩尤甚,极易产生沿节理面的剪切滑移破坏;地下水影响下车站拱顶最大沉降值为6.5mm,较之无地下水条件下增大30%;辉绿岩部分（车站右部）最大拉应力为1.62MPa,远大于其极限抗拉强度1.25MPa,故无注浆加固条件下辉绿岩侧可能产生大范围破坏;全断面注浆降低了地下水对围岩变形的影响效果显著,以65°断层为界,断层倾角越小,全断面注浆宽度应越大;基于分析结果,提出全断面注浆+临时支撑+小进尺的过断层车站安全施工方案,监测结果表明应用效果良好。     

模糊法综合评价垦东断裂带断层封闭性

综合考虑岩性配置关系、断层走向与构造应力的关系、泥岩沾污因子、断层横向封堵系数、断层纵向封堵系数等几种主要因索对断层封闭性的影响,采用离散隶属函数和连续函数确定各单因素评价隶属度,并建立单因素评价矩阵.根据模糊变换原理,采用加权平均模型对垦东断裂带主要断层的封闭性进行模糊综合评判.综合评价结果与实际勘探相符.判断方法可靠,为该区的油气勘探以及开发方案设计提供了科学依据.     

高温振动下聚四氟乙烯垫片的松弛与泄漏测试

设计了一种高温下垫片密封性能的测试系统,研究了在100 ℃时小幅位移控制振动及静态松弛条件下聚四氟乙烯垫片的应力松弛和密封性能,并讨论了载荷比为0.99时3种最大压缩量对聚四氟乙烯垫片的动态应力松弛和泄漏行为的影响,以及在同上最大压缩量下的静态应力松弛和密封性能. 结果表明,100 ℃下聚四氟乙烯垫片的动态应力松弛率随最大压缩量增大而增大,静态应力松弛率随最大压缩量增大有缓慢减小;在静态和动态试验的初始20 s阶段内,应力迅速下降,表现明显的应力松弛,而动态试验更明显;动态松弛实验前后的压差变化约是静态松弛试验的1.1倍.     

卡箍快开卧式深海模拟舱的径向密封结构及其密封可靠性评价

针对卡箍快开盖结构的卧式深海模拟舱在深海高背压环境下存在密封可靠性不足问题,提出了一种深海模拟舱O形圈径向密封结构,建立了该结构的非线性有限元模型. 通过O形圈的密封面接触应力与内部Von Mises应力评价该结构的密封可靠性,讨论了舱内介质压力、O形圈预压缩率、槽口倒圆、配合间隙对深海模拟舱密封性能的影响. 仿真结果表明:加压过程中接触应力峰区位置显著改变,舱内水压由0 MPa加至25 MPa时,橡胶圈形状及Von Mises应力分布急剧变化,由25 MPa加至45 MPa时,橡胶圈形状及Von Mises应力峰区位置基本不变,该结构能够实现45 MPa压力下的有效密封. 预压缩率的增加会显著增加主接触面密封带宽度,增大槽口倒圆有助于降低Von Mises应力,Von Mises应力峰值随配合间隙的增加先增大后减小,增大配合间隙有助于提高密封带宽度. 试验结果证明:当O形圈的预压缩率为10℅、槽口倒圆为0. 4 mm、配合间隙为0. 7 mm时,利用该密封结构所研制的深海高压舱在40、45、50 MPa水压时均能保证有效密封.     

Key technologies for construction of Jinping traffic tunnel with an extremely deep overburden and a high water pressure

Jinping traffic tunnel is one of the deepest traffic tunnels in the world with a maximum overburden of 2 375 m and the overburden over 73% of its total length is larger than 1 500 m. The tunnel is 17.5 km long and designed to provide a shortcut road between two hydropower stations: Jinping I and Jinping II of the Jinping Hydropower Project, located on Yalong River, Liangshan State, Sichuan Province, China. The tunnel is so deep that building any shafts is impossible. The construction starts from both ends (east and west ends), and the construction length from the west end is 10 km with a blind heading. This paper deals with an overview of this project and analysis of the engineering features, as well as key technologies developed and applied during the construction, including geological prediction, rock burst prevention under a super high in-situ stress, sealing of groundwater with a high pressure and big flow rate, ventilation for a blind heading of 10 km, wet spraying of shotcrete at zones of rock burst and rich water, etc. The application of the new technologies to the construction achieved a high quality tunnel within the contract period.