辽河油田曙一区杜84块兴隆台油层构造应力场研究

根据辽河油田已有地层、构造资料，研究了杜84块构造格架、主要断裂特点，在此基础上,建立了构造应力场模拟的三维地质模型，用3D-σ软件进行了构造应力场三维有限元模拟研究。其结果表明，杜84块油层受构造应力状态为最大和中间主应力近水平，最小主应力垂直。在此应力场作用下，区内断层运动方式为正断兼水平扭动。三维有限元模拟计算结果表明，沿断层带均发生压应力和剪应力集中现象,从而有利于断层发生扭张性运动。位移分析表明，有明显的呈阶梯状组合的正断位移。据破坏率分析，在现有应力场作用下，油层所在岩体局部会产生裂缝。     

利用GPS观测结果研究华北地区现今构造应力场

根据１９９２年和１９９５年两期ＧＰＳ测量结果所获得的位移场和应变场,结合丰富的地质资料,利用有限元方法对华北地区现今构造应力场进行了数值模拟。计算结果表明：华北地区现今构造应力场主压应力方向为ＮＥＥ,其边界力除受ＮＥ５５°～ＳＷ２３５°方向的压应力作用外,同时还受到ＳＥ１２０°～ＮＷ３００°方向的拉张力作用,其中ＮＥ－ＳＷ的压应力量值较大,约为ＳＥ－ＮＷ向拉应力的两倍,这个结果与震源机制解所获得的应力场方向基本一致。这一应力场状态是两种动力学过程的叠加：一是印度板块和太平洋板块的挤压,其中来自印度板块的作用力最大,约为太平洋板块作用力的１．５倍;另一个是因地幔隆起而产生的ＮＷ－ＳＥ向的水平拉张力。     

渝东南盆缘转换带五峰组-龙马溪组常压页岩气保存条件评价

四川盆地及其周缘上奥陶统五峰组-下志留统龙马溪组页岩广泛发育,页岩气资源丰富,盆地内五峰组-龙马溪组页岩气已获得大规模商业突破。渝东南盆缘转换带处于构造变形强烈区域,相对于盆内五峰组-龙马溪组页岩气富集过程,需要对保存条件的评价提出更高的要求。为此,针对渝东南盆缘转换带复杂的构造格局,通过对构造演化、抬升剥蚀、断裂发育、构造样式、顶底板条件、地层压力等多因素叠合分析,开展了保存条件的研究。结果表明,盆缘转换带抬升剥蚀严重,断裂发育,形成了一系列残留构造样式;距离剥蚀边界、大断层近的区域内,五峰组-龙马溪组均有天然气逸散的情况,地层压力系数普遍小于1.2;桑拓坪向斜、武隆向斜大断裂发育较少,五峰组-龙马溪组在远离剥蚀区具有良好的页岩气保存条件。因此后期抬升剥蚀和断裂发育是天然气散失后常压形成的主要原因;尽管由盆内向盆外地层压力系数由超压转变为常压,但构造形成了窄陡残留背斜、宽缓残留向斜和残留斜坡的页岩气保存形式。最后建立了渝东南盆缘转换带常压页岩气保存条件的评价标准,划分了3类有利目标区。     

滇西北地区近年来应力场的数值模拟研究

建立滇西北地区三维有限元地质模型,将2009~2016年GPS速度场数据作为数值模拟的位移边界条件,模拟获取该地区的构造应力场。结果表明,在楚雄至滇西北地区整体显示张性应力区;出现由“洱源鹤庆断裂-红河断裂-程海断裂”圈起的低值张性区,区域内部张性应力明显低于外部,这种张应力低值区尤其在区域四周断裂边界处,往往是地壳断裂活动的频发区;曲江断裂北端及元谋-绿汁江断裂南端出现张性应力集中区,是今后重点关注的断裂结点。     

三峡及邻区新构造期以来应力场分区研究

利用地形变测量、震源机制和钻孔应力测量等资料,综合研究了三峡及邻区的构造应力场。结果表明,研究区在大区域近东西向构造应力场作用下．新构造期一现代构造应力场的作用方向具有明显的分区性,即北区呈近北西西向挤压;西区呈北西向挤压;东区呈北东向挤压。     

东亚大陆形变应力场格局演化的数值模拟

用数值模拟方法研究了印度板块和欧亚板块碰撞后40 Ma以来青藏高原的挤压隆升、东亚大陆形变及应力场的演化过程.模型将东亚大陆限定在一梯形边界框架之中,大陆岩石层被视为由幂指数律控制的薄层,它上伏在粘滞性较低的软流层之上蠕变流动.模型设定印度板块以5 cm/a的恒定速度向北推进,并视其为青藏高原挤压隆升的主要驱动力.除此可活动边界之外,其余均被设为固定边界.数值模拟结果表明,模型预测的现代水平形变速度和GPS观测的格局吻合很好;数值模拟所确定的中国及邻区之区域构造应力场格局与用地震、地质观测所推断的东亚大陆现代构造应力场也能够吻合.这一结果意味着印度板块和欧亚板块的碰撞、挤压是构成现代中国大陆内部岩石层水平形变及应力场格局的主要驱动力.模型计算还表明,大陆水平形变及应力场格局受多种因素如岩石层的力学参数,特别是边界条件的制约.     

四川盆地长宁示范区龙马溪组页岩岩石力学特性及脆性评价

页岩的岩石力学特性对页岩气开发效果具有重要影响,因此以四川盆地长宁示范区志留系龙马溪组泥页岩层段为研究对象,分析其力学与脆性特性。采用矿物组分分析、地球物理测井分析和实验室力学实测相结合的方法,比较了龙马溪组龙一段和龙二段的脆性矿物含量、泊松比、杨氏模量、岩石脆性、三轴压力等力学特性。结果表明:龙二段比龙一段具有更高的脆性矿物含量,龙一段的泊松比明显高于龙二段,利用纵横波时差比可以反映泊松比的变化,纵横波时差关系图的斜率与泊松比具有相反的变化趋势。龙一段样品的杨氏模量低于龙二段样品,通过杨氏模量和泊松比关系图发现龙一段与龙二段发生分离,龙二段页岩段的脆性指数大于0.5,应力、应变曲线的负坡较陡。综合评价分析表明:龙二段具有较低的泊松比、纵横波时差比和较高的杨氏模量,龙一段比龙二段更易变形。因此龙二段脆性优于龙一段脆性,有利于后期的压裂改造。      

基于GPS形变资料的川滇地区应力场数值模拟研究

基于近10 a的GPS坐标时间序列获得川滇地区速度场,结合地质资料将该区划分为7个块体,并使用ABAQUS建立三维有限元模型,提取速度场边界值作为模型约束条件,模拟得到应力场。位移场数值模拟结果显示,模型较好地反映了川滇地区西北部青藏高原推挤、东侧扬子块体阻挡的格局,同时位移方向在菱形块体及拉萨块体内部绕东构造结顺时针旋转,与实际相符。应力场模拟结果表明,龙门山断裂带、鲜水河断裂带和安宁河断裂带交界区域南北两侧、小金河-丽江断裂带西段与澜沧江断裂带交界处南北侧、南汀河断裂带西段南北侧、红河断裂带中段东西侧均存在明显的应力分布不均现象,地震危险性较大。     

英台断陷火山岩气藏特征及有利区预测

基于英台断陷深部火山岩气藏的烃源岩及储层特征,分析火山岩气藏源/储品质、耦合关系、输导体系和气藏特征等,研究成藏主控因素和成藏规律,预测研究区天然气勘探有利区.结果表明,英台断陷火山岩气藏存在下生上储和侧生侧储两种类型,其中下生上储型主要发育于大屯地区,主要以断裂为输导通道沟通沙河子组源岩,沟通源储的断裂控制气藏的分布;侧生侧储型主要发育于五棵树地区,成藏的关键在于火山岩储层能否在侧向上与营城组二段有效烃源岩直接相连,对接面处易于气藏的形成,且气藏规模大、丰度高,随着天然气运移距离的增加,气藏规模和丰度逐渐降低.该成果有助于认识英台断陷火山岩气藏及剩余资源的分布,确定勘探有利区.     

流变特性对青藏高原构造变形影响的数值模拟

建立三维黏弹性有限元模型,采用标准线性固体本构关系,分析流变特性对青藏高原现今构造变形的控制作用。模拟结果显示：1）在高原地壳介质流变机制的控制下,青藏高原内部从西向东,东向位移分量逐渐增大。最大值出现在甘孜 玉树 鲜水河断裂带区域内,反映了青藏高原的物质东移运动;2）在菱形块体中南部,其东侧区域向东南方向运动,而其西侧区域则转向西南方向运动;3）中地壳强流变模型与下地壳强流变模型给出的计算结果总体特征相似,二者均能较好模拟高原物质东流以及绕喜马拉雅东构造结的顺时针转动;4）流变特性对青藏高原构造变形特征的影响较大。     

注入流体诱导应力场模拟计算

对油气井压裂改造时,向井眼内注入大量流体,井筒周围应力场重新分布,主要通过积分形式求解,过程繁杂,且对应力场的影响因素分析较少.利用拉氏变换,以流固耦合控制方程和应力平衡方程等为基础,结合注入流体诱导应力场的积分形式解,在定压条件下推导内、外边界拉氏变换解;利用Stephfest拉氏数值反演方法对变换解进行数值求解.数值模拟结果表明,切向应力场在最小水平主应力方向上变化较大,距离井壁越近,注入流体诱导的切向应力场值越大,随着距离增加,其值变小;在一定条件下(如地应力差较小),切向应力场发生反转,使得压裂裂缝转向.切向应力场与注入时间、流体黏度和地层渗透率等因素有关:延长注入时间、增加注入体积、较低的液体黏度和较高地层渗透率有利于使切向应力场增加,诱导切向应力场发生反转,有利于人工裂缝转向.     

渝东石柱地区龙马溪组页岩纤维状脉体成因

渝东石柱地区志留系龙马溪组页岩地层发育特殊的纤维状方解石脉体。为揭示其流体来源及形成机理，结合岩石学及地球化学特征等开展系统分析。研究表明，纤维状方解石脉（FCV）以顺层或近平行层面充填于黑色粉砂质页岩和泥质粉砂岩微裂缝中，脉体宽0.1~4.0 cm、横向延伸一般为0.5~8.0 m。纤维状方解石晶体以柱状、纤维状垂直裂缝壁生长为主，多与石英共生产出。晶体表面洁净，局部见方解石压力影、机械双晶及晶体间锯齿状晶界。阴极发光下纤维状方解石呈暗红色-橘红色；碳-氧同位素分析表明δ13C_PDB略偏负、δ18O_PDB负异常明显（δ13C_PDB、δ18O_PDB平均值分别为-1.549‰及-12.654‰），指示其形成过程中受温度升高影响明显；流体包裹体均一温度平均值为159.5℃。结合区域构造-热演化史分析，结果表明石柱地区龙马溪组FCV形成流体具造山带同构造期超高压有机流体性质特征，为中-晚三叠世印支期同构造作用驱动深部流体叠加生烃超高压释放导致水力压裂所致，裂缝的开启导致孔隙流体的过饱和及纤维状方解石的快速沉淀。      

龙马溪组层状页岩微观非均质性及力学各向异性特征

层状页岩的微观非均质性及力学各向异性对研究井壁稳定以及水力裂缝扩展形态具有重要意义。为了向页岩优化钻井、压裂工艺参数提供一定的理论和试验依据,对沿不同角度取心的页岩试样开展单轴压缩实验,配合场发射扫描电镜、原子力显微镜观测实验和波速测试等,研究龙马溪组层状页岩微观非均质性及力学各向异性特征,并讨论这些物理力学特征对水力裂缝形态的影响规律。结果表明:受层理面的影响,龙马溪组页岩呈现出较强的微观非均质性和宏观力学各向异性特征。具体的,微观孔隙结构特征方面,随着观测方向与层理方向之间夹角β的增大,微观孔隙结构的发育程度逐渐增加,说明气体的储集和空间呈增加趋势;宏观力学特征方面,单轴压缩条件下,随着加载方向与层理方向间夹角θ的增加,页岩试样的破坏模式从贯穿层理面的张拉破坏,先转变为剪切破坏,再变为劈裂-剪切混合破坏;龙马溪组层状页岩的单轴抗压强度、泊松比随着θ的增加呈现出先减小后增大的"U"形各向异性模式,弹性模量、横纵波速则逐渐减小,胶结程度较弱的页岩层理面会先于基质体发生破坏,进而显著影响岩石整体的力学性质;页岩微观非均质性及力学各向异性特征在一定程度上影响压裂过程中水力裂缝的扩展行为,以及停泵后压裂液的渗流路径。研究结果可为页岩压裂工艺参数优选提供一定依据。      

Numerical simulation of wave field in the South China Sea using WAVEWATCH III

Wave fi elds of the South China Sea(SCS) from 1976 to 2005 were simulated using WAVEWATCH III by inputting high-resolution reanalysis wind fi eld datasets assimilated from several meteorological data sources. Comparisons of wave heights between WAVEWATCH III and TOPEX/Poseidon altimeter and buoy data show a good agreement. Our results show seasonal variation of wave direction as follows: 1. During the summer monsoon(April–September), waves from south occur from April through September in the southern SCS region, which prevail taking about 40% of the time; 2. During the winter monsoon(December–March), waves from northeast prevail throughout the SCS for 56% of the period; 3. The dominant wave direction in SCS is NE. The seasonal variation of wave height H s in SCS shows that in spring, H s ≥1 m in the central SCS region and is less than 1 m in other areas. In summer, H s is higher than in spring. During September–November, infl uenced by tropical cyclones, H s is mostly higher than 1 m. East of Hainan Island, H s 2 m. In winter, H s reaches its maximum value infl uenced by the north-east monsoon, and heights over 2 m are found over a large part of SCS. Finally, we calculated the extreme wave parameters in SCS and found that the extreme wind speed and wave height for the 100-year return period for SCS peaked at 45 m/s and 19 m, respectively, SE of Hainan Island and decreased from north to south.     

乌石东区成岩演化数值模拟与孔隙度预测

乌石东区已发现的商业性油田主要形成于复杂陆相沉积环境, 受构造、沉积和成岩作用综合影响, 储层非均质性强, 油藏渗流特征复杂, 直接影响着油田的开发方案制定。因此, 有必要开展储层物性主控因素分析, 从理论上和技术上实现甜点区预测。研究采用成岩数值模拟的方法, 基于成岩环境参数, 应用化学动力学模型, 通过对镜质组反射率、古地温、伊/蒙混层中蒙皂石层含量和石英自生加大的模拟, 加权平均得到成岩指数。根据成岩指数的变化对储层成岩阶段及孔隙度横向展布规律进行预测。模拟结果表明, 乌石东区成岩阶段主要为中成岩A1-A2期, 凹陷中心成岩作用较强, 向北逐渐减弱。综合沉积、成岩等认识, 建立孔隙度预测模型, 对孔隙度进行平面预测, 预测结果表明: 顺物源方向, 随埋深增大, 储层物性变差, 同成岩作用变化趋势一致。      

川渝鄂地区龙马溪组页岩沉积环境及储集特征

根据8条野外油气地质基干剖面调查、测井资料、岩心观察,以及薄片分析、X线衍射和扫描电镜等,分析川渝鄂地区龙马溪组黑色页岩沉积环境、分布规律及储集空间特征。结果表明:早志留世龙马溪组为受古隆起围限的浅海深水沉积的古地理格局,主要为深水陆棚相、浅海陆棚相、潮坪潟湖相沉积环境。优质黑色页岩主要发育于陆棚相,厚度为20~120m,呈北东向展布。龙马溪组页岩段黏土矿物质量分数分布在18.80%~30.19%之间,平均为26.50%,以伊/蒙混层为主,对CH4吸附性强。泥页岩孔隙度分布在0.47%~16.50%之间,平均为4.57%,渗透率为(0.004~0.917)×10~(-3)μm~2,页岩储集空间主要包括微孔隙和微裂缝2种类型,有机质孔最为发育,与含气量呈正相关关系。该结果为川渝鄂地区页岩气勘探和开发提供依据。     

湘西北页岩气牛蹄塘组和龙马溪组成藏特征对比

收集湘西北地区牛蹄塘组和龙马溪组两地层相关成藏特征、有利条件等评价指标或参数,通过对比分析得出湘西北地区页岩厚度大、总有机碳和成熟度高、生烃能力强和孔隙等储集能力好等特点,显示在区域还原环境的缺氧沉积环境下,大量海洋生物在盆地堆积并保留下来,形成可观的页岩气藏,因此推测该区具备良好的页岩气勘探潜力。牛蹄塘组页岩厚度远大于龙马溪组页岩,总有机碳含量、有机质成熟度、含气量等页岩气评价参数均优于龙马溪组,表明牛蹄塘组热演化程度更高,生烃能力和储集条件更好,牛蹄塘组页岩层将是湘西北地区页岩气勘探开发的重点。     

川东南—黔北地区龙马溪组地球化学特征与古环境恢复

在综合国内外研究成果的基础上,结合川东南-黔北地区志留系龙马溪组的地球化学分析测试资料,着重讨论了微量
元素、稀土元素、有机碳同位素与有机碳含量等地球化学特征,并根据这些地球化学指标恢复当时的古环境,认为龙马溪组优质烃
源岩主要发育在龙马溪初期的缺氧还原环境,龙马溪后期缺氧环境遭受破坏,有机质保存条件变差,印证了龙马溪早期为深水陆
棚和晚期为浅水陆棚的沉积环境。      

Numerical simulation of seepage flow field in groundwater source heat pump system and its influence on temperature field

Energy utilization in the aquifers is a new technology closely related to development of heat pump technique. It is significant for the flow distribution to be predicted in the aquifer surrounding the Groundwater Source Heat Pump System （GSHPS）. The authors presented a new concept of ＂flow transfixion＂ by analyzing general features of aquifers, and then discussed interaction of the flow transfixion with the beat transfixion, which has practical significance to projects. A numerical model of groundwater flow was established based on the basic tenets of water-heat transferring in the aquifer. On this basis the flow field and the temperature field of GSHPS for a site in Shenyang City were numerically simulated. The basis of the flow transfixion was obtained; it was discussed for the influence of the flow transfixion on the heat transfixion. To a certain extent, the study offers some reference for the projects＇ design of GSHP in the studied area.