松辽盆地古龙凹陷青山口组泥岩异常高压与裂缝的关系

通过对“古龙凹陷青山口组泥岩裂缝成因机理”的研究，认为青山口组泥岩裂缝是成岩作用和异常高压共同作用的结果。较详细地探讨了青山口组泥岩异常高压裂缝的形成及其在目前地层条件下所保持的状态。     

松辽盆地古龙凹陷青山口组泥岩异常高压与裂缝的关系

通过对“古龙凹陷青山口组泥岩裂缝成因机理”的研究，认为青山口组泥岩裂缝是成岩作用和异常高压共同作用的结果。较详细地探讨了青山口组泥岩异常高压裂缝的形成及其在目前地层条件下所保持的状态。     

一种可能的新碳酸岩类型:壳源成因碳酸岩

本文是对大冶铁矿床接触带"大理岩"及其中分布的"条带状辉石-石榴石大理岩"进行专门研究的阶段性结果.在野外观察到"大理岩"呈岩墙、岩枝和细脉侵入石英闪长岩.根据石准立等的趋势面分析资料,在深部,本矿区"大理岩"与石英闪长岩的接触带总是以突入石英闪长岩内为特征.在"大理岩"与灰岩接触带附近观察到大理岩粒度由于温度冷却快而变细和在"大理岩"中有灰岩残留体."大理岩"本身的方解石粒度中部粗两侧细.本矿区的"大理岩"矿物结晶颗粒比长江中下游许多接触热变质形成的大理岩粗."大理岩"内部浅色大理岩为白色,常具有定向的细条纹构造(可能为流动构造或构造事件引起的线性构造),局部产状变化急剧.在尖山矿段产在"大理岩"中的"条带状辉石-石榴石大理岩",主要含辉石和石榴石条带,其条带走向与"大理岩"岩体延伸方向斜交,且与区内一组断裂构造有关.显微镜观察结果表明,在制备的约65块包裹体切片中均观察到熔融包裹体或流体-熔融包裹体及流体包裹体.包裹体加热实验结果显示,"大理岩"中方解石及"条带状辉石-石榴石大理岩"中的石榴子石和方解石中熔融包裹体接近均一的温度为880～1 055℃,流体-熔融包裹体均一温度为645～740℃."大理岩"及"条带状辉石-石榴石大理岩"的C和O同位素组成与长江中下游的灰岩大致一致,在δ13C-δ18O相关图中的投影点落在沉积碳酸盐范围.电子探针分析表明,在"条带状辉石-石榴石大理岩"的方解石中的一个熔融包裹体为含Si、Ca、Mg、Al和K的混合物(即玻璃)."大理岩"中的圆形固体包裹体成分经电子探针检查为方解石.能谱分析结果表明,"白云质大理岩"的白云石中圆形固体包裹体成分与白云石类似,但与寄主矿物略有区别.在上述初步研究基础上认为,本文所报道的"大理岩"和"条带状辉石-石榴石大理岩"不是由于接触变质引起方解石重结晶的产物,而可能是一种新的碳酸岩类型--壳源成因碳酸岩.     

莺歌海盆地乐东区深层异常高压成因机制及预测研究

乐东区深层地层压力结构复杂,实测的地层压力数据表明：不同深度、不同层位地层孔隙压力差异较大,尤其是黄流组地层孔隙压力横向跨度大,黄流组顶部地层孔隙压力有降低回头特征,到底部地层压力系数又开始快速抬升至2.3,存在明显压力突变现象。单纯利用欠压实模式开展压力预测误差大,极易引发工程事故。为了解决地层压力预测面临的问题,须明确超压成因机制。利用垂直有效应力—测井响应交会图版可有效辨别超压形成机制,乐东区深层超压成因机制主要为机械不均衡压实、化学压实作用、断裂垂向传递、生烃增压,在明确超压成因机制前提下建立合理的压力预测方法,提高预测精度,以保证钻井工程的顺利实施。     

油气综合化探异常成因和异常模式

以百色等油田的测试数据为依据 ,讨论了油气综合化探异常的成因和形成模式     

西藏班公湖地区含镍碳酸岩成因探讨

野外调查发现西藏班公湖地区分布着众多的碳酸岩体,它们呈长几十米至几百米的岩株或岩墙产出,与蛇绿岩带中的超基性岩密切共生。这些碳酸岩体在成分上可分为2种：一种以方解石为主,w(CaO) 在42.74%～45.78%之间,为钙质碳酸岩;另一种以菱镁矿和菱铁矿为主,w(MgO)和w(Fe2O3) (全铁)分别为23.83%～29.85%和7.75%～16.85％,为镁质碳酸岩。微量元素地球化学显示钙质碳酸岩的原始地幔标准化曲线（蛛网图）与华北地块北缘内蒙古大青山地区壳源岩浆碳酸岩的原始地幔标准化曲线高度吻合;Nd、Sr、Pb同位素表明这些钙质碳酸岩最终仍然来源于地幔,接近EMⅡ地幔端员,TDM集中在697.4～881.9 Ma之间,说明它们最初是在晚元古代从地幔中分离出来,经喷发、沉积、变质,于中生代经镁铁质岩浆侵入、受热重熔形成。镁质碳酸岩在地球化学上既不同于幔源岩浆碳酸岩,也不同于壳源岩浆碳酸岩,而是与共生的含镍超基性岩具有完全一致的稀土元素特征,Pb同位素也显示出它们有一致的物质来源,εNd-ISr图则显示下地壳组分在岩体中有重要作用,这些特征说明它们是富CO2的深部流体在中下地壳对超基性岩交代的结果。     

北山西三羊井东碳酸岩地球化学特征及成因初探

在甘肃北山西三羊井东一带产有一种特殊类型的碳酸盐质岩体。该岩体呈不规则带状、小岩瘤状产出,岩体与围岩之间具明显的港湾状、枝状侵入接触、岩石不具层理、岩石表现出的细粒结晶等粒结构、岩体内见围岩捕掳体(碳酸岩内部发育的部分捕掳体与围岩成分一致)及与其伴生的超镁铁质岩(橄榄岩)等特征均表明其为火成碳酸岩岩体。岩石地球化学显示,岩石具富CaO(54.41%~54.52%)、CO_2(43.36%~43.39%),贫SiO_2、TiO_2、MgO、MnO、Fe_2O_3、FeO、Na_2O、K_2O的特点,CaO/(CaO+MgO+FeO+Fe_2O_3+MnO)比值为0.99,为方解石碳酸岩;岩石稀土总量低(ΣREE=11.20×10~(-6)~12.00×10~(-6))、铕负异常(δEu=0.30~0.33)明显,轻重稀土略有分馏(LREE/HREE为4.11~4.85,(La/Yb)N为9.30~9.70),明显不同于幔源成因的碳酸岩,也不同于沉积成因的碳酸盐岩,而与壳源成因的碳酸岩类似。根据上述特征并结合区域地质背景,认为该碳酸岩为沉积碳酸盐岩在内侵幔源岩浆作用下发生熔融而成的火成碳酸岩。     

塔中16-24井区奥陶系碳酸岩储层裂缝演化及其分布规律

奥陶系碳酸盐岩是塔中地区油气勘探的重要目的层,碳酸盐岩储层的储集性能在很大程度上取决于裂缝的发育程度.通过对塔中地区取心井岩心上的裂缝进行详细观察和统计,结合测井资料与地震属性储层预测技术对裂缝的发育期次、纵向分布特征和平面分布特征进行了有效的预测.     

湖北杀熊洞碳酸岩杂岩体地球化学特征及其成因探讨

湖北杀熊洞碳酸岩杂岩体位于南秦岭武当地块西南缘,侵入于中元古界武当群。该岩体由辉石碱闪岩、混染含霞正长岩、斑状钙霞正长岩、钠质正长岩和黑云霓石碳酸岩组成,各种岩石类型具有相似的地球化学特征,说明它们为同源岩浆产物。经Rb-Sr和K-Ar法测定,成岩时代为225—305Ma。黑云霓石碳酸岩δ~(18)O=6.34—6.72％,δ~(13)C=—5.54——5.63‰,~(87)Sr/~(86)Sr(i)=0.7032,证明其物质来源于上地幔。方解石形成温度为398—570℃,形成霓石的压力为12.4×10~5kPa。     

准噶尔盆地南缘异常高压及其成因机制初探

实测地层压力、测井及泥浆比重等资料均显示准噶尔盆地南缘具有显著的异常高压现象,异常高压的分布主要受地层层位的控制,其中又以下第三系安集海河组的控制作用最为明显。异常高压的形成主要是快速沉积、厚层泥岩的封闭作用及构造应力等因素综合作用的结果,而粘土矿物转化、烃类生成作用的影响则相对较小。     

高围压下砂土的渗透特性试验研究

利用高压三轴渗透试验系统,对某矿区深部的粗砂和细砂进行了高围压条件下的渗透试验。研究了同一水力梯度下渗透系数与围压的关系;同一围压下渗透系数与渗透水力梯度的关系;同一水力梯度下,围压逐级加载的渗透系数与一次加载的渗透系数之间的差别。结果表明,粗砂和细砂在同一水力梯度下渗透系数均随围压的增大而逐渐减小,在同一围压下,渗透系数会随渗透水力梯度的增大而逐渐增大;同一水力梯度下,围压逐级加载下的渗透系数明显小于一次加载条件下的渗透系数。根据围压与渗透系数的关系拟合出了两种砂样渗透系数与围压关系的数学表达式。为探究高围压下渗透系数变化的原因,研究了砂样试验过程中的体积变化和试验前后的粒度成分变化。结果表明,围压的施加过程伴随着试样的体积减小,相应的孔隙度减小,渗透系数降低;高围压条件下,砂土颗粒被挤碎成细颗粒,使得砂土的细粒含量增多,孔隙度减小,导致了砂土渗透系数的降低。     

岩石裂纹水力劈裂分析与临界水压计算

水力劈裂是深埋隧洞施工涌水或高压隧洞洞周岩体开裂渗漏的重要因素之一,对其破坏机理研究是岩土工程界的热点课题。根据裂纹面的应力状态,从断裂力学角度将岩体的裂纹扩展分为拉剪复合断裂及压剪复合断裂。应用工程近似裂纹失稳准则,分别推导出两种破坏模式的临界水压计算公式,并对其随裂纹方向及地应力侧压系数变化规律进行分析。结果表明,当侧压力系数等于1.0时,临界水压并不随裂纹的方向而变化;在拉剪复合断裂模式下,裂纹与主应力方向平行时最易发生水力劈裂;在压剪复合断裂模式下,当压剪断裂参数与裂纹面间摩擦系数之差大于零时,其规律性与拉剪复合断裂模式基本一致;但当其差值小于零时,裂纹与最大主应力夹角呈45°及135°时最易发生水力劈裂。     

高压引水隧洞衬砌的透水设计研究

国内大都采用荷载结构法及限裂设计的方法对水工高压隧洞的衬砌进行不透水设计。而实践证明,不透水设计并不适合于高压引水隧洞,它将导致过高的配筋量。目前,国内水工高压隧洞结构透水设计尚无适用的规范可循,因此,有必要寻求一种合理、安全的透水设计方法。针对水工高压隧洞,基于体力理论,提出一种对衬砌结构进行透水设计的有限元计算方法,并将其应用于某水电站工程。该方法可模拟隧洞的施工过程和运营检修工况,考虑渗流场和应力场的直接耦合作用,根据内力值计算衬砌裂缝的开展宽度以及相应的配筋量等。通过对比分析,说明在衬砌透水设计中隧洞满水状态为对其进行配筋的控制工况,且结果更符合工程实际,并能大大节省配筋量。     

高压压水试验在某抽水蓄能电站中的应用

简述了高压压水试验方法及其在某抽水蓄能电站中的应用结果,并结合该孔中的水压致裂法地应力试验测试结果进行了分析,高压压水试验的成果与该孔水压致裂法地应力测试结果得到了相互验证。     

高水压下岩体裂纹扩展的渗流-断裂耦合机制与数值实现

采用渗流力学、断裂力学理论结合Monte Carlo方法描述岩体裂纹的随机分布,研究高水压作用下岩体原生裂纹的变形和翼形裂纹的萌生、扩展、贯通的渗流-断裂耦合作用机制,建立高水压作用下岩体裂纹的渗流-断裂耦合数学模型,给出该数学模型的求解策略与方法,在Fortran95平台下开发高水压下岩体裂纹扩展的渗流-断裂耦合分析程序HWFSC.for。高水压下岩体裂纹扩展的渗流-断裂耦合体现在岩体裂纹网络和渗流初始条件都随渗流时步变化。对高压注水岩体裂纹扩展过程进行渗流-断裂耦合分析。结果表明,高压注水条件下,岩体裂纹扩展存在起动水压力,当水压力大于起动水压力时,裂纹尖端开始萌生翼形裂纹,随着裂纹水压力的增加,翼形裂纹扩展,进而与其他裂纹搭接贯通,停止扩展。渗流-断裂耦合分析考虑了裂纹动、静水压力对裂纹产生的法向扩张效应及翼形裂纹的扩展而形成新的渗流通道两方面的影响,连通裂纹数随渗流的发展而增加。岩体裂纹的渗流-断裂耦合分析,能较真实地再现岩体裂纹的水力劈裂现象,描述岩体裂纹的扩展、贯通过程及与之相耦合的渗流响应。     

深埋单线铁路隧道衬砌高水压分界值研究

作用在隧道衬砌上的水压力多大称为高水压？隧道工程界一直没有明确的分界值。以单线铁路隧道标准设计图为基础,以不用改变标准设计断面形状为原则,采用平面有限元方法计算和分析了衬砌的安全系数能否满足规范要求,研究了隧道衬砌高水压分界值。研究结果表明：单线铁路隧道直墙式衬砌高水压第一分界值为0.05～0.10 MPa,第二分界值为 0.18 MPa;曲墙式衬砌高水压第一分界值为0.20 MPa,第二分界值为0.40 MPa。水压力较大时,水压力成为衬砌结构上的主要荷载,高水压力分界值与围岩级别的关系不大,而与衬砌断面形状关系密切,曲墙式衬砌承受水压力的能力远远超过直墙式衬砌。单线铁路隧道按标准设计断面如果要承受水压也是有限的,超过40 m的静水头最好采取其它优化型式的断面。     

山岭隧道高水压下衬砌结构平面数值分析

采用平面有限元数值模型分析高水压作用下衬砌结构受力特征和围岩稳定性,研究了水压力大小、注浆加固圈厚度、水压力折减系数对衬砌结构受力和围岩塑性区的影响。研究结果表明：衬砌内力与塑性区随着外水压力折减系数的增大明显增大,随着总水压力的增加而增大,随着加固圈厚度的增大而减小;外水压力折减系数是影响衬砌内力和围岩塑性区的重要因素。     

地应力对破裂压力和水力裂缝影响的试验研究

为研究水力压裂时地应力对破裂压力和水力裂缝的影响规律,采用水力压裂试验系统,以相似材料作为研究对象,进行了水力压裂物理模拟试验,并借助煤岩断面三维扫描系统、位移计提取了水力裂缝信息。试验结果表明,随着主应力差的增大,破裂压力逐渐降低,破裂时间也逐渐缩短;随着主应力差的增大,破裂面的表面积逐渐增加,破裂面变得逐渐粗糙;围压相近时水力裂缝易出现转向、分叉,压裂液的动力效应越明显;水力裂缝张开度随着主应力差的增大而逐渐减小。研究结果可为水力压裂试验的进一步研究、裂缝网络系统的建立提供参考。     

预制横缝条件下水力裂缝的起裂和扩展

针对高角度天然裂缝发育地层中的水平井水力压裂问题,开展了水力裂缝自天然裂缝处起裂扩展的理论和试验研究。尝试将天然裂缝简化为与井筒轴线垂直的横向裂缝,基于线弹性断裂力学理论和最大拉应力准则,给出了水力裂缝起裂压力和扩展过程中应力强度因子的计算方法。利用预制横缝模拟高角度天然裂缝,开展了室内水力压裂试验,对水力裂缝的扩展形态和起裂压力进行了研究。理论计算表明,（1）水力裂缝自预制横缝端部起裂后,扩展距离超过1倍的预制横缝端部半径时可将预制横缝和水力裂缝合并起来,整体视作一条横向裂缝来计算应力强度因子;（2）水力裂缝尖端距井壁处的距离大于4倍的井筒半径时,应力强度因子的计算可忽略井筒的影响,近似采用硬币形裂缝的计算公式。试验研究发现,（1）水力裂缝在预制横缝端部起裂并扩展,形成与井筒轴线垂直的横向裂缝,裂缝的扩展呈现出Ⅰ型断裂的特点,形态近似呈圆形,未发现与井筒轴线平行的纵向裂缝的起裂和扩展;（2）排量对破裂净压力和起裂净压力有重要影响,大排量会导致较高的破裂净压力和起裂净压力,在大、小两种排量下起裂净压力的离散性均较小,计算得到的KⅠ临界断裂值的离散性也较小。研究结果可为改善裂缝发育储层的近井裂缝形态提供指导,也可为煤矿开采中预制横向切槽的水力压裂设计提供参考。     

孔隙压力对碳酸盐岩储层声学特性的影响研究

与传统的砂岩、泥岩不同,缝洞型碳酸盐岩具有较强的非均质性及各向异性,因此利用传统的方法对其进行孔隙压力预测尤为困难。利用声学信息进行孔隙压力预测是一种有效的预测方法,研究孔隙压力对碳酸盐岩储层声学特性的影响,具有重要的理论意义和应用价值。通过对孔洞发育程度不同的缝洞型碳酸盐岩进行不同孔隙压力下的声学实验测试,在实验的基础上,分析了不同孔隙流体压力条件下岩心的声波时差、衰减系数、时频特性,得到了孔隙压力与不同类型碳酸盐岩纵横波时差及衰减系数之间的关系;探讨了孔隙压力对不同类型碳酸盐岩纵横波在时域及频域上的影响。此研究为利用声学特性对碳酸盐岩储层孔隙压力预测提供了借鉴。