地应力研究新进展

第

7期

肖胜东

:非常规油气地质理论与勘探技术进展・65 •

♦

川“叩、

专论与综述|

"^■iiii>iiii>iiii>iiii>iiii>iiii>iiii>iiii>inX

非常规油气地质理论与勘探技术进展

肖胜东，赵思远，杨宏拓

(陕西延长石油

(集团

)有限责任公司研究院

，陕西西安

710075)

摘要:

进入21世纪

，以北美引导的页岩革命

，在非常规油气地质理论和勘探技术方面取得战略突破

，改变了世界能源分布格局。本文系

统阐述了常规和非常规油气地质理论的差异

，梳理了近年来非常规油气勘探技术取得的重大进展;详细分析了非常规勘探“六特性”测

井评价技术系列和非常规“甜点区”评价的4项关键技术。最后探讨了非常规油气取得重大突破，对石油工业理论技术、世界能源结构

和格局产生的深远影响。

关键词:

非常规油气;非常规地质理论

；“甜点区”评价;页岩油

中图分类号：

TE122

文献标识码；

A 文章编号：

1008-021X(2021)07-0065-02

Progress in Geological Theory and Exploration Technology of

Unconventional Oil and Gas

Xiao Shengdong, Zhao Siyuan, Yang Hongtuo

(Research Institute of Shaanxi Yanchang Petroleum ( Group) Co.,Ltd.,Xi'an 710065, China)

Abstract: Into the 21st century, the shale revolution led by North America has achieved strategic breakthroughs in unconventional

oil and gas geological theories and exploration technologies, in addition reshaping the world's energy landscape. This article

地质构造应力场分析方法与原则

摘要：构造应力场是地球动力学重要组成部分，是地壳动力学的主体部分，其研究对于构造分析研究、地震分析预报、工程抗震等领域都有着十分重要的理论和实践意义。本次研究针对地质构造应力场的测量方法水力压裂法、井壁崩落法、磁组构法进行分析，并对地质构造应场力分析原则进行阐述，继而进一步丰富构造应力场的理论。

关键词：地质构造；构造应场力；应场力

引言：构造应力场就是在一个空间范围内构造应力的分布。构造应力场是作用在地壳某一地区内部的和由于这一地区某种变形的构造单元的发育而出现的应力总和。应力场是一种物理场，它和其他物理场，如重力场、电滋场、位势场等一样，也是物质存在的一种形式。场不是空间，而是在空间范围内某个物理量的按势分布。随着时间的变化，场内各点的强度和方向也将发生变化。构造应力场是地球动力学重要组成部分，是地壳动力学的主体部分，其研究对于构造分析研究、地震分析预报、工程抗震等领域都有着十分重要的理论和实践意义。

1.地质构造应力场概述

构造应力场概念是由我国地质学家李四光率先提出的。1947年李四光提出用构造形迹反推构造应力场，并研究各种不同力学性质的构造形迹与应力方向、应力作用方式之间的相互关系。1940年格佐夫斯基也提出研究构造应力场，并把用赤平投影求主应力轴方向的方法引进构造应力场的研究。1950年一1996年国内外地质工作者结合地震地质的研究工作开展了构造应力测量，经多年努力，通过野外与室内实测证实了构造应力的存在，并探索、研究了行之有效的构造应力测量技术方法，完善了构造应力测量的理论基础，建立了可靠的测量技术方法和数据处理系统。万天丰（1999）、武红岭（1999，2003）等将矿场构造应力场研究的方法延伸到盆地构造研究领域，取得了人量的研究认识和资料，极大地丰富了构造应力场研究理论，也为盆地构造应力场研究积累了丰富的地质认识和方法。1970年构造应力场的研究有长足进展，逐渐深入到地质学的多个领域。1980年以后，构造应力场问题越来越受到国内外地质学界的重视，研究内容多涉及板块、大陆，大洋地区的构造应力场。1990年以来，全球大陆与海洋科学钻探计划开始研究现今构造应力和古应力状态和岩石圈动力学问题。

蒲石河抽水蓄能电站地下厂房三维初始应力场反演分析

刘忠富1 刘天鹏1 郑德湘2

（1.中水东北勘测设计研究有限责任公司科研院 2. 辽宁蒲石河抽水蓄能电站有限公司）

【摘要】介绍对蒲石河抽水蓄能电站地下厂房区域初始地应力场进行的反演回归分析。采用三维非线性有限元反演回归分析计算，提出侧压力系数函数拟合方法，考虑地质构造，地形地貌以及实测应力对初始应力场的影响。 【关健词】初始地应力场，反演分析，三维有限元，侧压力系数，蒲石河抽水蓄能电站

大型地下洞室群稳定性受地应力场、渗流场、岩体物理力学性质等因素的影响，而初始

地应力场是影响地下洞室群稳定的最重要的基本因素之一。实测地应力是了解区域地应力场最直接的途径，但由于场地和经费等原因，不可能进行大量的测量。一方面，地应力场成因

复杂，影响因素很多，各测点的测量成果往往只能反映局部应力场；另一方面，测量成果受

到局部微细构造、测量元件及测试环节等因素的影响，存在一定程度的离散性。因此，为地下洞室围岩稳定计算提供地应力参数，并更好地满足工程设计和施工的需要，必须根据实测

的地应力资料，结合地质构造、地形地貌等条件，通过有效的分析方法，进行初始地应力场

的反演计算，以获得更为准确的，适应范围较大的地应力场。

近年来，人们采用各种方法对岩体初始地应力场进行反演分析和拟合计算，例如，用有限元数学模型回归分析岩体初始应力场，用应力函数进行趋势分析岩体初始应力场等方法。

本文介绍采用考虑地形演变的三维非线性有限元方法，对蒲石河抽水蓄能电站工程地下厂房

区域的初始地应力场进行反演分析研究。

1 三维初始地应力场反演分析原理和方法

三维初始地应力场反演计算是通过山体演变来吻合现有的初始应力场。该方法主要有二

个假定：

假定1：远古时期地面是无起伏的平地，地应力场的各应力分量符合下列规律：

Hkiiγσ=0 (i=1,2,…,6) (1)

式中：γ表示岩体的容重，H表示计算点的埋深，ik为六个应力分量的待定系数。

微地震监测技术及在油气田开发中的应用新进展

【摘要】微地震监测技术在油气田开发中的应用得到快速发展，成为国内外研究的热点之一。本文介绍了微地震监测的原理以及在油气田开发中的应用新进展，重点分析总结了微地震监测技术在水力压裂裂缝监测，稠油热采状况监测，地应力监测等方面的应用情况；微地震监测技术的发展和应用为认识和开发油气田提供了有效的手段.

【关键词】微地震 监测 开发 应用

图1？微地震监测技术原理

我们假设在o点有微小地震事件的发生，让地层剪切产生错动，因为错动而出现微地震波的震源。有别于一般的地震勘探，这种的震源能量不强，差不多等同数十克炸药所产生的能量。它会向外发出子波，在时间1t处纵波及横波发射到了a点，在时间2t处纵波及横波发射到了b点。设在b点的三分量检波器检测到了p波及s波，通过对检波器得到的数据进行处理得到震源位置。

微地震监测技术是对生产活动中发生的微小地震进行勘测及研究，以此作为依据来控制生产活动的过程和结果，与地震勘探不同，微地震监测所涉及到的震源方位、发生的时间以及强度都未能知晓，根据以往记录微地震频率一般在200～1500hz之间，震发时长不超过1s。地震记录对于微地震事件的记录，一般都脉冲清楚，同时事件越弱则频率相对更高、发生的时长更短、产生的能量更少，岩石的裂缝也会更短。震源信号被检波器检测到后进而对资料进行整理，推断震源的方位所在，此方位就表明了裂缝的所在。

2 微地震在油田开发中的应用进展

2.1 水力压裂裂缝监测

随着水力的压裂会对裂缝四周不够强厚的层面（如天然裂缝、横推断层、层理面）造成影响，稳定性不够而极易产生剪切滑动，发生 “微地震”或者是“微天然地震”这和沿断层发生的现象相似。微地震所发射的弹性波频率很高，通常在声波范围内。这种信号能够用传感器检测到，在进行数据的处理后得出震源的相关信息。

采用光缆将三分量实时采集检波器布放在压裂井旁的一个邻近井（监测井）井底对应储层深度，通过监测（压裂井）裂缝端部岩石的张性破裂和滤失区的微裂隙的剪切滑动造成的微地震信号，获得裂缝方位、高度、长度、不对称性等方面的空间展布特征。