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中国东北地区侏罗纪—白垩纪侵入(岩)弧大地构造环境与成矿关系探讨
1
作者 冯艳芳 李济泽 +4 位作者 金霄 邓晋福 解雅麟 牛露 熊银洪 《地学前缘》 北大核心 2025年第6期338-349,共12页
侏罗纪—白垩纪(J-K),中国东北复合侵入(岩)弧可划分为南北两个侵入(岩)弧,北部为大兴安岭小兴安岭侵入(岩)弧,南部为张广才岭燕辽侵入(岩)弧,侵入(岩)弧岩石组合与矿床分布时空关系密切。大兴安岭小兴安岭侵入(岩)弧呈NE向马蹄形展布,... 侏罗纪—白垩纪(J-K),中国东北复合侵入(岩)弧可划分为南北两个侵入(岩)弧,北部为大兴安岭小兴安岭侵入(岩)弧,南部为张广才岭燕辽侵入(岩)弧,侵入(岩)弧岩石组合与矿床分布时空关系密切。大兴安岭小兴安岭侵入(岩)弧呈NE向马蹄形展布,分外、中、内三个环圈,随时间早→中→晚推移,侵入(岩)弧由外及内的岩石组合依次为:西大翁大锅盔顶子TTG(γδο-γο-γδ)组合→满洲里小兴安岭黑河GG(γδ-γ)组合→牙克石G(γ-ξ)组合。张广才岭燕辽侵入(岩)弧随时间早→中→晚推移,其岩石组合依次为临江抚松绥芬河TTG(γδο-γο-γδ)组合→乌兰浩特林西赤峰承德镶黄旗GG(γδ-γ)组合→西乌珠穆沁旗多伦G(γ-ξ)组合。相对应的构造环境依次为洋俯冲带外带→洋俯冲带主带→洋俯冲带内带,矿种组合依次为金铜→金、铜钼→钼。由此可知,随时间由老变新、空间由洋至陆,岩浆弧的成熟度逐渐升高,相对应的大地构造环境与矿种组合也发生变化,揭示了岩浆弧的时空组成极性与对应矿种的密切联系。西侧蒙古鄂霍茨克洋与东侧饶河蛤蟆通洋、伊佐奈崎洋相向俯冲作用所形成的洋洋会聚格局,以及南缘索伦西拉沐沦长春开山屯蛇绿岩(οφ)代表之洋闭合形成的岩石圈不连续面的再活化作用,导致了东北地区燕山期成矿大爆发。经本文探索研究,预测东北地区可能成为未来铜、金、钼矿产资源大型基地。 展开更多
关键词 侵入岩(弧) 组成极性 成矿环境 中国东北
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中国深层/超深层油气勘探储层地质力学研究进展、挑战及展望 被引量：5
2
作者 尹帅 张子阳 +10 位作者 王濡岳 刘翰林 许自强 王敏捷 刘寅 刘敬寿 徐珂 鞠玮 冯少柯 何建华 王茂森 《天然气工业》 北大核心 2025年第4期33-47,共15页
中国深层/超深层油气资源丰富,是未来油气增储上产的重要领域,开展储层地质力学研究可以为深层/超深层油气勘探开发提供重要技术支撑。为此,通过系统总结深层/超深层储层地质力学勘探进展与研究成果,探讨了该领域存在的挑战与未来发展... 中国深层/超深层油气资源丰富,是未来油气增储上产的重要领域,开展储层地质力学研究可以为深层/超深层油气勘探开发提供重要技术支撑。为此,通过系统总结深层/超深层储层地质力学勘探进展与研究成果,探讨了该领域存在的挑战与未来发展方向。研究结果表明:①“岩石力学层”是储层地质力学评价的核心,其包含岩石力学参数、地应力、地层压力、裂缝系统及脆性5个关键要素,共同控制了深层岩体变形、运动及破坏等复杂地质力学作用过程。②板块相互作用及地幔对流为构造体系的形成提供了驱动力,构造体系为岩石力学层演变提供了特定构造条件和应力场背景。③深层/超深层油气运聚受控于地质力学作用过程,表现为“构造应力—流体势能—断缝系统联合控制流体运移路径;超压大幅度抵消上覆载荷及热应力,水平应力差较小;中性面原理适用于深层变形岩体裂缝预测,裂缝对深层油气聚集起正向作用;高热流值、深部流体注入、异常高压能增加流体势能,促进油气成藏”。结论认为,深层/超深层油气勘探中储层地质力学研究面临诸多挑战,未来发展应重点聚焦于4方面:①新技术、新方法、新理论的不断发展;②多尺度全维度地应力—裂缝信息融合的地质力学模型的创新构建;③地质—工程一体化视角四维储层地质力学云平台的开发;④新质生产力创新驱动下人工智能技术的赋能及广泛应用。 展开更多
关键词 深层/超深层 油气勘探 储层地质力学 岩石力学层 研究进展 面临挑战 技术展望
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准南逆冲褶皱带霍−玛−吐逆冲岩席发育力学机制与模拟实验
3
作者 杨庚 陈竹新 +1 位作者 鲁雪松 张欲清 《地质力学学报》 北大核心 2025年第1期8-23,共16页
逆冲岩席发育的力学机制厘定是认识冲断带变形过程的基础与难点。文章以准南冲断带为研究实例,结合力学模型与物理模拟对逆冲岩席发育的力学机制进行探讨。依据地质调查、地震资料解释和钻井资料证实霍-玛-吐背斜核部和南翼发育有逆冲断... 逆冲岩席发育的力学机制厘定是认识冲断带变形过程的基础与难点。文章以准南冲断带为研究实例,结合力学模型与物理模拟对逆冲岩席发育的力学机制进行探讨。依据地质调查、地震资料解释和钻井资料证实霍-玛-吐背斜核部和南翼发育有逆冲断层,断层向南延伸到第一排背斜之下,并形成广泛分布的霍-玛-吐逆冲席体,席体内部基本上无构造变形。霍-玛-吐构造带的钻井资料显示准南逆冲带前缘逆冲断层及滑脱断层均发育在流体压力系数较高的异常超压层中,说明该逆冲岩席属于强干变形席体、弱滑脱断层组合。根据玛纳斯构造带的钻井实测地层压力计算出逆冲断层的上下盘压力系数明显不同,且逆冲断层上盘的流体压力系数在逆冲断层处急剧降低,说明上盘逆冲岩席底部为弱滑脱层,有效分隔了上、下盘流体压力系统。文章依据地震剖面和钻井资料标定获得的霍-玛-吐逆冲岩席变形几何学特征,建立了后缘挤压下逆冲席体变形的简化力学模型,并计算出逆冲席体后缘水平挤压应力与垂直方向的重力比值与逆冲席体几何参数及断层摩擦系数和断坡角之间的数学关系式,分别给出了无流体超压的逆冲席体和含有流体超压滑脱层逆冲席体的数学关系式。为了验证力学模型可靠性,对准南逆冲带中的霍-玛-吐逆冲席体发育特征进行了物理模拟实验研究。结果证实该类型的刚性逆冲席体变形规律前缘逆冲断层发育样式符合地震剖面的构造解释认识,也佐证了简化的力学模型符合实际地质情况。实验结果表明逆冲席体底部大位移是多地段同时发生的小范围位移累积而成大位移,为认识造山带内推覆体或造山带前缘逆冲席体大规模远距离推覆问题提供了理论依据。 展开更多
关键词 准南逆冲褶皱带 霍-玛-吐逆冲岩席 构造超压 力学模型 物理模拟实验
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西藏某陡顺倾岩质边坡变形破坏机制分析
4
作者 孙巍锋 赵冠华 +4 位作者 兰恒星 晏长根 包含 刘世杰 吴兴建 《工程地质学报》 北大核心 2025年第1期341-355,共15页
为揭示西藏陡顺倾岩质边坡变形破坏机制,结合现场边坡调研与InSAR分析揭示了边坡变形时空规律,从定性与力学角度分析了边坡变形破坏机制与临界条件。研究结果表明:垂直开挖高度较大且岩性较差边坡区有显著的岩层外鼓、坡面片状剥落、岩... 为揭示西藏陡顺倾岩质边坡变形破坏机制,结合现场边坡调研与InSAR分析揭示了边坡变形时空规律,从定性与力学角度分析了边坡变形破坏机制与临界条件。研究结果表明:垂直开挖高度较大且岩性较差边坡区有显著的岩层外鼓、坡面片状剥落、岩层缺失与裂隙发育现象,表明曾产生岩层滑塌破坏且稳定性欠佳;在植被生长、枝叶掉落、卸荷回弹、积雪覆盖与冻胀等影响下,坡顶自然斜坡区出现了最大介于30~40 mm的正变形区,而在卸荷、降雨、气温与片状剥落等影响下,边坡开挖区坡面则出现了最小介于-30~-20 mm的负变形区;监测点变形量历时曲线类型可分为上升型、稳定型与下降型3大类,且上升型与下降型曲线还可分别细分3个亚类与4个亚类;开挖前后的边坡经历了卸荷回弹阶段、岩层塑性变形阶段与岩层压坏滑移阶段,而缺失岩层归因于坡脚因蠕变被压缩破坏后引发的上部岩层剪切滑移;开挖区坡面一些监测点变化表现出不稳定蠕变曲线的迹象,为防止边坡主控岩层在极端降雨或强震下可能产生破坏,宜采用锚杆、锚索或削坡对危险岩层进行加固处理;推导了主控岩层压应力与临界自稳高度的理论解析式,临界自稳高度与单轴抗压强度、相邻主控岩层间抗剪强度参数成正比,而与地震加速度以及主控岩层的倾角、密度与厚度成反比。研究结果可为类似陡顺倾岩质边坡成灾的机制认识与稳定分析提供一定参考。 展开更多
关键词 陡顺倾岩质边坡 变形破坏机制 INSAR 岩层压应力 临界自稳高度
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月球和地球上玄武岩浆冷却速率差异的数值模拟
5
作者 支羽萧 石耀霖 《地球物理学报》 北大核心 2025年第2期595-608,共14页
月球表面约有17%的区域被玄武岩覆盖,地球表面也有70%左右的面积为岩浆喷发至地表在大气或海水中冷凝的玄武岩.但月球与地球不同的是,月表大气非常稀薄,岩浆表面热环境主要由热辐射控制.本文研究了在地球与月球表面不同冷却机制影响下,... 月球表面约有17%的区域被玄武岩覆盖,地球表面也有70%左右的面积为岩浆喷发至地表在大气或海水中冷凝的玄武岩.但月球与地球不同的是,月表大气非常稀薄,岩浆表面热环境主要由热辐射控制.本文研究了在地球与月球表面不同冷却机制影响下,玄武岩浆冷凝过程的差异.本文仅模拟分析层状静止的熔岩体在地球空气对流冷却和月球辐射冷却两种不同条件下的冷凝过程.通过数值模拟熔岩的冷凝过程,发现月球辐射边界条件下熔岩表面的冷却速率是地球对流边界的500倍以上.冷却速率控制着晶体生长形态及矿物成分,月球辐射冷却条件下熔岩表面到5mm深度处快速淬灭成玻璃体,而地球熔岩浅表则多冷凝为以单斜辉石为主要矿物的玻璃体玄武岩.对熔岩冷却的影响差异主要集中在表面0.5m范围内,更深部的冷却速率则无显著差异. 展开更多
关键词 月表玄武岩 冷却过程 冷却速率 晶体形态 矿物组分
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基于数值模拟表征岩石组构对裂缝性储层发育影响程度的机理研究:以济阳坳陷花岗质岩石为例
6
作者 何晓 牛花朋 +5 位作者 赵贤 周浩彦 林伟峻 张关龙 孟涛 穆星 《地学前缘》 北大核心 2025年第5期361-376,共16页
裂缝性油气藏是全球范围内重要的油气储量增长点,已探明地质储量约占总探明地质储量的30%以上,其分布范围广泛且勘探潜力巨大。岩石组构(矿物组分、粒度和结构)是控制裂缝发育程度的根本因素,颗粒离散元法已应用于脆性矿物力学性质和微... 裂缝性油气藏是全球范围内重要的油气储量增长点,已探明地质储量约占总探明地质储量的30%以上,其分布范围广泛且勘探潜力巨大。岩石组构(矿物组分、粒度和结构)是控制裂缝发育程度的根本因素,颗粒离散元法已应用于脆性矿物力学性质和微裂缝破裂机制的研究,然而岩石组构差异对裂缝发育程度的影响和机理研究较弱。本文针对组构差异约束下的花岗质基岩成缝机制这一关键科学问题,构建矿物含量、矿物粒径、矿物定向排列与宏观力学参数以及裂缝发育模式的离散元数值模型,明确岩石组构对裂缝发育的控制机理,从而为裂缝性油气藏的勘探提供指示意义。以济阳坳陷花岗质裂缝性基岩储层为例,通过岩心观察描述、铸体薄片鉴定和XRD等分析测试,定量表征岩石组构特征,建立岩石组构裂缝预测初始离散元数值模拟模型。运用岩石单轴力学压缩试验和声发射监测,标定并验证初始模型细观参数。综合数值模拟结果,构建岩石组构对岩石力学性质和裂缝发育控制作用的综合定量预测模型。研究结果表明:(1)通过对矿物的晶内缝数量化后,发现碱性长石对储层裂缝发育贡献程度最高,其含量与岩石微裂缝发育总数呈正相关,斜长石次之,石英最低,其含量与岩石微裂缝发育总数呈负相关;(2)随着花岗质岩石粒径由2.0 mm增大至5.0 mm,单轴抗压强度呈下降趋势,发育微裂缝所需的构造应力越小,易于生成裂缝性储层,但在构造应力作用足够大时,微裂缝密度有所下降;(3)通过对矿物的晶间缝数量化后,发现相对于构造应力方向的矿物定向排列倾角与晶间微裂缝数占比呈正相关,具片麻理的花岗质岩石相较块状花岗质岩石的抗压强度低的,且微裂缝之间的连通性更好,更容易发育优质储层。该研究成果可为裂缝性储层预测提供重要理论依据。 展开更多
关键词 裂缝性油气藏 岩石组构 数值模拟 定量预测
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基于地质力学的断裂滑动风险评估方法
7
作者 翟文宝 陈朝伟 +4 位作者 王倩 冯枭 黄浩勇 谭鹏 杨子轩 《西安石油大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第2期74-84,共11页
四川盆地长宁-威远地区页岩气井套管变形问题突出,严重影响压裂施工及后续生产作业。近年来,诱发套管变形的内、外因之间相互影响机理是套管变形防控策略有效实施的重要依据。为此,首先基于高分辨率地震资料,利用地震属性叠合方法识别... 四川盆地长宁-威远地区页岩气井套管变形问题突出,严重影响压裂施工及后续生产作业。近年来,诱发套管变形的内、外因之间相互影响机理是套管变形防控策略有效实施的重要依据。为此,首先基于高分辨率地震资料,利用地震属性叠合方法识别潜在断裂,分析区域断裂分布特征;然后,基于断裂滑动机理,采用蒙特卡洛方法综合考虑地质、地质力学与工程等影响参数不确定性,建立基于地质力学的断裂滑动风险评估方法;最后,以宁X井区为例,利用新方法定量评估平台断裂滑动风险,绘制了宁X井区断裂滑动风险评估图,并与实际套变位置进行对比。结果表明:宁X井区断裂滑动风险评估图预测成功率为86.67%,充分证明了综合考虑地质因素、地质力学和工程因素建立的断裂滑动风险评估方法与宁X井区断裂滑动风险评估成果图的可靠性与正确性。该研究成果有助于厘清套管变形的内、外因之间相互影响机理,还可为现场开展压前断裂滑动风险评估以及针对性实施套管变形防控策略提供参考。 展开更多
关键词 页岩气井 套管变形 断裂滑动 风险评估 水力压裂
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软弱层对逆冲构造变形的影响:有限元数值模拟研究
8
作者 马佳 何登发 +3 位作者 鲁国 张伟康 黄涵宇 刘驰悦 《地质力学学报》 北大核心 2025年第3期444-457,共14页
软弱层作为沉积盆地中普遍存在的关键构造单元,以低剪切强度、低杨氏模量及显著的塑性流变行为为特征,在构造变形中扮演应力调节与应变分异的角色。四川盆地东南(川东南)地区良村、焦石坝及长宁等地的地震反射剖面显示,在深部逆冲断裂... 软弱层作为沉积盆地中普遍存在的关键构造单元,以低剪切强度、低杨氏模量及显著的塑性流变行为为特征,在构造变形中扮演应力调节与应变分异的角色。四川盆地东南(川东南)地区良村、焦石坝及长宁等地的地震反射剖面显示,在深部逆冲断裂系统上覆层序普遍发育区域性软弱层。为揭示软弱层对逆冲构造变形的动力学控制机制,选取典型的转折断层作为先存断裂构造,设计有/无软弱层的对照试验,采用有限元方法在侧向挤压的条件下进行数值模拟。通过对比分析2组模型的模拟结果,系统研究软弱层在构造运动过程中对构造变形的控制机制,并重点探讨软弱层厚度对上/下构造变形的影响。研究结果表明:软弱层是引发构造分层变形的重要因素,在侧向挤压条件下,软弱层发生塑性流动并伴随局部的增厚与减薄,其对下伏构造变形与应力应变具有显著的吸收作用,从而以软弱层为界产生上/下构造分层差异变形与应力应变解耦的现象;软弱层厚度是控制变形样式的关键参数,软弱层越厚,其上覆褶皱半波波长越长,两翼倾角越平缓,隆升幅度越小,下伏褶皱半波波长越短,两翼倾角越陡倾,隆升幅度越大,分层变形的特征越明显;软弱层越薄,其上/下构造变形越一致。研究成果可为与川东南地区良村、焦石坝以及长宁等具有相同地层特征的地区的构造变形解析与动力学分析提供较好的参考依据。 展开更多
关键词 软弱层 川东南地区 逆冲构造 构造变形 有限元数值模拟
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塔里木盆地库车坳陷白垩系巴什基奇克组致密砂岩力学性质影响因素及其变化规律 被引量：3
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作者 徐珂 鞠玮 +6 位作者 张辉 梁艳 尹国庆 王志民 徐浩然 张玮 梁景瑞 《石油实验地质》 CAS CSCD 北大核心 2024年第4期823-832,共10页
为查明塔里木盆地库车坳陷白垩系巴什基奇克组致密砂岩力学特性,结合深层—超深层油气勘探开发的现场问题,采用三轴压缩实验定量研究了围压、流体和加载速率影响岩石力学性质变化的规律,并初步分析其原因。研究结果表明,砂岩试样最大主... 为查明塔里木盆地库车坳陷白垩系巴什基奇克组致密砂岩力学特性,结合深层—超深层油气勘探开发的现场问题,采用三轴压缩实验定量研究了围压、流体和加载速率影响岩石力学性质变化的规律,并初步分析其原因。研究结果表明,砂岩试样最大主应力差、弹性模量均随着围压的增大而显著增大,其微观原因在于围压增大使岩石内部质点彼此之间距离缩短,增强了岩石的内聚力,颗粒之间不易离散;砂岩试样经历低围压脆性→脆—韧性转换→高围压韧性变形破裂演化的过程。与干燥砂岩试样相比,纯净水浸泡样、150 g/L溶液浸泡样、250 g/L溶液浸泡样和350 g/L溶液浸泡样弹性模量降低幅度分别为67.71%、61.45%、64.69%和57.32%,纯净水浸泡造成的降低幅度最大,流体矿化度的升高能够减弱岩石力学参数弱化的趋势;晶体表面结晶和双电层厚度变化是上述变化规律的重要控制因素。在较低的加载速率条件时,砂岩试样的最大主应力差、弹性模量和泊松比的值都较小,但随着加载速率的增大增速较快;当加载速率达到一定关键数值之后(本次实验为0.05 mm/min左右),岩石力学参数值增速变缓。 展开更多
关键词 岩石力学性质 加载速率 流体类型 巴什基奇克组 白垩系 库车坳陷 塔里木盆地
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基于“地质-工程”耦合平台的顺北断溶体储层地应力分布规律分析 被引量：2
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作者 赵兵 罗攀登 +2 位作者 张妹珠 周志敏 黄欣 《科学技术与工程》 北大核心 2024年第8期3107-3114,共8页
顺北油田是一种碳酸盐岩断控裂缝-洞穴型储层,该类型油田通常采用水力压裂改造的方式进行开采,以提高储集体的连通性能。在水力压裂过程中,三维地应力场是影响裂缝扩展轨迹的重要因素之一。因此,研究三维地应力场的精细空间分布是水力... 顺北油田是一种碳酸盐岩断控裂缝-洞穴型储层,该类型油田通常采用水力压裂改造的方式进行开采,以提高储集体的连通性能。在水力压裂过程中,三维地应力场是影响裂缝扩展轨迹的重要因素之一。因此,研究三维地应力场的精细空间分布是水力压裂工艺需要解决的首要问题。针对裂缝-洞穴型碳酸盐岩储集体的水力压裂改造过程地应力场空间分布模拟不精细的问题,开发“地质-工程”耦合平台。该平台可将地质模型转换为适用于AiFrac数值仿真软件的模型,实现了对储层三维地应力场的精细刻画。基于角点网格建立的三维地质模型,采用数值仿真软件进行三维地应力场的模拟,既可以保留储层的复杂地质构造特征,又可以利用数值仿真软件强大的计算能力,实现了地质模型和数值仿真一体化。为了验证所提方法的有效性,基于前期已有的地应力测量数据,对顺北油田三维地应力场进行了分析计算。结果表明:断裂带对地应力场的大小和方向有显著的影响,主要表现在断裂带的规模、倾角、走向以及形态等因素在不同程度上均对地应力状态产生影响。所提出的三维地应力场精细模拟方法可有效研究断溶体储层区域及内部、不同断裂带交汇区三维地应力场分布规律,从而为现场施工工艺参数的选择提供了重要依据。 展开更多
关键词 地应力 地质模型 断裂带 AiFrac软件
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地质力学模型实验中变形量测方法的应用研究 被引量：5
11
作者 苏占东 王鸷文 +6 位作者 孙进忠 张建勇 梁金平 牛耀 张之泰 曾扬农 李梦园 《地质论评》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期287-308,共22页
地质力学模型实验作为一种便捷高效、成本低廉的研究方法,不仅可以将工程的破坏过程直观地呈现出来,而且可以作为了解工程整体力学特征、破坏模式和稳定情况的重要研究手段,在各类岩土工程问题的研究中有着广泛应用。由于地质力学模型... 地质力学模型实验作为一种便捷高效、成本低廉的研究方法,不仅可以将工程的破坏过程直观地呈现出来,而且可以作为了解工程整体力学特征、破坏模式和稳定情况的重要研究手段,在各类岩土工程问题的研究中有着广泛应用。由于地质力学模型材料的变形模量较低,同等应力条件下应变极其敏感,因此模型实验中变形测量显得至关重要。为了提升地质力学模型实验中变形量测的便捷性和准确性,对目前地质力学模型中变形测量的主要方法进行总结分析。结果表明:目前对于模型变形量测的方法主要分为电测式测量方法、光学测量方法和机械式测量方法,其中电测式测量方法主要包括电阻式应变片法和位移计法,光学测量方法主要包括光纤类传感器法、数字图像相关法、光弹性贴片法和云纹干涉法,机械式测量方法主要包括百分表测量法和经纬仪观测法。通过对各种方法工作原理、主要应用案例及优缺点的阐述对比,得出不同方法的主要区别是测量范围和适用范围的差异,其中百分表测量法适用于测量小区域变形;测量内部变形可选择电阻式应变片法及光纤类传感器法;较大区域的变形可选择位移计法及光纤类传感器法;指定点位移可选择经纬仪观测法;全场观测可选择数字图像相关法、云纹干涉法以及光弹性贴片法。该成果可为相关地质力学模型实验的变形测量提供实验参考。 展开更多
关键词 地质力学模型 变形测量 电测法 光学测量方法 机械式测量方法
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花岗岩侵位后的热应力时空演化及其影响因素 被引量：3
12
作者 赵裕达 张文高 +1 位作者 刘昊 刘向冲 《地质力学学报》 CSCD 北大核心 2024年第1期38-56,共19页
花岗岩与岩浆热液型矿床、油气成藏等有密切的成因关系。高温岩浆侵位到较冷的围岩中会形成岩浆热场和热应力,但热应力的大小和其影响范围尚缺乏系统研究。随着岩浆热耗散、与周围地层达到热平衡后,热应力会逐渐消失,因而数值模拟是定... 花岗岩与岩浆热液型矿床、油气成藏等有密切的成因关系。高温岩浆侵位到较冷的围岩中会形成岩浆热场和热应力,但热应力的大小和其影响范围尚缺乏系统研究。随着岩浆热耗散、与周围地层达到热平衡后,热应力会逐渐消失,因而数值模拟是定量研究岩浆热应力的常见方法之一。以往模拟岩浆热应力时往往采用岩石在常温下的线性热膨胀系数,但这与高温下岩石线性热膨胀系数存在较大差距。文章利用FLAC3D软件模拟花岗质岩浆侵位至上地壳范围内引起的热应力。求解物理方程包括热传导方程与线性热弹性本构方程,其中热场可通过温度差和线性热膨胀系数改变应力场,但应力场的变化不影响热场(即热场与应力场的单向耦合)。通过一系列数值模拟实验考察围岩岩性(花岗岩或碳酸盐岩)、杨氏模量、热学参数和岩浆侵位深度如何影响岩浆在上覆围岩产生的热应力。数值实验结果表明:岩石热传导系数通过传热快慢影响热应力的变化;围岩的杨氏模量越大,热应力也越大;由于花岗岩的平均杨氏模量大于碳酸盐岩,所以围岩为花岗岩时产生的热应力要高于碳酸盐岩;围岩无论是花岗岩还是碳酸盐岩,其在高温条件下的线性热膨胀系数比常温时高约1个数量级,产生的热应力最高可达100 MPa。花岗岩浆侵位后,围岩温度逐渐升高,对应的热应力不断增大;随着与岩浆房距离的增大,热应力不断减小,影响范围为岩浆房上方2 km以内;侵位深度浅的岩浆房冷却较快,其产生的热应力更有利于上覆围岩裂隙的形成和扩展。综合数值模拟结果可知,岩浆侵位所产生的热应力可影响岩体2 km内的应力场,这一局部存在且短瞬的热应力促使围岩破裂,为热液流体成矿提供运移通道或容矿空间。 展开更多
关键词 花岗岩冷却 岩浆热场 数值模拟 热应力 线性热膨胀系数
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致密碳酸盐岩气藏裂缝预测及主控因素分析——以四川盆地G气田震旦系灯影组为例 被引量：2
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作者 周永胜 吴伟 +2 位作者 冯建伟 刘水珍 王光绪 《东北石油大学学报》 CAS 北大核心 2024年第2期102-115,I0007,I0008,共16页
四川盆地G气田致密碳酸盐岩储层裂缝发育控制因素认识不清。考虑岩性弹脆性差异,分析岩心单井裂缝发育特征和裂缝形成期次,进行应力场数值模拟,建立应力场—能量—裂缝参数计算模型;结合多期裂缝叠加算法,预测G气田灯影组储层裂缝,分析... 四川盆地G气田致密碳酸盐岩储层裂缝发育控制因素认识不清。考虑岩性弹脆性差异,分析岩心单井裂缝发育特征和裂缝形成期次,进行应力场数值模拟,建立应力场—能量—裂缝参数计算模型;结合多期裂缝叠加算法,预测G气田灯影组储层裂缝,分析裂缝发育主控因素。结果表明:G气田灯影组储层裂缝具有多期性与多样性,以高角度、半充填张剪缝为主。研究区中部褶皱顶部及断层影响区是碳酸盐岩裂缝优势发育带,裂缝密度为1.10~2.30条/m,开度大于1.5 mm;泥岩裂缝发育程度弱,裂缝密度低于0.50条/m,开度小于0.4 mm,泥岩隔层裂缝发育总体低于碳酸盐岩层的,且规律性差。裂缝发育符合断层—褶皱—裂缝共生模式。岩性、断层与构造形态共同控制碳酸盐岩储层裂缝发育规模与分布范围。该结果有助于提高同类型致密碳酸盐岩储层裂缝预测效果,改进油气藏开发方案。 展开更多
关键词 致密碳酸盐岩 裂缝预测 主控因素 应力场模拟 灯影组 G气田 四川盆地
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复杂构造区全层系地质力学建模及其地质与工程应用 被引量：1
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作者 徐珂 刘敬寿 +7 位作者 张辉 张冠杰 张滨鑫 王海应 张禹 来姝君 钱子维 强剑力 《地学前缘》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期195-208,共14页
受区域挤压、岩性和构造形态等多种因素的综合影响,复杂构造区具有地应力非均质性和各向异性强、现今地应力场在空间变化大的特征,严重制约了该类地区油气勘探开发进展。为解决复杂构造区地质力学建模难度大、精度低,且现有三维地应力... 受区域挤压、岩性和构造形态等多种因素的综合影响,复杂构造区具有地应力非均质性和各向异性强、现今地应力场在空间变化大的特征,严重制约了该类地区油气勘探开发进展。为解决复杂构造区地质力学建模难度大、精度低,且现有三维地应力建模方法在复杂构造连片建模中的不准确问题,以库车坳陷博孜大北地区为例,提出了复杂构造区地质体全层系逆向有限元地质力学建模方法,通过对部分起伏较大、跨度大的长条连体背斜迭代扫描,准确建立断层与岩体复杂交切关系,实现了复杂构造区地应力网格建模和误差追溯。明确了博孜大北地区现今地应力分布特征,揭示了博孜大北地区深层储层地应力强非均质性和强各向异性的主控因素,进而通过逆向有限元建模方法明确了钻井过程中产生应力扰动范围。研究结果表明:(1)逆向有限元地质力学建模法是复杂构造区全层系地质力学建模的有效方法,建模结果与实际的勘探开发生产需要吻合度高;(2)明确了盐上岩石力学层结构和浅部高陡地层产状是影响博孜大北地区储层地应力强非均质性和各向异性的关键;(3)逆向有限元地质力学建模法是明确钻井过程中应力扰动范围的有效方法,是保障油气高效勘探开发的重要手段。 展开更多
关键词 复杂构造区 地质力学建模 三维应力场 博孜大北地区 库车坳陷
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川东南石龙峡背斜区奥陶系五峰组页岩顶面现今应力场数值模拟研究 被引量：1
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作者 马佳 何登发 +3 位作者 张伟康 鲁国 张旭亮 梅庆华 《地质科学》 CAS CSCD 北大核心 2024年第3期792-803,共12页
近年来川东南地区页岩气勘探取得重大突破,勘探领域进一步向深层、超深层迈进。受多期构造运动及多套滑脱层影响,川东南地区表现出具有多层滑脱的复杂构造样式,深层现今地应力分布特征存在争议,局部应力场方位变化尚不明确,为深层页岩... 近年来川东南地区页岩气勘探取得重大突破,勘探领域进一步向深层、超深层迈进。受多期构造运动及多套滑脱层影响,川东南地区表现出具有多层滑脱的复杂构造样式,深层现今地应力分布特征存在争议,局部应力场方位变化尚不明确,为深层页岩气开发带来巨大挑战。本文基于钻测井资料和高精度三维地震资料,建立石龙峡背斜地质模型,根据岩石力学参数及边界条件确定研究区力学模型,利用二维有限元数值模拟方法,对石龙峡背斜区奥陶系五峰组页岩顶界面现今应力场分布进行模拟研究。在此基础上,结合研究区石页1井实钻资料对模拟结果的合理性进行验证。研究结果表明:1)石龙峡背斜区现今应力场分布受先存构造、岩石力学差异性等多种因素影响。模拟结果显示在断层带周围,特别是断层带的转折端及末端,表现出应力集中现象,该区域应力值较高,分布范围在-81.85~-80.95 MPa;而断层带本身处于破碎状态,应力值较低,应力分布范围在-77.8~-49.74 MPa;背斜核部为能干性较强区域,处于应力集中状态,应力值较高,应力分布在-113.2~-81.85 MPa。2)石龙峡背斜奥陶系五峰组顶界面现今最大主应力方向呈近南北向展布,主要受控于后期来自大娄山方向的挤压作用影响。川东南地区应力场受多期构造作用叠加,早燕山期主要受控于东部雪峰山弧形构造带的推覆作用等,形成石龙峡背斜构造形态。而现今应力场分布主要受控于晚燕山期—喜马拉雅期来自南侧大娄山推覆的作用,使得现今研究区最大主应力方向呈近南北向。 展开更多
关键词 川东南地区 石龙峡背斜 奥陶系五峰组 现今应力场 有限元数值模拟
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准噶尔盆地西北缘断裂带构造变形机制--基于物理实验模拟研究 被引量：1
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作者 豆方鹏 李江海 彭谋 《地质通报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第4期527-535,共9页
准噶尔盆地西北缘发育以红车(红山嘴、车排子)、克白(克拉玛依、百口泉)和乌夏(乌尔河、夏子街)为代表的边缘断裂系统,是影响石炭纪—三叠纪地层发育特征和控制油气聚集的关键因素。准噶尔盆地西北缘断裂带属性及形成机制是地球科学界... 准噶尔盆地西北缘发育以红车(红山嘴、车排子)、克白(克拉玛依、百口泉)和乌夏(乌尔河、夏子街)为代表的边缘断裂系统,是影响石炭纪—三叠纪地层发育特征和控制油气聚集的关键因素。准噶尔盆地西北缘断裂带属性及形成机制是地球科学界广泛讨论的问题,并一直存在争议。基于区域地质背景和前人研究成果,采用物理砂箱实验模拟准噶尔盆地西北缘断裂带构造变形机制。实验结果表明,乌夏、克白断裂带主要由一条西倾的主断裂控制,两侧断裂不对称分布,为不对称状花状断裂。红车断裂带主要由2条主断裂控制,呈雁列状分布,整体表现为近似对称的花状构造。通过物理模拟正演,认为准噶尔盆地西北缘早石炭世—晚三叠世演化过程可分为2个阶段,即残余洋盆俯冲阶段和右旋走滑阶段。准噶尔盆地西北缘构造石炭纪—三叠纪地层圈闭发育,可能是逆冲断裂和褶皱形成的断鼻、断块和排列背斜,这些伴生构造圈闭是准噶尔盆地西北缘油气成藏的关键因素。 展开更多
关键词 准噶尔盆地西北缘 玛湖凹陷 物理模拟 断裂带 构造变形
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支撑剂嵌入对裂缝长期导流能力的影响研究 被引量：90
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作者 温庆志 张士诚 +1 位作者 王雷 刘永山 《天然气工业》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第5期65-68,共4页
运用FCES-100长期裂缝导流仪,在国内首次进行了地层岩心的支撑剂嵌入实验研究,考察了不同类型支撑剂、不同铺砂浓度对不同岩心的嵌入程度以及对导流能力的伤害程度。找到了影响支撑剂嵌入的主要因素和规律,并提出了克服支撑剂嵌入这一... 运用FCES-100长期裂缝导流仪,在国内首次进行了地层岩心的支撑剂嵌入实验研究,考察了不同类型支撑剂、不同铺砂浓度对不同岩心的嵌入程度以及对导流能力的伤害程度。找到了影响支撑剂嵌入的主要因素和规律,并提出了克服支撑剂嵌入这一不良影响的有效方法。通过实验发现由于支撑剂的嵌入会使导流能力产生很大程度的下降;铺砂浓度越大,嵌入对导流能力的伤害程度越小;只有当闭合压力达到一定值时,嵌入的伤害才表现出来;铺砂浓度对导流能力的影响也很大,铺砂浓度增大一倍,导流能力将成数倍增加;在相同地层条件下,支撑剂在砾岩中的嵌入最为严重,泥岩其次,粉砂岩最小。文中还根据实验结果回归出了导流能力随闭合压力以及随时间变化的关系表达式,可以用来预测支撑裂缝导流能力的衰减趋势,对现场压裂有一定的指导意义。 展开更多
关键词 支撑剂 嵌入 铺砂浓度 缝长 裂缝导流能力 伤害程度 闭合压力 实验研究 有效方法 不良影响 实验发现 地层条件 时间变化 粉砂岩 表达式 岩心 压裂
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基底先存构造对裂陷盆地断层形成和演化的控制作用规律 被引量：62
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作者 童亨茂 聂金英 +2 位作者 孟令箭 张红波 李晓宁 《地学前缘》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第4期97-104,共8页
针对基底先存构造对裂陷盆地断层控制作用研究中存在的问题,应用脆性断裂新理论——"不协调性准则"来阐述、分析裂陷盆地基底先存构造控制断层形成和演化的力学机理,确定基底先存构造活动性的变化规律,探讨并初步确定基底先... 针对基底先存构造对裂陷盆地断层控制作用研究中存在的问题,应用脆性断裂新理论——"不协调性准则"来阐述、分析裂陷盆地基底先存构造控制断层形成和演化的力学机理,确定基底先存构造活动性的变化规律,探讨并初步确定基底先存构造对裂陷盆地断层形成和演化的控制作用具有如下规律:(1)先存构造(特别是先存断裂)优先活动,这是基底先存构造能控制沉积盆地断层形成和演化的根本原因。(2)先存构造对盆地断层控制作用的强度决定于其活动性,它由先存构造的产状、力学性质和应力状态决定,可以用先存构造活动性系数(fAS)来定量描述。(3)受基底先存断裂控制的断层发育的位置和延伸方向(走向)、形成次序、继承性特征,以及分布规模等都表现出显著的规律性。(4)与伸展方向垂直,且与σ1夹角为45°-(/2)的基底先存断裂对断层的控制作用最强;随着走向与伸展方向的夹角α逐渐变小,以及倾角偏离45°+(/2),对断层的控制作用就逐渐减小。(5)基底先存断裂的规模越大,对断层的控制作用就越强;受大规模基底先存断裂控制的断层往往构成裂陷盆地的构造格架。(6)随着薄弱带抗剪强度的减小,基底先存薄弱带发生破裂的可能性不断增大,对断层的控制作用不断增强;而相对基底先存断裂而言,其影响程度则相对偏弱。上述认识可以为裂陷盆地地震资料的构造解释提供理论模型,为裂陷盆地断裂系统的形成和演化的深入研究提供理论指导。 展开更多
关键词 裂陷盆地 断层 先存构造 先存断裂 活动性系数 不协调性准则
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山西沁水盆地中、南部现代构造应力场与煤储层物性关系之探讨 被引量：89
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作者 秦勇 张德民 +3 位作者 傅雪海 林大洋 叶建平 徐志斌 《地质论评》 CAS CSCD 北大核心 1999年第6期576-583,共8页
山西沁水盆地中、南部下二叠统山西组主煤储层现代构造应力场主应力差增大,煤储层渗透率梯度呈指数形式增长,煤储层压力梯度呈对数增长,这种规律主要受控于现代构造应力场主应力方向与煤储层天然裂隙优势发育方向之间的相互关系。这两... 山西沁水盆地中、南部下二叠统山西组主煤储层现代构造应力场主应力差增大,煤储层渗透率梯度呈指数形式增长,煤储层压力梯度呈对数增长,这种规律主要受控于现代构造应力场主应力方向与煤储层天然裂隙优势发育方向之间的相互关系。这两组方向对于煤储层来说近于平行,对煤储层顶板则表现为近于正交,由此导致主煤储层中天然裂隙处于相对拉张状态,而其顶板天然裂隙处于挤压状态,主应力差越大,相对拉张(挤压)效应就越显著。基于这种规律和控制机理,预测渗透率大于1md的山西组主煤储层可能分布于盆地内的阳城、潞城与沁源之间地带、武乡与左权之间地带以及左权西北方向的局部地区。 展开更多
关键词 煤储层 渗透性 构造应力场 盆地 煤矿床
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由大量的地震资料推断的我国大陆构造应力场 被引量：223
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作者 许忠淮 汪素云 +1 位作者 黄雨蕊 高阿甲 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 1989年第6期636-647,共12页
利用多个小地震的P波初动方向数据推断了新疆和西藏部分地区主应力轴的方向.根据以前华北、东部大陆和西南地区的工作结果,对个别地区补充新数据后重新作了分析;加上本文关于新疆和西藏地区的新结果,编制了我国大陆的地震构造应力场方向... 利用多个小地震的P波初动方向数据推断了新疆和西藏部分地区主应力轴的方向.根据以前华北、东部大陆和西南地区的工作结果,对个别地区补充新数据后重新作了分析;加上本文关于新疆和西藏地区的新结果,编制了我国大陆的地震构造应力场方向图.利用Brillinger等的概率模型,估计了用多个地震P波初动方向推断平均P、T轴的误差.讨论了单个大地震震源机制解的P轴与所在地区平均P轴方位角的差异.总结了我国大陆地震构造应力场的主要特征. 展开更多
关键词 地震资料 应力场 中国 大陆
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