地应力场

摘要： 为提高地应力场的反演精度,通过文献调研发现,含与不含常数项回归模型被单独地用于反演岩体的初始地应力场,而这两类回归模型的反演结果是不相同的,因此反演结果较差的回归模型很可能被用于反演。为解决此问题,首先,结合概率统计理论提出了衡量应力实测值与计算值偏差程度的量化指标,此量化指标可以客观地选择最佳反演结果的回归模型;然后,在郭怀志教授提出的反演分析方法的基础上,在含与不含常数项回归模型中,基于此量化指标提出了客观获得最佳反演结果的岩体初始地应力场反演流程,其可以获得与实测原位地应力较为吻合的岩体初始地应力场;最后,以某复杂艰险山区铁路隧道为依托对此反演流程进行工程应用。结果表明,在此隧道局部区域,含常数项回归模型的反演结果较不含常数项回归模型更好;提出的反演流程可为反演岩体的初始地应力场提供一定的参考。

摘要： 初始地应力场是地下工程设计和稳定性分析的重要依据。前常铁矿矿区地质构造复杂、巷道围岩破坏严重,掌握矿区地应力场的分布规律对了解巷道破坏、进行支护设计具有重要意义。采用三维有限差分数值计算软件(Flac^(3D)),建立了考虑矿区主要断层、岩层等的三维数值模型,进行矿区地应力场的模拟,分析了矿区整体、地质构造处和-480 m中段地应力场特征。结果表明:矿区地应力以自重应力为主,分层现象明显,应力值随埋深增加而逐渐增大,地质构造和岩性交接带对地应力的影响十分显著,出现不同程度的应力集中现象;F_(1)断层形成的构造应力对-480 m中段主运输巷道影响相对较大;-480 m中段主运输巷道侧压力系数为0.46~0.58,最大水平主应力与巷道走向的夹角为2.60°~47.75°,对维持其稳定性不利。为减小地应力场对巷道稳定性的影响,建议矿区地下巷道的布置遵循巷道走向与最大水平主应力方向平行的原则。

摘要： 受复杂地质因素的影响,地质工程一体化一直是页岩气提产增效的关键,其中,多尺度裂缝建模是一体化建模的关键环节之一,直接影响着综合地学模型的准确度和适用性。为了预测天然裂缝对南方海相页岩气水平井钻井和压裂工程的影响,从地球物理、地质、测井和地质力学等多学科的角度对天然裂缝空间分布及其受力状态进行了精细刻画,具体如下:①对叠前地震道集进行精细化针对性的处理,提高地震资料的分辨率和保真保幅性,而后进行蚂蚁追踪和多尺度裂缝预测,并结合成像测井、录井和钻井数据进行验证,准确预测天然裂缝的空间分布;②结合成像测井揭示的天然裂缝产状,建立分尺度离散裂缝模型;③由于不同尺度裂缝的力学参数对钻完井工程存在不同程度的影响,故以分尺度的方式对裂缝模型进行粗化;④采用等效原理对裂缝的地质力学参数进行分尺度赋值,合理刻画天然裂缝对地应力场的扰动,预测天然裂缝应力状态,为研究天然裂缝对钻完井工程的影响奠定基础。利用上述方法有效预测了钻井过程中的泥浆漏失,方法应用结果表明,包含天然裂缝影响的地质力学模型更能反映真实原场应力,可用于研究压裂过程中水力裂缝与天然裂缝的相互作用,优化水平井压裂设计。

摘要： 针对石油工程中长期存在的三维地应力场分析结果与实际相差较大的问题,提出了区块地应力场有限元精细建模与分析技术流程,为顺北油田某区块建立了三维精细地应力场.根据区块地震波数据信息建立地质层位模型,并结合各个单井位置上的测井信息,得到准确的三维区块地质模型.结果表明,所提出模型最大主压应力的方向在A井位置上与实测值符合.最小水平主应力的数值解和A井位置上对应的解析解之间的误差小于8%,提出的建模方法及分析流程是准确、实用的,得到的精细地应力场数值解具有合理的精度.

摘要： 基于地应力场的线性叠加原理,建立了地应力场3个主应力的线性回归方程。通过定义地应力场反演的目标函数,对目标函数的极小化求导,建立求解回归系数的超定线性方程组。采用有限元方法,数值模拟了自重应力和3种构造应力场工况下观测点的3个主应力。根据现场观测的5组地应力观测数据,反演确定了线性回归方程的回归系数。研究结果表明,反演预测的地应力场与观测值基本一致,验证了所提出方法的有效性。

摘要： 文登抽水蓄能电站属于大(1)型电站,电站地下厂房区域地应力场受地质构造影响明显,局部测点的地应力结果无法直观反映整个区域的地应力场分布情况.为了获得电站地下厂房区域的初始地应力场分布情况,结合地应力实测结果、多元线性回归方法和三维有限差分法,对电站地下厂房区域的初始地应力场进行了反演,并基于反演结果对区域的地应力场特征进行了分析.结果表明,地下厂房区域的天然地应力场以水平构造应力为主,最大主应力与区域的断层走向近似平行,且与厂房纵轴线呈35°左右的夹角.

摘要： 文登抽水蓄能电站属于大(1)型电站,电站地下厂房区域地应力场受地质构造影响明显,局部测点的地应力结果无法直观反映整个区域的地应力场分布情况。为了获得电站地下厂房区域的初始地应力场分布情况,结合地应力实测结果、多元线性回归方法和三维有限差分法,对电站地下厂房区域的初始地应力场进行了反演,并基于反演结果对区域的地应力场特征进行了分析。结果表明,地下厂房区域的天然地应力场以水平构造应力为主,最大主应力与区域的断层走向近似平行,且与厂房纵轴线呈35°左右的夹角。

摘要： 以西部某地区砂砾岩储层为研究对象,基于丰富的压裂改造资料、地球物理测井资料,分析深部地层实测地应力的大小与方向,建立了适用于砂砾岩储层的地应力评价模型并计算地应力单井剖面.在此基础上,利用地震构造模型构建合理的三维空间数值模型,以单井地应力为基本约束,利用有限元法对工区现今三维地应力场进行反演.研究结果表明:工区地应力整体处于压应力作用下,表现为西北向东南方向逐渐增大的趋势.受断裂发育及次级构造影响,断裂带内3个主应力显著降低,断裂边缘和端部存在应力激增带.地应力方位整体近E-W,受断裂和局部构造发育的影响,局部地应力方向发生偏转.

摘要： 白鹤滩水电站是仅次于三峡水电站的第二大水电站,位于中国西南地区川滇菱形块体内的金沙江上.通常地壳应力状态是影响地下工程安全的重要地质因素,对地下硐室稳定性分析具有重要意义.在水电站右岸厂房建设过程中,为了水电站的长期安全运营,采用超声波井下电视录井测试系统对白鹤滩右岸厂房锚固洞内7处钻孔进行测试,基于钻孔崩落数据计算了现今白鹤滩右岸厂房区域上方工程岩体的主应力方向.研究结果表明:白鹤滩右岸厂房区域最大水平主应力(SH)方向为北北东—南南西方向,主要受到构造应力、 自重应力、 河流剥蚀作用以及岸坡卸荷作用的共同影响,属于局部构造应力场.

摘要： 为了给我国高放废物地质处置地下实验室工程设计提供应力边界条件,采用水压致裂法,在场址内部的4个钻孔中进行地应力测量,完成90段压裂试验和34段水压裂隙印模试验,根据测得的地应力及其方向,揭示场址应力场的分布特征.基于场址地应力分布规律,结合室内测定的场址岩石启裂应力参数,根据地下实验室初步设计方案,进行地下实验室主体结构受力行为数值模拟.研究结果表明:场址岩体地应力随深度的增加表现出逐渐增大的趋势,在深度为60～600 m范围内,最大水平主应力(σH)小于25 MPa,与场址钻孔岩石的单轴压缩强度相比为低地应力水平.同时,σH普遍大于垂直应力(σv),表明场址地应力场主要受水平构造应力的控制.此外,所有测点的σH方向均为NE,优势方向为NEE,平均为N55°E,与北山预选区地壳运动速度矢量基本一致.获得了斜坡道、竖井和水平巷道启裂指标的分布特征,为完善试验巷道和硐室的布置方案提供了科学依据.

摘要： 随着国家经济的发展,西部地区的建设逐渐加快.探究区域地应力场的特征可以为科学研究、防震减灾以及工程建设提供参考依据.天山地区常用的测量地应力方法有水压致裂法、套芯应力解除法、震源机制解和断层滑动反演,本文对这些方法做了简述.本文通过文献搜集与整理的方法,基于中国大陆地壳应力环境基础数据库,对天山地区近年来地应力测量地点、深度、数值、方向和倾角做了整理.整理数据显示测量地点分布于天山各地区,天山地区最大主应力为北一南方向,中间主应力为西一东方向,最小主应力为西西北一东东南方向;天山地区三大主应力的关系为σH＞σh＞σv.通过断层滑动反演方法,得到呼图壁地区的地应力状态,σ1方向为N19°W,σ3方向为N71°E,接近水平;σ2接近垂直,倾角为78°,呼图壁地区主应力方向符合天山地区地应力规律,但主应力大小关系为σH＞σv＞σh.通过对天山地区地应力数据的整理,发现了呼图壁地区与天山地区地应力之间的关系,为呼图壁地区的工程建设提供了一定的参考意义.

摘要： 利用空心包体地应力测量方法对开滦矿区林西矿的地应力进行了实测,获得了井田地应力场分布特征,并讨论了区域构造与地应力场分布特征的关系.研究表明,林西矿地应力是以水平压应力为主导,最大主应力高于我国其他矿区一般水平,显示出北西～南北方向地应力作用较强、北东～东西方向较弱;林西矿位于开平向斜转折端及东西向平缓横向展布的一系列褶曲之间,地应力场的分布特征与开平向斜的控制作用有很大关系,地应力测试结果显示最大主应力分布近南北向,向斜轴的转折端分布近东西向,最大主应力方向近似垂直于向斜轴.

摘要： 基于淮南矿区新、老矿井的深部地应力实测数据,运用统计类比与线性回归分析,对淮南矿区深部地应力场特征进行研究,得出淮南矿区地应力场宏观类型大体属于大地动力场——准静水压力场,矿区深部总体上属于高地应力区的结论.根据矿区垂直应力、水平主应力和侧压比等随深部变化的散点图,得到了相应的统计回归曲线.统计结果有助于了解淮南矿区地应力场的宏观特征,可为矿区地下硐室的设计和计算提供重要的参考依据.

摘要： 为了解赞比亚卡邦波水电站工程区的初始地应力场分布规律,通过水压致裂地应力测试与地应力实测数据分析,并基于有限元进行三维数值模拟与计算,对左右岸厂房区域地应力场进行了一定的识别与研究.可得:水平应力是地应力场中的主要影响因素;通过有限元三维模拟,将回归值与实测值进行对比,总体变化趋势基本一致;对左右岸厂房进行剖面插值,剖面等值线图均体现了应力值随深度增加而增大的特征,除了断层附近的应力等值线受其影响外,厂房区地应力分布规律良好.

摘要： 为研究地应力对煤层气开发的影响,基于水压致裂地应力测量方法,结合煤层气井试井、测井和水力压裂三维微地震监测资料,研究了郑庄区块16井次21层目的层段原位地应力发育规律.结果表明:①地应力场为典型的构造应力场类型,浅部以逆断层和走滑断层应力机制组合类型为主,深部以正断层和走滑断层应力机制组合类型为主;②最大和最小水平主应力及垂向应力随埋深均呈线性增加趋势;③侧压系数位于Hoek-Brown包络线内,随埋深增加而降低且变化幅度逐步缩小;④最大水平主应力方位为NE-NEE向.一方面,现今地应力场方位与断裂构造产状的叠加影响了煤层气富集;另一方面,地应力增加导致渗透率呈指数式降低,而储层压力呈线性增加;2方面作用对煤层气高效开发产生了显著影响.

摘要： 随着深圳地区城市交通的发展,城市山岭隧道项目逐渐增多,隧道埋深越来越大.根据设计需要,在相关项目工程勘察的过程中需对工程区地应力场的情况进行测试、分析,从而为隧道选线、开挖方式的选择及隧道围岩的稳定性分析、支护设计及施工期间发生岩爆的可能性预测提供依据.在对多种方法进行比较的基础上,本文选择了水压致裂法,以xx隧道工程为例,介绍了该方法的测试步骤、测试结果,并对结果进行了回归分析,从而得到工程区地应力场分布情况,并运用相关预测方法,对工程施工期岩爆的可能性进行了预测分析.实践证明,运用该方法,能较准确的测试出施工区的地应力分布特征,具有操作简单,测试周期短的特点,特别适用于深埋隧道工程,对深圳地区类似工程具有一定的指导意义.

摘要： 研究表明区域地应力场会影响火山岩脉群分布及火山口排列.通常情况下火山口排列与喷发时区域最大水平主应力方向平行,与最小水平主应力垂直.本文结合国外较成熟的火山口排列调查法,以我国黑龙江省的五大连池为研究对象.在遥感图像和火山口年代数据的基础上,经过图像处理,火山群构造图分析及火山群线性模式处理后反演出五大连池的区域地应力场.结果表明:此方法反演出的五大连池最大水平主应力方向是北东向,与震源机制解的应力方向信息相符.国外已对该方法开展了较全面的研究,然而国内这方面几乎没人研究.反演结果论证了方法的实用性,可以将方法应用在国内典型火山群区域,补充区域的应力方向信息.

摘要： 岩体内部结构对岩体特性产生影响,进而决定岩体的破坏形式.通过对齐热哈塔尔水电站引水隧洞的岩爆现象的研究,提出了"岩爆爆裂体"的概念,该岩爆爆裂体是指岩爆发生前处于临界破坏状态的碎裂结构岩体,其形成和破坏与岩体的微观结构、地应力场特征和工程布置有关.根据齐热哈塔尔水电站引水隧洞中不同工程部位的岩爆破坏特征,进一步分析了岩爆爆裂体的形成过程、破坏模式和破坏机理,为岩爆问题的研究提供了一个良好的理论基础.

摘要： 微地震监测技术是近年来在低渗透油气层压裂改造领域中的一项重要新技术。该项技术通过在临井中的检波器来监测压裂井在压裂过程中诱发的微地震波，从而来描述压裂过程中裂缝生长的几何形状和空间展布。它能实时提供压裂施工中产生裂隙的高度、长度和方位角，利用这些信息可以优化压裂设计、优化井网或其他油田开发措施，近年来，微地震技术逐渐被应用于油田生产和自然裂缝活动监测，追踪流体驱动前沿，以达到提高产能的目的。

摘要： 本文通过试验模拟现场煤层所处的地应力情况,针对四川矿区典型煤层特点,得到不同深度煤岩的渗透率变化规律,拟合出煤岩渗透率对有效应力的函数关系,对于现场瓦斯抽放,保护层开采等工作具有重要的指导作用.

摘要： 本发明涉及一种煤矿井下地应力场主应力方向预测方法，主要特征是根据区域构造演化历史和现今构造运动特点，初步预测区域地应力场类型；其次是选取同一岩层内相互交叉、支护类型基本相同的巷道进一步判断观测区域地应力场类型；然后，根据井下应力痕迹几何特征，判断观测地点的地应力场最大水平主应力方向；最后结合地应力场类型及最大水平主应力方向，判断地应力场最大主应力方向、中间主应力方向、最小主应力方向。该方法克服了现有煤矿地应力场测试方法工程费用高、过程繁琐的问题，利用巷道变形、应力痕迹特征与地应力场类型及主应力方向关系，提出了一种经济实用而有效的煤矿井下地应力场主应力方向预测方法。

摘要： 本发明公开一种基于平面应力条件下的新型声发射地应力场测量方法，其具体步骤是：假设垂直方向为已知主应力方向σZ，主应力大小可由公式σZ＝γd；水平方向上，在相互垂直的两个方向及与此夹角45度的方向取岩样；加载并记录数据，分析得出Kaiser点，根据理论计算公式可计算得水平方向的两个主应力的大小及方向，加上假设的σZ，即可实现地应力的三维应力测定。基于平面应力条件下的新型声发射地应力场测量方法是一种新型地应力场测试方法，可以弥补传统测试方法的不足，同时也可以大大节省测量耗费，具有可操作性强、测量准确等优点，结合岩体力学试验和数值模拟分析等手段，可为岩土工程设计提供有力的科学依据，是一种全新、国际先进的地应力场测试方法。

摘要： 本发明公开了一种可还原海洋深水压力场及地应力场的桩基安装、受荷模拟试验装置，本发明的试验装置主要包括：外桶、钢土、线圈、模型桩、步进电机等。本发明通过缠绕在外桶两端的线圈形成的匀强磁场给钢土提供超重力环境，还原缩尺模型试验中的土体真实应力状态，通过加压孔注入高压空气模拟海洋深水环境中高压力条件，外桶上盖板与外桶筒身通过卡扣固定实现严格密封。本发明的试验装置设备简单，操作方便，结果准确。本发明解决了目前相应的试验仪器无法模拟海洋深水环境下的高压环境以及模型缩尺效应带来的土压力无法还原的问题，试验效率高，操作灵活，优势突出。

摘要： 本发明涉及一种煤矿井下地应力场主应力方向预测方法，主要特征是根据区域构造演化历史和现今构造运动特点，初步预测区域地应力场类型；其次是选取同一岩层内相互交叉、支护类型基本相同的巷道进一步判断观测区域地应力场类型；然后，根据井下应力痕迹几何特征，判断观测地点的地应力场最大水平主应力方向；最后结合地应力场类型及最大水平主应力方向，判断地应力场最大主应力方向、中间主应力方向、最小主应力方向。该方法克服了现有煤矿地应力场测试方法工程费用高、过程繁琐的问题，利用巷道变形、应力痕迹特征与地应力场类型及主应力方向关系，提出了一种经济实用而有效的煤矿井下地应力场主应力方向预测方法。

摘要： 本发明公开一种基于平面应力条件下的新型声发射地应力场测量技术，其具体步骤是：假设垂直方向为已知主应力方向σZ，主应力大小可由公式σZ＝γd；水平方向上，在相互垂直的两个方向及与此夹角45度的方向取岩样；加载并记录数据，分析得出Kaiser点，根据理论计算公式可计算得水平方向的两个主应力的大小及方向，加上假设的σZ，即可实现地应力的三维应力测定。基于平面应力条件下的新型声发射地应力场测量技术是一种新型地应力场测试技术，可以弥补传统测试方法的不足，同时也可以大大节省测量耗费，具有可操作性强、测量准确等优点，结合岩体力学试验和数值模拟分析等手段，可为岩土工程设计提供有力的科学依据，是一种全新、国际先进的地应力场测试技术。

摘要： 本发明涉及隧道施工技术领域，具体为一种铁路深埋软岩大变形隧道地应力场反演方法。本发明提供的反演方法包括以下步骤：步骤一：布设多个围岩应力监测点；步骤二：监测各个围岩应力监测点的围岩应力值；步骤三：分析各个围岩应力监测点围岩压力的变化；步骤四：根据三个围岩应力监测点的应力值和围岩应力监测点坐标建立地应力函数表达式；步骤五：将各个围岩应力监测点的围岩压力值带入地应力函数中，计算各个围岩应力监测点的围岩应力；步骤六：比较各个围岩应力监测点的地应力函数计算值与实测值的大小，地应力函数计算值与实测值高度相似。本方法采用地应力函数形式简洁明了，计算量小，在局部区域内具有较高的精度。

摘要： 本发明公开了基于缝洞型油藏三维地应力场分布的多溶洞沟通模式确定方法，包括如下步骤：获取缝洞型油藏的三维地应力场，确定最大水平主应力方向；获取缝洞型油藏中的n个溶洞的位置，并标记在获取的三维地应力场中；获取缝洞型油藏中的油气井位置，并标记在获取的三维地应力场中；确定溶洞沟通模式。该确定方法利用三维地应力场分布，考虑最大水平主应力方位与溶洞相对位置，设计出不同的溶洞沟通模式，进而能够提高缝洞型油藏酸压改造施工的科学性。并对单个溶洞和多个溶洞情况下的沟通模式进行了限定，可应用于各种复杂的工况中。

摘要： 本发明所述的一种基于三维地应力场分布的溶洞循缝沟通技术确定方法，基于缝洞型油藏三维地应力场分布，综合考虑三维地应力场、采油井的相对位置、目标溶洞位置对溶洞沟通的影响，根据目标溶洞几何中心点与油井井壁人工裂缝起裂点所在水平面内，水平面内所述人工裂缝起裂点与所述目标溶洞几何中心点的连线，偏离水平最大地应力方向的角度值β和水平应力差值确定合适的溶洞沟通技术方案，提高缝洞型油藏酸压改造施工的科学性。

摘要： 本发明所述的一种基于缝洞型油藏三维地应力场分布的井型优化设计方法，根据地应力场分布情况和缝洞产状，设定井筒方位角，并选定多个井筒井斜角，通过分别形成带有井筒的储层三维地应力场模型后在相同条件下模拟注液，根据模拟注液后连通的天然裂缝条数和沟通的天然孔洞数，计算各个选定井筒井斜角下的缝洞沟通系数，缝洞沟通系数值最大的带有井筒的储层三维地应力场模型所对应的井斜角即为优化后的最优井筒井斜角，这对现场施工设计有很好的指导作用，有利于提高储层改造效果，释放油井产能。

摘要： 本发明公开了用于缝洞型油藏三维地应力场模拟的地质模型建立方法，包括如下步骤：获取缝洞型油藏的储层构造数据、缝洞型油藏中的裂缝数据及缝洞型油藏中的溶洞数据；利用储层构造数据和裂缝数据建立裂缝分布模型；利用储层构造数据和溶洞数据建立溶洞分布模型；利用储层构造数据、裂缝分布模型和溶洞分布模型建立用于缝洞型油藏三维地应力场模拟的地质模型。提出了一种综合利用储层构造数据、裂缝数据及溶洞数据，考虑天然裂缝、溶洞，建立裂缝分布模型和溶洞分布模型，进而建立用于缝洞型油藏三维地应力场模拟的地质模型，弥补了现有地质模型建立方法的不足。