PALEO-PRESSURE RESTORATION AND DYNAMIC MECHANISM FOR HYDROCARBON MIGRATION AND ACCUMULATION OF Es3 MEMBER IN NORTH DONGPU SAG
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摘要: 综合应用流体包裹体法和盆地模拟法, 恢复了东濮凹陷北部沙三段古压力, 并分析了成藏期油气运聚动力构成。研究结果表明, 沙三段超压分布受构造格局、沉降中心、生烃中心控制明显, 超压幅度表现为洼陷区大、中央隆起带次之、西部斜坡带最小, 受盐岩层发育影响, 濮卫-文留地区盐岩下部层系表现为压力系数高值区。成藏期超压和浮力是研究区沙三段油气运聚的主要动力, 压力过渡带和正常压力带是油气的主要聚集场所。研究区主要存在超压驱动、超压-浮力联合驱动和浮力驱动等3种类型的驱动机制, 其中斜坡带和洼陷带等超压带主要为超压驱动, 部分中央隆起带上的压力过渡带为超压-浮力联合驱动, 西部斜坡带和部分中央隆起带等正常压力带主要为浮力驱动。Abstract: With the application of fluid inclusions and basin simulation method, we restored the paleo-formation pressure of the third member of Shahejie formation (Es3) in North Dongpu sag, and analyzed the dynamic mechanism for hydrocarbon migration and accumulation. The results showed as follows:The formation pressure of Es3 during accumulation period was mainly controlled by the structural framework and the centers of subsidence and hydrocarbon generation, and the overpressure amplitude was largest in the sub-sag area with relatively larger in the central uplift belt and smallest in the west slope area. Controlled by the salt layer, the residual pressure of the lower formation was relatively high in Puwei and Wenliu. The overpressure and buoyancy were the main driving forces for the hydrocarbon accumulation of Es3, and the normal pressure zone and transitional zone were the main hydrocarbon accumulation places. There are three types of dynamic mechanism for hydrocarbon migration and accumulation in the study area including overpressure drive, overpressure-buoyancy drive and buoyancy drive. Overpressure zone including the slope zone and the sub-sag zone is mainly overpressure driven. Overpressure transition zone including part of the central uplift belt is mainly overpressure-buoyancy driven. And normal pressure zone including the west slop and part of the central uplift belt is mainly buoyancy driven.
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Key words:
- fluid inclusion /
- basin simulation /
- paleo-pressure restoration /
- dynamical mechanism /
- Dongpu sag
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0. 引言
核技术产业园工程的地下岩体结构的设计、建造及运营, 首要考虑的因素就是工程稳定性。地下工程在可行性研究阶段, 必须对拟选场地进行稳定性分析, 以确保工程在施工过程中和竣工后的长期使用过程中安全可靠[1]。作为稳定性判定的关键参数, 岩体初始应力即原地应力是地下工程建设过程中不可或缺的重要研究方面。原地应力的测量研究是进行地下工程稳定性评价、地下工程设计和施工的基础, 其不仅关系区域的稳定性及局部岩体的稳定性, 而且会对各类工程的设计和施工造成直接的影响。越来越多的证据表明, 在岩体高地应力区, 地下工程进行的岩体开挖工作往往会引起一系列与应力释放相关联的变形和破坏现象, 其结果不但会恶化工程岩体的工程地质条件, 而且作用的本身有时会对建筑物造成直接的危害[2]。地下工程应尽量避开应力卸荷区和应力集中区, 选择正常的原始应力区[3]。所以深入的了解岩体的初始应力和工程围岩力学特征对保证地下空间建设与运行安全有着至关重要的意义。因此, 在预选厂址区评价过程中, 对预选厂址工程区深部岩体进行地应力实地测量及判定地应力状态的工作是非常必要的, 也是一项极其重要的研究内容。
水压致裂法作为较可靠的能获取深层岩体应力状态的有效方法, 在矿山、交通、水利工程以及基础地质研究中被广泛应用与发展。该方法是2003年国际岩石力学学会实验方法委员会颁布的确定岩石应力建议方法中所推荐的方法之一, 是目前国际上能较好直接进行深孔应力测量的先进方法[4~6]。
原地应力测量数据除了表征地壳应力状态之外, 还可对研究区范围内的断层稳定性情况进行评价[7~11]。本文所研究工程区为中核甘肃核技术产业园备选厂址工程区之一。基于预选厂址区域位置靠近阿尔金断裂带东延部分, 主要断层F1东段横穿工程区, 且邻近区域存在地震历史, 以及该工程的特殊用途及重大属性, 为更好的对工程稳定性进行评价, 故对区内断层也进行了稳定性分析。
本次研究采用水压致裂法测试技术测得两个孔的数据, 基于前人所得的关于地应力场对地下工程稳定性影响研究成果[12~17], 详细研究该区地应力状态对预选厂址区的工程稳定性的影响。整个研究所得结果可对该重大工程的建设提供科学依据, 也可为中国西北地区应力场和区域断层活动性研究提供相关参考资料。
1. 预选场区地质概况
预选厂址工程区地理位置在甘肃省西北部, 其位于祁连山和马鬃山之间, 靠近马鬃山山前戈壁平原。工程区大地构造位置靠近塔里木地台东端, 如图 1, 是位于柴达木-祁连及哈萨克斯坦古板块之间的楔形地块, 南北分别为阿尔金断裂和柳园-大奇山深断裂带构成[18]。靠近工程区的断裂带为赤金堡-金塔断裂带, 为阿尔金断裂带东延部分[19]。工程区内构造变形以断裂和裂隙为主, 由于受多期构造运动影响, 断裂构造较发育, 基本可划分为3个构造体系, 即北东向、东西向和北北西向构造体系, 其中东西向构造体系尤为发育。
工程区内区域新构造运动导致阿尔金断裂带和祁连山山前断裂带所围限的地区为现代地壳隆起区。北山为现代缓慢稳定的上升区, 河西走廊为强烈的拗陷区, 但在走廊中又有相对的隆起区, 如低窝铺-宽滩山相对隆起区、文殊山隆起区等, 新构造时期以来以缓慢上升为特征, 特别是晚更新世以来至现代仍为缓慢而稳定的微弱上升区。
工程区附近5 km范围及边界涉及3条断层, 分别为F1断层、F2断层和F3断层, 其中F1断层东段横穿本工程区, 该断层展布情况见图 2。根据现场调查和研究, F1断层东段可能有过早第四纪活动, 活动段长度6 km。
2. 预选场区水压致裂地应力测量
开展水压致裂法原地应力测试的两个钻孔均位于工程区内, 编号ZK1和ZK2的两个钻孔间直线距离约380.00 m。通过现场观察岩芯发现, ZK1和ZK2钻孔所揭露地层岩性主要为石英岩和石英片岩, 局部夹大理岩薄层, 岩石中节理和裂隙较发育, 且发育较多高角度节理。本次测试, 从测试过程到数据计算严格按照国际岩石力学学会推荐方法所述要求进行。
2.1 ZK1、ZK2钻孔地应力测试
2.1.1 钻孔与测量概况
ZK1钻孔深451.00 m, 150.00m以上岩层较为破碎; ZK2钻孔深450.50 m, 250.00 m以上岩层较为破碎。ZK1钻孔地应力测试主要在156.70 m~431.50 m范围内展开, 共计完成13段有效压裂测试, 选取压裂曲线形态较好的6个深度段进行印模测试。ZK2钻孔地应力测试主要在250.70 m~411.50 m范围内展开, 共计完成10段有效压裂测试, 选取曲线较好的4个深度段进行印模测试。2个钻孔获得的有效压裂曲线均比较标准, 都具有比较明显的破裂压力, 且裂缝重张、闭合所对应的压力点清晰明确, 可用以确定各压力参数值和水平主应力值。各印模段印模效果较好, 可见清晰印痕, 表明压裂隙形态较好。限于篇幅, 仅给出ZK1钻孔印模测试效果最好的376.90m测段的压裂曲线、印模效果及印模处理结果图, 如图 3所示。
图 3 ZK1钻孔376.90 m测段结果图a-压力时间曲线 b-水压裂隙印痕 c-印模处理结果图Figure 3. The results of the 376.90 m test-interval in ZK1 borehole2.1.2 数据处理方法及应力结果
由实测所得的压力-时间记录曲线中可直接得到岩石的破裂压力Pb, 瞬时关闭压力Ps以及裂缝的重新张开压力Pr。再根据水压致裂法原理[6]求解公式(1)、(2)、(3) 就可以计算出最大水平主应力SH和最小水平主应力Sh以及垂直主应力Sv。
Sh=Ps (1) SH=3Ps−Pr−Po (2) Sv=ρgh (3) 式中, Po为孔隙压力, ρ为岩石密度, g为重力加速度, h为上覆岩石埋深。公式(2) 在计算最大水平主应力时, 由于Ps的取值误差可导致SH的3倍计算误差, 因而关闭压力Ps的准确取值便显得尤为关键。目前, 比较常用和通行的Ps取值方法有单切线法、dt/dp法、dp/dt法、Mauskat方法等[20~23], 现阶段较多的研究均采用多方法判读关闭压力参数取均值办法[24, 25]。公式(3) 中垂向应力计算, 根据室内岩石力学实验测试, 岩石密度取2.70 g/cm3。
本研究按照国际岩石力学测试技术专业委员会于2003年发布的新的技术标准, 结合丰成君等[26]对之前所述四种判读方法对于不同形态水压致裂测试曲线的适用性研究结果, 对关闭压力Ps的判读采用单切线法、dt/dp法、dp/dt法、Muskat法四种方法, 取四种方法的平均值参与应力量值计算, 来充分保证测试结果的可靠性和准确性。随机选取ZK2钻孔250.70 m测段为例, 给出了四种方法的判读结果曲线, 如图 4a、4b、4c、4d所示。
图 4 基于4种方法的关闭压力判定a-单切线法; b-dt/dβ法; c-dβ/dt法; d-Muskat法Figure 4. Determinations of shut-in pressure using 4 methods在对工程区内所有23段压裂测试参数利用上述方法进行分析处理(见表 1), 根据10段印模定向测试结果参数及基线方位计算出该裂缝段的裂缝方位, 即最大水平主应力方向。所得的主应力值计算结果和破裂方向计算结果见表 1。
表 1 工程区水压致裂原地应力测试结果Table 1. Geostress measurement results of the project site using hydraulic fracturing method钻孔 深度(m) 压裂参数(MPa) 应力值(MPa) 方位(°) Pb Pr Ps PH Po SH Sh Sv ZK1 156.70 9.48 4.39 3.85 1.59 0.77 6.66 3.94 4.23 N12°E 161.00 10.22 5.50 5.97 1.62 0.81 11.00 5.97 4.35 175.80 14.97 11.83 11.93 1.81 0.96 22.82 11.93 4.75 195.80 13.60 8.71 7.38 2.00 1.16 12.06 7.38 5.29 N22°E 225.60 21.87 17.09 10.73 2.28 1.46 13.10 10.73 6.09 227.00 22.22 16.59 11.40 2.29 1.47 15.27 11.40 6.13 229.00 17.72 12.46 10.51 2.30 1.49 17.16 10.51 6.18 233.40 15.92 9.74 9.75 2.38 1.53 17.68 9.75 6.30 N19°E 252.50 13.69 10.48 8.26 2.56 1.73 12.99 8.26 6.82 308.50 17.37 14.93 12.30 3.13 2.29 19.68 12.30 8.33 358.00 16.77 14.06 12.03 3.60 2.78 19.37 12.03 9.67 N38°E 376.90 21.81 15.74 14.76 3.79 2.97 25.57 14.76 10.18 N53°E 431.50 24.99 17.85 15.76 4.33 3.52 25.91 15.76 11.65 N40°E ZK2 250.70 16.63 13.03 10.64 2.54 1.51 17.41 10.64 6.77 252.90 15.74 8.41 9.18 2.54 1.53 17.36 9.18 6.83 N56°E 267.40 10.51 8.71 7.69 2.73 1.67 13.29 7.69 7.22 270.40 21.19 13.93 10.54 2.73 1.70 15.99 10.54 7.30 N22°E 333.20 34.45 22.05 15.33 3.39 2.33 21.61 15.33 9.00 351.50 32.72 17.22 13.09 3.57 2.52 19.53 13.09 9.49 368.50 18.61 13.65 12.61 3.76 2.69 21.49 12.61 9.95 376.50 30.21 15.15 13.61 3.79 2.77 22.91 13.61 10.17 N52°E 397.50 23.28 12.26 12.63 4.05 2.98 22.44 12.63 10.73 411.50 21.05 13.22 12.94 4.14 3.12 22.48 12.94 11.11 N44°E 注:Pb—岩石原地破裂压力; Pr—破裂面重张压力; Ps—破裂面关闭压力; PH—静水柱压力; Po—孔隙压力; SH—最大水平主应力; Sh—最小水平主应力; Sv—根据上覆岩石埋深计算的垂向主应力(岩石密度取2.70 g/cm3)。
Note: Pb-Fracture pressure; Pr-Reopening pressure; Ps-Shut-in pressure; PH-Hydrostatic column pressure; Po-Pore pressure; SH-Maximum horizontal principal stress; Sh-Minimum horizontal principal stress; Sv-Vertical principal stress estimated according to the depth of the overlying rock(the mean rock density is 2.70 g/cm3)3. 工程区应力状态分析
3.1 应力参数随深度变化规律
基于表 1数据, 对两个钻孔的水平主应力值进行单独对比分析, 而后进行综合分析。根据表 1中数据, ZK1钻孔在原地应力测量深度范围内, 最大水平主应力值为6.66 MPa~25.91 MPa, 最小水平主应力值为3.94 MPa~15.76 MPa, 经线性回归计算出该钻孔测量深度范围内最大、最小水平主应力值随深度的变化关系式; ZK2钻孔在测量深度范围内, 最大水平主应力值为13.29 MPa~22.91 MPa, 最小水平主应力值为7.69 MPa~15.33 MPa, 经线性回归计算该钻孔最大、最小水平主应力值随深度变化关系式。综合二者关系式, 作出2个钻孔水平应力值随深度的变化图(见图 5a)。表明, ZK1和ZK2钻孔中最大与最小水平主应力值均随地层深度的增加而增加, 且2个钻孔的主应力随深度增加的梯度系数比较一致, 因此初步可判断本次水压致裂测量数据结果的可靠性与准确性, 该数据基本可反映工程区内的应力特征。
图 5 工程区岩体水平主应力值随深度变化规律a-ZK1和ZK2钻孔水平应力值随深度的变化; b-工程区的主应力随深度分布特征Figure 5. Variation of horizontal principal stress values as the depth in the rock mass of the project site在对比分析之后, 我们就综合工程区两个孔的数据进行总体讨论, 对表 1所有数据进行线性拟合计算出主应力值随深度的变化梯度式, 具体结果见公式(4)和(5), 并同时作出工程区的主应力随深度分布特征图(见图 5b)。
SH=0.0468H+4.542, r=0.7942 (4) Sh=0.0282H+2.894, r=0.8006 (5) 由式(4)和(5) 可得最大、最小主应力的线性拟合系数分别为0.7942和0.8006, 说明主应力值随深度变化趋势的离散度并不大, 这又从另一个方面基本确定了此次水压致裂测试数据的可靠性与准确性。
此外, 工程区内三个主应力间的关系总体表现为SH>Sh>Sv, 反映区内以水平主应力作用为主导和现今压性应力场特征, 地应力结构有利于逆断层发育和活动。若进行地下硐室设计, 基于水平应力的主导性, 为使受力均匀, 断面几何形状最好是跨度大于高度。
赵星光等[24]也对甘肃北山新场岩体地应力场规律进行过研究。考虑到甘肃北山新场地区和本次研究工程区在构造背景上具有相似性, 为了更好的讨论工程区现今的地应力状态, 故将本工程区分析结果同北山新场地区地应力状态研究结果进行对比分析。在对北山新场地区数据进行重新处理, 只选取压裂测试深度在500 m以内的数据, 并对这些数据采用线性拟合的方式计算其主应力随深度的变化梯度式, 具体结果见表 2。再结合杨树新等[27]关于中国大陆实测应力随深度回归方程和西域地块实测应力随深度回归方程, 方程式见表 2, 与本研究结果进行比较。
表 2 不同地区SH、Sh随深度变化规律情况Table 2. Variation of SH、Sh as the depth in different regions对比结果表明, 工程区整体应力水平高于中国大陆及西域地块整体应力水平和北山新场区应力水平。初步判断分析, 主要原因可能是本研究区地应力状态更多地受局部区域的构造因素控制, 导致工程区应力相对偏高, 该分析结果需要在选址及确定之后的硐室设计和开挖上予以充分重视。
可对应力状态特征进行表述的参数, 除上述地应力值随深度变化梯度外, 还有侧压力系数Kav和KHv, 最大最小水平主应力比KHh, 剪应力相对大小μm, 水平面内最大剪应力τm等[28, 29], 其中μm计算参考王成虎等[30], 即考虑孔隙压力情况。计算式如下:
Kav=(SH+Sh)/2Sv (6) KHV=SH/Sv (7) KHh=SH/Sh (8) μm=(SH−Sh)/(SH+Sh−2Po) (9) 根据实测数据, 计算结果详见表 3, 并作Kav、KHv、KHh、μm随深度变化分布特征图(见图 6)。Kav值主要集中区间为1.60~2.20, 且接近地表值较分散, 随深度增加向1.75趋于稳定; KHv值主要集中区间为1.80~2.80, 且接近地表值较分散, 随深度增加向2.13趋于稳定; KHh值主要集中区间为1.40~2.00, 基本属于较大比值范围; μm值主要集中区间为0.40~0.55, 说明该区域的剪应力和应力积累程度处于中等水平; τm值在局部位置稍偏大。侧压力系数Kav、KHv在170.0 m~250.0 m深度范围内数值较其它深度位置相对较大, 所以若在此目标深度兴建地下硐室, 需侧重考虑其稳定性情况。
表 3 应力状态参数计算结果Table 3. Calculation results of the stress state parameters钻孔 深度(m) 应力状态参数 Kav KHv KHh μm τm ZK1 156.70 1.25 1.57 1.69 0.26 1.36 161.00 1.95 2.53 1.84 0.48 2.52 175.80 3.66 4.80 1.91 0.70 5.45 195.80 1.84 2.28 1.63 0.45 2.34 225.60 1.96 2.15 1.22 0.43 1.19 227.00 2.18 2.49 1.34 0.50 1.94 229.00 2.24 2.78 1.63 0.54 3.33 233.40 2.18 2.81 1.81 0.54 3.97 252.50 1.56 1.90 1.57 0.38 2.37 308.50 1.92 2.36 1.60 0.48 3.69 358.00 1.62 2.00 1.61 0.41 3.67 376.90 1.98 2.51 1.73 0.52 5.41 431.50 1.79 2.22 1.64 0.47 5.08 ZK2 250.70 2.07 2.57 1.64 0.50 3.39 252.90 1.94 2.54 1.89 0.50 4.09 267.40 1.45 1.84 1.73 0.35 2.80 270.40 1.82 2.19 1.52 0.44 2.73 333.20 2.05 2.40 1.41 0.49 3.14 351.50 1.72 2.06 1.49 0.42 3.22 368.50 1.71 2.16 1.70 0.44 4.44 376.50 1.80 2.25 1.68 0.46 4.65 397.50 1.63 2.09 1.78 0.43 4.91 411.50 1.59 2.02 1.74 0.42 4.77 注:Kav、KHv—侧压系数; KHh—水平最大最小主应力值比; μm—剪应力相对大小; τm—水平面内最大剪应力
Note: Kav、KHv-Side pressure coefficient; KHh-Ratio of maximum to minimal horizontal principal stress; μm-Relative magnitude of the shear stress; τm-Maximum shear stress
图 6 工程区Kav、KHv、KHh、μm值随深度分布特征图Figure 6. Distribution pattern of Kav、KHv、KHh、μm as the depth in the project site3.2 最大水平主应力方向
通过印模定向测试, 工程区2个钻孔共获得10段有效数据, 具体结果见表 1。ZK1钻孔最大水平主应力方向总体分布范围N12°E~N53°E, ZK2钻孔最大水平主应力方向总体分布范围N22°E~N56°E。根据表 1, 作工程区最大水平主应力方向随深度的分布特征图(见图 7)。由图可知, 工程区最大水平主应力方向全部位于北东区域, 基本为NNE向和NE向, 随深度关系大致可表述为275.00 m深度以上最大水平主应力方向为NNE向, 以下为NE向, 且总体60%的方位位于NE向。
图 7 工程区最大水平主应力方向随深度的分布特征图Figure 7. Distribution pattern of the maximum horizontal stress orientations as the depth in the project site多位学者曾对甘肃及其邻近地区的应力场进行过研究, 如:许忠淮等[31]根据大地震的震源机制解研究分析应力场分布特征, 认为最大主压应力轴方向从西向东由NNE向转为NE向, 直至NEE向; Wan等[32]基于震源机制数据反演相关区域应力场, 得该区最大主压应力轴优势方位为NE向和NNE向; 谢富仁等[33]基于板块运动、震源机制解和地应力测量数据, 得中国大陆地壳应力环境基础数据库, 认为本工程区及周边区域现今构造应力方向优势方位为NE向(见图 8)。由此可以表明, 此次研究所得工程区岩体NE向最大主应力优势方位, 与该区域构造应力场主压应力方向基本一致, 而275.0 m深度以上可能受区内构造因素, 如断层等影响而出现局部应力场, 最大主应力方向略有偏差。在工程设计过程中, 如兴建大型硐室, 从地应力的角度来考虑, 硐室长轴方向应与最大水平主应力方向尽可能维持在在0~30°之内, 以保证硐室围岩的稳定性。即0~275.0 m深度范围内硐室优势方位为N19°E, 275.0 m~500.0 m深度范围内硐室优势方位为N45°E。
图 8 工程区周边区域现今构造应力场图[33](注:红五角星为工程区所在位置)Figure 8. Tectonic stress fields in the project site and surrounding areas3.3 断层稳定性
由于预选厂址区域位置靠近阿尔金断裂带东延部分, 并且工程区附近5 km范围及边界涉及3条断层, 其中的F1断层东段横穿本工程区(见图 2), 邻近区域又存在地震历史。故对工程区断层稳定性进行讨论。借鉴前人的许多应用经验[34~36], 本研究根据库伦准则, 假如断裂面的剪应力τ大于等于滑动摩擦阻力μσn, 则断裂将沿某个方位产生失稳滑动。其中, μ为摩擦系数, σn为断裂面正应力。在Zoback等[37]引入有效应力概念之后, 有效最大主应力与有效最小主应力之比表示为摩擦系数μ的一个函数表达式, 如式(10)。
(σ1−Po)/(σ3−Po)≤((μ2+1)1/2+μ)2 (10) 式中, σ1和σ3分别为断裂面上有效最大与最小主应力值, Po为孔隙压力, μ为摩擦系数。
依据实测的地应力数据, 可以代入(10) 式对断裂稳定性进行判定, 假设(10) 式成立, 则断裂稳定, 不成立, 则断裂可能在合适的方位的面上失稳滑动。
对于不同的断层类型, 最大、最小主应力值σ1和σ3的代入会有一定的不同。已知工程区地应力结构为逆断层类型, 故式(10) 中σ1即为最大水平主应力值, σ3为垂直主应力值。工程区断裂稳定性分析式可表达为:
(σH−Po)/(σV−Po)≤((μ2+1)1/2+μ)2 (11) Byerlee[38]综合各种岩石的室内资料发现, 应力值小于200 MPa时, 大部分岩石的μ值在0.6~1.0之间, 有研究通过原地应力实测资料证实实验室所测得摩擦系数适用于地壳中[39]。本次分析即考虑μ取0.6~1.0情况。利用式(11) 计算并判断工程区的断裂失稳情况, 具体结果见图 9。由图可知, 当摩擦系数为1.0时, 除ZK1钻孔175.80 m深度位置应力值外, 其余实测应力值均小于使断层滑动的最大临界应力值; 当摩擦系数为0.6时, 部分深度应力值将超过使断层滑动的最小临界应力值。经初步判断, 断层存在滑动失稳的可能性, 值得关注。
4. 结论
本文采用水压致裂原位地应力测试技术, 共获得有效压裂测试数据23段, 有效印模定向测试数据10段, 对所获数据进行处理分析, 揭示了工程区范围地壳浅表层现今地应力分布特征, 及其对工程稳定性的相关影响。初步得出以下认识和结论:
(1) 工程区最大、最小水平主应力值为6.66~25.91 MPa和3.94~15.76 MPa, 且最大与最小水平主应力值均随地层深度的增加而增加。工程区水平主应力和垂向应力之间的关系均为SH>Sh>Sv, 表明工程区内地应力结构为逆断型, 利于逆断层发育和活动, 水平应力占主导, 在工程设计时, 断面几何形状最好是跨度大于高度。与其他研究结果对比, 工程区应力相对偏高, 需要予以充分重视。
(2) 工程区Kav值在地表附近较分散, 随深度增加向1.75趋于稳定; KHv值在地表附近较分散, 随深度增加向2.13趋于稳定; KHh值主要集中区间为1.40~2.00, 基本属于较大比值范围; τm值局部位置偏大; μm值主要集中区间为0.40~0.55, 说明该区域的剪应力和应力积累程度处于中等水平, 需引起重视。
(3) 工程区实测最大水平主应力方向60%分布在N30°~60°E之间, 275.0 m以下深度, 全部位于NE向, 一致性较好。因此可认为工程区岩体主应力优势方向在NE向, 这与其他资料揭示的区域构造应力场主压应力方向较为一致, 275.0 m以上深度受区内构造因素等的影响出现局部应力场, 最大主应力方向略有偏差。通常情况下从地应力角度考虑, 地下工程施工硐室长轴方向应尽可能与最大水平主应力方向保持在0~30°之内, 以保证硐室围岩的稳定性。
(4) 根据库伦摩擦滑动准则, 结合拜尔利定律, 取摩擦系数为0.6~1.0, 对工程区进行断层稳定性分析。实测应力值基本均小于断层滑动的最大临界应力值, 但部分深度应力值大于断层滑动的最小临界应力值, 可初步判断, 工程区断层存在滑动失稳的可能性, 需引起重视。
致谢: 中国地质科学院地质力学研究所张重远助理研究员、秦向辉助理研究员、孟文助理研究员在数据处理方面给予指导, 在此表示感谢！ -
图 1 东濮凹陷构造单元划分及油气分布
Figure 1. Structural units and oil and gas distribution of Dongpu sag
图 2 根据包裹体均一温度确定成藏期
Figure 2. The determination of accumulation period by homogenization temperature of fluid inclusions
图 3 流体包裹体计算压力进行过程约束校正示意图
Figure 3. Schematic diagram of the processing correction subject to the pressure calculated by fluid inclusions constraints
图 4 现今实测压力进行最终约束校正示意图
Figure 4. Schematic diagram of the final correction subject to the present measured pressure constraints
图 6 东濮凹陷北部地区地层压力演化曲线
Figure 6. The evolution of formation pressure in North Dongpu sag
图 7 沙三段压力系数与油气分布叠合图
Figure 7. The ouerlay of pressure coefficient and hydrocarbon distribution in Es3 member
图 8 胡78井—前2井剩余压力、油气分布及油气运聚动力构成关系
Figure 8. The relationship of residual pressure, oil-gas distribution and dynamic mechanism for oil-gas migration and accumulation from Well Hu78 to Well Qian2
表 1 东濮凹陷北部地区盐水包裹体古压力部分代表性计算结果
Table 1. The representative computation results of paleo-pressure of salt water inclusions in North Dongpu sag
构造位置 井号 现今埋深/m 层位 均一温度/℃ 含盐度/% 盐水溶液密度/(g·cm-3) 捕获温度/℃ 捕获压力/MPa 古埋深/m 古剩余压力/MPa 古压力系数 卫城 卫气1 2561 Es3上 125.9 14.57 1.04 140.9 41.33 2916 13.31 1.42 2658 116.8 5.11 0.98 131.8 39.30 2670 12.16 1.47 文96 2599 Es3上 108.2 23.05 1.12 123.2 45.11 2100 22.06 1.96 107.5 23.18 1.12 122.5 45.18 2080 22.35 1.98 文东 3443 Es3上 133.2 18.47 1.06 148.2 42.31 2730 13.95 1.49 134.5 15.57 1.04 149.5 41.17 2800 12.63 1.44 文13-85 134.6 2.41 0.95 149.6 37.06 2810 10.90 1.41 3442 Es3上 133.8 5.56 0.97 148.8 38.00 2800 11.38 1.42 134.3 5.11 0.97 149.3 37.83 2790 11.31 1.43 123.6 5.56 0.98 138.6 38.84 2900 10.99 1.37 文中 文95-17 2877 Es3中 124.3 7.02 0.99 139.3 39.18 2965 10.41 1.36 125.1 6.88 0.99 140.1 39.07 3025 6.07 1.33 文210 3920 Es3中 132.3 4.80 0.97 147.3 37.91 3089 7.95 1.27 文153 3779 Es3中 127.3 3.87 0.97 142.3 38.08 2980 9.75 1.35 文西 129.8 21.89 1.10 144.8 43.81 3020 11.25 1.35 文244 3483 Es3中 144.4 16.24 1.04 159.4 40.88 3416 5.39 1.15 141.5 15.27 1.03 156.5 40.66 2715 13.25 1.48 143.2 17.43 1.05 158.2 41.41 2785 12.75 1.45 东部洼陷 濮深4 3703 Es3上 141.7 15.07 1.03 156.7 40.58 2720 13.12 1.47 145.6 19.84 1.07 160.6 42.3 2806 12.88 1.44 143.5 18.04 1.05 158.5 41.64 2787 12.96 1.45 
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