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類型鉆深井出氣減壓:疏解減緩地震—流體與地震系列談.docx

  • 上傳人(賣家):kougle
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    物探 地質 地震 流體 監測 地熱 鉆井 定井 打井 勘探 勘查 礦產
    資源描述:

    1、 鉆深井出氣減壓:疏解減緩地震流體與地震系列談 鄭州地象科技有限公司 寇偉 13903832188 早在上世紀60年代開始就有學者提出通過流體控制地震活動、將大震化小鎮的思路:在一條正在孕育著強震的斷裂帶上,鉆若干口深井,在位于兩端的深井中注入高壓水,使斷裂帶內不斷發生小地震而釋放帶內已積累的應力;而在中間的深井中抽水,用來把一條斷裂分割成不同的段落,以此來降低震級、防止應力過于集中而發生強震。 這種思路確實有點異想天開:首先其是基于巖石的有效應力理論,即地震是斷裂帶內應力積累引起的,注入水后將增大斷裂帶上的孔隙壓力、大大減弱其有效應力與抗剪強度,使其在低應力水平下“提早發生破裂”引發小震。豈

    2、不知若是加壓的區段位置不對,倒有可能增大地震的震級及范圍。其次,斷裂帶內巖層的應力不斷增大,是受到流體壓力作用的結果,若是注水加壓的深度位置不對、與原有流體作用力方向相反,反倒是有可能增大地震的能量。三是震源深度多在5km之下的,即使是能夠精準找到孕育地震的深度位置,也不可能鉆那么深的井去加壓誘發地震,更何況是不可能精確找到并肯定是孕育地震的位置。因此,通過鉆孔注水控制地震活動來實現減災的方法既不科學、亦不可行。 實例證明,深孔注水只能導致地震、不可能消弭大震。美國科羅拉多州丹佛地區有一工廠向3671米的深井注水,在4年內引發了710次小震、波及直徑16公里;同樣在科羅拉多州的蘭吉利油田進行的

    3、注水試驗研究,在減小注水壓力增加注水壓力抽水條件下,監測地震活動在三個階段明顯表現出減弱明顯增強再次減弱的規律性變化。這些說明向深孔注水只會導致深部巖層壓裂、應力增大,孕育到一定程度時巖層裂變迸發、使原來不可能地震的地區產生小震,使有地震可能的地區增大地下巖層破碎程度和規模、孕育出更大的地震。修建水庫常常會誘發地震的機制亦為此。 國內學者總結出幾個有關溫泉與地震關系的規律:一是有溫泉出露的地熱異常區內,經常會發生中小地震,但很少發生5級以上的破壞性地震;而6級以上的強震則都發生在無溫泉出露、無地熱異常的區域內。二是在有溫泉出露的地區,溫泉的水溫較高、釋放熱量較多的區域,不會出現5級以上的破壞性

    4、地震;而溫泉的水溫不高、釋放熱量較少的區域,則會出現5級以上的破壞性地震。三是即使是在同一斷裂帶上,有溫泉出露的區段不會出現中等以上的破壞性地震,而在離溫泉出露點一定距離以外的區段則有可能出現強震。 以上是從正反兩方面說明了一個道理,流體與地震有著密不可分的聯系,通過流體可以從地面向下誘發地震,而地下形成的地震是由深部流體自下而上孕育誘發而成的。深鉆注水和水庫誘發等自上而下的淺部流體作用,只能夠破壞淺部小規模的巖體構造,所引發的都是小震、而不可能形成大震;深部的超臨界流體自下而上作用時所釋放的能量遠高于淺部的流體,其對于巖體構造的破壞規模及程度更大,引發形成的基本上都是5級以上的破壞性地震。

    5、諸多實例證明,通過溫泉出露出氣散熱確實可以起到疏解減緩地震活動及震級的作用。高溫地熱資源豐富的西藏羊八井,在其所處的羊八井當雄谷露地塹上,歷史上出現過多次大地震,最近的一次是2008年在距羊八井40公里羊易的6.3級大地震,但是在溫泉出露高溫異常的羊八井卻從未報道過有地震活動。 其實出露溫泉可以降解地震的機理很簡單:有溫泉出露處的斷裂帶深部的超臨界流體所處深度位置靠上,與無地熱異常的區段相比高溫高壓熱源凸起、更接近地殼淺層。之所以能夠加熱淺層裂隙水,除了熱源靠上之外,溫泉下構造內破碎程度較高、裂隙發育好且深度較大,下面的超臨界流體從細小裂縫中轉換成氣態不斷向上滲透,加熱上層低溫含水層、直到地表

    6、出露散發熱量,從下到上形成了高能流體出氣釋壓降溫的通路。 出露溫泉就像是高壓鍋的減壓閥,斷裂構造內連通性越好,減壓閥的限壓閾值越低,釋放高溫高壓能量的效果越好,鍋內聚集的能量值就被限制在一個較低的閾值區間內,安全性就高。相反,若是斷裂構造內連通性差,上下通路基本上都被堵死了,相當于高壓鍋的減壓閥限壓閾值高、或基本上減不了壓,聚集在深部容質空間內的高溫高壓能量越來越多,一旦超出了圈閉巖層的承壓極限值,就會強制性崩裂爆發形成地震。 基于出露溫泉降解地震的機理,人們可以在有地震可能的斷裂帶上鉆深井,相當于給斷裂帶下深部孕育地震的高能流體開通一個出氣孔,使其釋放出的氣體能夠穿過斷裂構造內圈閉巖層的細微

    7、裂隙進入上層蓄水空間,降低壓力、加熱低溫水。通過不斷抽取地熱水循環換熱降壓,使得深部高能流體能夠不斷釋放聚集的高溫高壓能量,減緩巖層累積應力應變直至崩塌導致地震的周期。若是連通性好、釋放能量足夠多的話,深部流體與巖體間基本上能夠維持穩定的動態平衡狀態,就還有可能疏解地震、或由大震變成小震。 當然,若要鉆出的深孔能夠達到疏解減緩地震的效果,需要做到以下幾點: (1)通過地質分析和物探手段,摸清斷裂帶的基本情況,選擇斷裂帶上破碎規模較大的錯動區段、斷裂交匯區段進行重點勘探,找到斷裂構造深度較大、裂隙發育較好的區域確定為勘探定井靶區。 (2)在靶區內找到斷裂構造的中心位置及走向,至少看清1萬米之下是否有基本連續的含水裂隙,選擇 1萬米之上含水裂隙明顯發育、且連通性較好的位置定井,保證深部流體的上行通道基本連通。 (3)在無地熱異常區域的鉆井深度至少應為3000米,而且要確保固井2000米之下有多個含水裂隙層、且有一定的出水量,出水溫度必須達到低溫地熱資源中的熱水溫度60oC以上的標準。2000米之下沒有水說明裂隙不通,就帶不出深部逸出的氣體、達不到出氣的效果;溫度達不到60oC、沒有一定的出水量,就起不到釋壓降溫的作用。 2022年11月9日

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