[發明專利]用于確定構造穩定期斷層活動性的方法

有效

• 申請號: 202110353022.6
• 申請日: 2021-03-31
• 公開（公告）號: CN113093306B
• 公開（公告）日: 2022-01-28
• 發明（設計）人: 張立寬;李超;羅曉容;雷裕紅;程明;于嵐
• 申請（專利權）人: 中國科學院地質與地球物理研究所
• 主分類號: G01V11/00
• 分類號: G01V11/00
• 代理公司: 北京睿馳通程知識產權代理事務所(普通合伙) 11604
• 代理人: 張文平;唐華

1.一種用于確定構造穩定期斷層活動性的方法，所述方法包括以下步驟：

基于現今地層的垂向主應力與深度的關系和在不同地質歷史時期的地層埋深，獲取在不同地質歷史時期的垂向主應力作為最大主應力；

基于現今地層的壓力與應力耦合關系和在不同地質歷史時期的地層壓力和垂向主應力，確定在不同地質歷史時期的最小主應力；

基于在不同地質歷史時期的最大主應力、最小主應力和地層壓力，獲取在不同地質歷史時期的最大有效主應力和最小有效主應力；

基于在不同地質歷史時期的最大有效主應力和最小有效主應力，確定斷層巖石在不同地質歷史時期的應力莫爾圓；

基于現今地層的內摩擦角隨埋深的變化關系和在不同地質歷史時期的地層埋深，獲取斷層巖石在不同地質歷史時期的臨界破裂包絡線；

將斷層巖石在不同地質歷史時期的應力莫爾圓與各自相應的臨界破裂包絡線分別進行比較；和

根據應力莫爾圓與臨界破裂包絡線的位置關系判定斷層巖石在不同地質歷史時期的啟閉性。

2.根據權利要求1所述的方法，其中所述現今地層的壓力與應力耦合關系通過如下方式而獲得：

基于現今地層的垂向主應力與深度的關系，獲得在不同深度下的垂向主應力作為最大主應力；

通過對在不同深度下的現今地層進行漏失試驗獲得其泵壓-泵入量曲線；

根據在不同深度下的泵壓-泵入量曲線確定其相應的漏失泵壓；

根據在不同深度下的漏失泵壓與泥漿密度計算其漏失壓力作為最小主應力；和

根據在不同深度下的垂向主應力、最小主應力和地層壓力，構建垂向主應力歸一化的壓力與應力耦合關系。

3.根據權利要求1所述的方法，其中所述現今地層的內摩擦角隨埋深的變化關系通過如下方式而獲得：

提供在不同深度下的現今地層的多組巖石樣品，每組巖石樣品由在同一深度下采集的多個巖石樣品構成；

通過將各組巖石樣品進行三軸壓縮試驗獲得其全應力-應變曲線，以確定其峰值強度和相應的圍壓；

基于各組巖石樣品的峰值強度和相應的圍壓，確定各組巖石樣品在臨界狀態下的應力莫爾圓；

根據各組巖石樣品在臨界狀態下的應力莫爾圓，確定在不同深度下的現今地層的臨界破裂包絡線；

基于在不同深度下的現今地層的臨界破裂包絡線，獲取在不同深度下的現今地層的內摩擦角；和

基于在不同深度下的現今地層的內摩擦角，構建現今地層的內摩擦角隨埋深的變化關系。

4.根據權利要求1至3中任一項所述的方法，其中所述現今地層的壓力與應力耦合關系由以下方程表示：

σ₃/σ_V＝K·P_f/σ_V+σ_x

其中，σ₃為最小主應力；σ_V為垂向主應力；P_f為地層壓力；K為耦合系數；σ_x為常數項。

5.根據權利要求1至3中任一項所述的方法，其中所述現今地層的內摩擦角隨埋深的變化關系由以下方程表示：

α＝a·H+b

其中，α為巖石內摩擦角；H為巖石埋深；a和b為常數項。

6.根據權利要求1至3中任一項所述的方法，其中所述臨界破裂包絡線由以下方程表示：

τ＝σ′·tanα

其中σ′為有效主應力；τ為剪應力；α為巖石內摩擦角。

7.根據權利要求1至3中任一項所述的方法，其中所述應力莫爾圓由以下方程表示：

其中σ′為有效主應力；τ為剪應力；σ₁′為最大有效主應力；σ₃′為最小有效主應力。

8.根據權利要求1至3中任一項所述的方法，其中所述現今地層的垂向主應力與深度的關系根據密度測井曲線獲得。