断层对地应力场方向的影响机理

doi:10.11743/ogg20160311

石油与天然气地质 ›› 2016, Vol. 37 ›› Issue (3): 387-393.doi: 10.11743/ogg20160311

断层对地应力场方向的影响机理

刘中春^1,2, 吕心瑞^1,2, 李玉坤³, 张辉³

1. 中国石化石油勘探开发研究院, 北京 100083;
2. 中国石化海相油气藏开发重点实验室, 北京 100083;
3. 中国石油大学(华东) 储运与建筑工程学院, 山东青岛 266580

收稿日期:2015-09-17 修回日期:2016-01-23 出版日期:2016-06-08 发布日期:2016-06-22
作者简介:刘中春(1965—),女,博士、高级工程师,油田开发与提高采收率。E-mail:liuzc.syky@sinopec.com。
基金资助:
国家科技重大专项(2011ZX05014-003);中央高校基本科研业务费专项资金项目。

Mechanism of faults acting on in-situ stress field direction

Liu Zhongchun^1,2, Lyu Xinrui^1,2, Li Yukun³, Zhang Hui³

1. Petroleum Exploration & Production Research Institute, SINOPEC, Beijing 100083, China;
2. Marine Oil and Gas Reservoirs Development Key Laboratory, SINOPEC, Beijing 100083, China;
3. China University of Petroleum (East China), Qingdao, Shandong 266580, China

Received:2015-09-17 Revised:2016-01-23 Online:2016-06-08 Published:2016-06-22

摘要/Abstract

摘要： 断层附近区域地应力方向相对于远离断层区域存在明显变化。前人利用实验及有限元模拟等手段研究了断层对其附近区域地应力方向的影响规律，但是缺少从力学机理角度解释这些规律的研究。研究总结了单一断层附近最大水平主应力方向变化规律，利用孔口问题弹性力学解析解揭示了这种规律的力学机理，并以某单元为例，研究了多断层区域最大主应力方向沿断层走向上的变化。结果表明，断层端部区域最大水平主应力朝着断层走向偏转，应用孔口问题弹性力学求解可以获得理论证明，塔河某单元的地应力计算结果也验证了这种规律。

关键词: 椭圆孔口问题, 地应力, 断层, 塔河油田

Abstract: Direction of in-situ stress near a fault is significantly different with that far away from the fault.Experimental approaches and finite element simulation method were previously used to study the patterns of faults acting on in-situ stress field direction,but these patterns were never explained in respect of mechanical mechanism.The regularity of elasticity mechanical mechanism were reveals by using the analytical solution of elliptic orifice problems based on study of the change patterns of the maximum horizontal principal stress direction near a single fault.And a block was taken as an example to study the change of the direction of maximum principal stress along fault strike in areas with multiple faults.The results show that the maximum horizontal principal stress deviates to the fault strike at the ends of faults.The phenomenon can be well explained with the aid of orifice problem of elastic mechanics analytical solution.The calculation results of in-situ stress in one unit of Tahe oilfield also verify the rule.

Key words: elliptic orifice problem, in-situ stress, fault, Tahe oilfield

中图分类号:

TE122.1

刘中春,吕心瑞,李玉坤,等. 断层对地应力场方向的影响机理[J]. 石油与天然气地质, 2016, 37(3): 387-393. doi: 10.11743/ogg20160311 Liu Zhongchun,Lyu Xinrui,Li Yukun,et al. Mechanism of faults acting on in-situ stress field direction[J]. Oil & Gas Geology, 2016, 37(3): 387-393. doi: 10.11743/ogg20160311

参考文献

[1] 苏生瑞.断裂构造对地应力场的影响及其工程意义[D].成都理工学院,2001. Su Shenrui.The influence of fracture structure on the stress field and its engineering significance[D].Chengdu Institute of Technology,2001.
[2] 苏生瑞.岩石物理力学性质对断裂附近地应力场的影响[J].岩石力学与工程学报,2003,22(3):370-377. Su Shenrui.The influence of rock physical and mechanical properties on the stress field near the fault[J].Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering,2003,22(3):370-377.
[3] 孙礼健,朱元清.断层端部及附近地应力场的数值模拟[J].大地测量与地球动力学,2009,29(2):7-12. Sun Lijian,Zhu Yuanqing.Numerical simulation of the stress field around the fault tip and the fault[J].Journal of Geodesy and Geodynamics,2009,29(2):7-12.
[4] 倪兴华.地应力研究与应用[M].北京:煤炭工业出版社,2007,1. Ni Xinghua.Ground stress research and application[M].Beijing:China Coal Industry Publishing House,2007,1.
[5] 陈彭年.世界地应力实测资料汇编[M].北京:地震出版社,1990. Cheng Pengnian.Compilation of measured data of the ground stress in the world[M].Beijing:Seismological Press,1990.
[6] 金强, 田飞, 鲁新便, 等.塔河油田奥陶系古径流岩溶带垮塌充填特征[J].石油与天然气地质, 2015,36(5):729-755. Jin Qiang,Tian Fei,Lu Xinbian.et al.Characteristics of collapse breccias filling in caves of runoff zone in the Ordovician karst in Tahe oilfield,Tarim Basin[J].Oil & Gas Geology,2015,36(5):729-755.
[7] 鲁新便, 胡文革, 汪彦, 等.塔河地区碳酸盐岩断溶体油藏特征与开发实践[J].石油与天然气地质, 2015,36(3):347-355. Lu Xinbian,Hu Wenge,Wang Yan.et al.Characteristics and development practice of fault-karst carbonate reservoirs in Tahe area,Tarim Basin[J].Oil & Gas Geology,2015,36(3):347-355.
[8] 黄太柱, 蒋华山, 马庆佑.塔里木盆地下古生界碳酸盐岩油气成藏特征[J].石油与天然气地质, 2014,35(6):780-787. Huang Taizhu,Jiang Huashan,Ma Qingyou.Hydrocarbon accumulation characteristics in Lower Paleozoic Carbonate reservoirs of Tarim Basin[J].Oil & Gas Geology,2014,35(6):780-787.
[9] 马启超.工程岩体应力场的成因分析与分布规律[J].岩石力学与工程学报,1986,5(4):329-342. Ma Qichao.Cause analysis and distribution law of stress field for engineering rock mass[J].Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering,1986,5(4):329-342.
[10] 刘美平.断层附近地应力分布规律及巷道稳定性分析[D].山东科技大学,2009,6. Liu Meiping.The crustal stress distribution law and the roadway stability analysis near the fault[D].Shandong University of Science and Technology,2009,6.
[11] 罗林,向宇,王启智.拉伸偏心椭圆孔板的应力集中系数表达式[J].应用数学和力学,2012,33(1):113-123. Luo Lin,Xiang Yu,Wang Qizhi.The expression of stress concentration factor of the eccentric elliptical hole plate[J].Applied Mathematics and Mechanics,2012,33(1):113-123.
[12] 徐芝纶.弹性力学[M].北京:高等教育出版社,2011,1. Xu Zhilun.Elastic mechanics[M].Beijing:Higher Education Press,2011,1.

[1]	程洪, 张杰, 张文彪. 断溶体储层类型识别、预测及发育模式探讨——以塔里木盆地塔河十区TH10421单元为例[J]. 石油与天然气地质, 2020, 41(5): 996-1003.
[2]	庹秀松, 陈孔全, 罗顺社, 汤济广, 张斗中, 沈均均. 四川盆地东南缘齐岳山断裂构造特征与页岩气保存条件[J]. 石油与天然气地质, 2020, 41(5): 1017-1027.
[3]	张金才, 亓原昌. 地应力对页岩储层开发的影响与对策[J]. 石油与天然气地质, 2020, 41(4): 776-783, 799.
[4]	陈哲, 张昌民, 侯国伟, 冯文杰, 徐清海. 东海陆架盆地西湖凹陷平湖组断层组合样式及其控砂机制[J]. 石油与天然气地质, 2020, 41(4): 824-837.
[5]	高帅, 巩磊, 刘小波, 柳波, 高昂, 宿晓岑, 王杰, 李晶. 松辽盆地北部深层致密火山岩气藏天然裂缝分布特征及控制因素[J]. 石油与天然气地质, 2020, 41(3): 503-512.
[6]	冯建伟, 孙建芳, 张亚军, 戴俊生, 魏荷花, 权莲顺, 任启强, 赵力彬. 塔里木盆地库车坳陷断层相关褶皱对裂缝发育的控制[J]. 石油与天然气地质, 2020, 41(3): 543-557.
[7]	邓棚, 梅廉夫, 杜家元, 叶青, 许新明, 吴静, 董小云. 珠江口盆地西江主洼低角度边界正断层特征及成因演化[J]. 石油与天然气地质, 2020, 41(3): 606-616.
[8]	蒋有录, 苏圣民, 刘华, 王永诗, 崔小君. 渤海湾盆地古近系油气富集差异性及主控因素[J]. 石油与天然气地质, 2020, 41(2): 248-258.
[9]	刘永立, 尤东华, 高利君, 张卫峰, 谢乘飞. 塔河油田塔深6井蓬莱坝组硅质岩成因及其地质意义[J]. 石油与天然气地质, 2020, 41(1): 83-91.
[10]	雷诚, 袁新涛, 杨轩宇, 徐庆岩, 王敏, 佘姣凤. 基于三维SGR模型的断层侧向封闭性定量表征——以尼日尔M油田为例[J]. 石油与天然气地质, 2019, 40(6): 1317-1323.
[11]	贺婷婷, 段太忠, 赵磊, 刘彦锋. 塔里木盆地塔河油田T区三叠纪沉积模式[J]. 石油与天然气地质, 2019, 40(4): 822-834.
[12]	刘喜武, 刘宇巍, 刘志远, 宋亮, 刘炯, 霍志周, 张金强, 钱恪然, 张颖燕. 陆相页岩油甜点地球物理表征研究进展[J]. 石油与天然气地质, 2019, 40(3): 504-511.
[13]	张美华, 王春华, 栾颖. 松辽盆地伏龙泉断陷边界断层构造反转率[J]. 石油与天然气地质, 2019, 40(2): 413-422.
[14]	朱桂良, 孙建芳, 刘中春. 塔河油田缝洞型油藏气驱动用储量计算方法[J]. 石油与天然气地质, 2019, 40(2): 436-442,450.
[15]	邱登峰, 云金表, 刘全有, 周雁, 宁飞, 宋海明. 不同边界条件断层端部应力集中效应及对裂缝发育的启示[J]. 石油与天然气地质, 2019, 40(1): 205-214.

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Mechanism of faults acting on in-situ stress field direction

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