辽河盆地雷61储气库安全运行相关断层稳定性评价

王超; 付晓飞; 靳叶军; 孟令东; 陈显学; 张天广; 石海东

doi:10.11743/ogg20250521

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专辑

辽河盆地雷61储气库安全运行相关断层稳定性评价
Fault stability assessment for the safe operation of the Lei 61 underground gas storage facility in the Liaohe Basin
2025年46卷第5期页码：1731-1744
收稿：2025-01-04，

修回：2025-03-31，

纸质出版：2025-10-30
DOI： 10.11743/ogg20250521
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王超，付晓飞，靳叶军，等.辽河盆地雷61储气库安全运行相关断层稳定性评价［J］.石油与天然气地质，2025，46（5）：1731-1744.DOI：10.11743/ogg20250521. DOI：

WANG Chao， FU Xiaofei， JIN Yejun， et al.Fault stability assessment for the safe operation of the Lei 61 underground gas storage facility in the Liaohe Basin［J］.Oil & Gas Geology，2025，46（5）：1731-1744.DOI：10.11743/ogg20250521. DOI：

摘要

储气库的安全运行对保证稳定供气、发挥储气库季节调峰和能源战略储备具有重要意义。储气库内断层的稳定性是评价其安全运行的关键因素。开展储气库断层稳定性评价，确定断层失稳临界压力非常必要。研究表明：传统的断层稳定性评价方法将断层摩擦系数视为定值，这种方法在实际应用中高估了断层的稳定性。基于黏土矿物对摩擦强度的弱化机理，研究不同类型黏土矿物与摩擦系数的关系，用理论计算与摩擦强度实验标定的方法，建立了适用于研究区的断层摩擦强度非均质性定量表征模型，提高了雷61储气库相关断层稳定性评价方法的科学性和准确性。评价结果对比表明，用传统断层稳定性评价方法，所有断层在当前应力场下均表现出较高的稳定性，最小活化压力为20.04 MPa；采用改进的断层稳定性评价方法，尽管断层尚未发生活化，但最小活化压力已经降至16.68 MPa，较传统方法降低了3.36 MPa。

Abstract

The safe operation of underground gas storage （UGS） facilities is crucial for ensuring a stable gas supply， achieving seasonal peak shaving， and securing strategic energy reserves. Fault stability is， in turn， a critical to keeping the UGS integrity. Therefore， it is essential to assess the stability of faults in a UGS facility and determine the critical pressure for fault instability. In this study， we explore the stability of faults in the Lei 61 UGS facility within the Liaohe Basin. Conventional method that assumes the frictional coefficient of faults is a fixed value， tends to overestimate the fault stability， as shown by the research results. Given that clay minerals can reduce the frictional strength， we examine the relationships of clay minerals of various types with the frictional coefficient of faults. By integrating theoretical calculations with the experimental calibration of the frictional strength， we develop a model for quantitatively characterizing the heterogeneity in the frictional strength of faults tailored to the study area. This approach enhances the scientific rigor of fault stability assessment and enables a more accurate fault stability assessment for the Lei 61 UGS facility. According to the comparison of the assessment results， the conventional assessment method predicts that all faults in the UGS facility remain highly stable under the current stress field， at a minimum activation pressure of 20.04 MPa； in contrast， the improved assessment method indicates a minimum activation pressure of 16.68 MPa， with a decrease of 3.36 MPa， despite the absence of any fault activation.

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