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《中国地质大学(北京)》 2017年
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鄂西利川一带中生代及现今构造应力场研究

王茜茜  
【摘要】:鄂西利川地区东属湘鄂西隔槽式褶皱带,西属川东隔档式褶皱带,位于二者的过渡区域。湘鄂西-川东地区以发育隔槽-隔档式褶皱带为整体特征,其主体形成时期为中生代。在川东隔档式褶皱带东南缘焦石坝地区发育的焦石坝五峰-龙马溪组泥页岩是页岩气田的重要储层,亦是典型的裂缝型油气藏。长期以来,有关该页岩气田的大量裂缝预测工作都集中在地震和测井解释上,而忽略了构造应力场对于裂缝发育起到的控制作用。鄂西利川一带形成隔槽-隔档式褶皱带的晚侏罗世构造应力场是焦石坝地区褶皱和断层形成的基础,而焦石坝现今构造应力场的研究可以预测裂缝发育有利区。本文通过野外观测鄂西利川一带发育的共轭剪节理产状和地层接触关系,识别出该地区在晚侏罗世发生的一次挤压构造事件,缩短方向为北西-南东向。根据超显微构造的石英晶格位错密度法得到该次构造事件的作用力大小为44.1MPa~62.6MPa。另外,根据本研究掌握的地震、测井、水力压裂等资料,获得焦石坝地区现今构造应力场挤压方向约为SE120°,JY1井海拔-1800m~-4800m现今构造应力场大小约为12MPa~33MPa。利用弹-塑性增量构造应力场数值模拟法,得到了鄂西利川一带焦石坝地区现今构造应力场数值模拟差应力等值线图,总结了差应力分布规律与特征。平面上,焦石坝地区-1800m~-4800m每隔600m一层的裂缝发育有利区带主要集中在东北部和西南部,裂缝展布方向与断层走向相近,为NE走向。垂向上,焦石坝地区在海拔-2400m~-3600m裂缝发育有利区面积较大,随着深度的增加,中心部位的裂缝逐渐变的不发育。上述各层的应力场方向图总体上的分布规律和特征较为相似,每个单元略有不同,变化范围在SEE118°~SEE130°左右。此外,因为人工裂缝受最大主应力及先存破裂的影响较大,所以页岩气的水平井部署及开发需要考虑局部最大主应力方向,因此本研究所获得的焦石坝地区现今应力场模拟方向图可为该区页岩气开发水平井部署提供参考和指导。
【关键词】:弹-塑性增量法 构造应力场 五峰-龙马溪组 焦石坝 鄂西利川
【学位授予单位】:中国地质大学(北京)
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:P618.13
【目录】:
  • 摘要5-6
  • Abstract6-10
  • 第1章 引言10-18
  • 1.1 选题依据及研究意义10-11
  • 1.2 研究现状及存在问题11-15
  • 1.2.1 古构造应力场研究现状11-13
  • 1.2.2 构造应力场数值模拟研究现状13-15
  • 1.3 研究内容和技术路线15-16
  • 1.4 完成工作量16-18
  • 第2章 区域地质背景18-30
  • 2.1 大地构造位置18-19
  • 2.2 地层19-27
  • 2.3 构造27-30
  • 第3章 鄂西利川中生代构造变形特征30-47
  • 3.1 构造几何学特征31-41
  • 3.1.1 褶皱32-39
  • 3.1.2 断层39-40
  • 3.1.3 节理40-41
  • 3.2 构造应力场作用时代41-46
  • 3.2.1 晚侏罗世构造事件41-44
  • 3.2.2 早白垩世构造事件44-46
  • 3.3 小结46-47
  • 第4章 鄂西利川一带晚侏罗世构造应力场47-63
  • 4.1 古构造应力场主应力方向的确定48-51
  • 4.2 古构造应力场的形成时期51-52
  • 4.3 古构造应力场差应力值估算52-61
  • 4.3.1 晶格位错密度法原理52-54
  • 4.3.2 晶格位错密度法求解古应力值54-61
  • 4.4 小结61-63
  • 第5章 鄂西利川一带焦石坝地区现今构造应力场数值模拟63-93
  • 5.1 弹-塑性增量法基本原理64-74
  • 5.1.1 弹-塑性增量法的理论依据65-67
  • 5.1.2 弹-塑性增量法的模拟流程67-74
  • 5.2 地质模型的建立74-80
  • 5.2.1 区域现今构造应力场方向74-77
  • 5.2.2 现今构造应力场大小的测定77
  • 5.2.3 介质类型的确定77-79
  • 5.2.4 介质弹性参数的确定79-80
  • 5.3 数学模型的建立80-85
  • 5.3.1 介质类型的划分80-82
  • 5.3.2 单元剖分82-83
  • 5.3.3 节点排序83-85
  • 5.3.4 固定点确定85
  • 5.4 数值模拟计算结果及裂缝发育有利区预测85-91
  • 5.4.1 数值模拟计算85-86
  • 5.4.2 构造裂缝发育区预测86-91
  • 5.5 小结91-93
  • 第6章 讨论与结论93-97
  • 致谢97-99
  • 参考文献99-111
  • 附录111

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