川西北地区构造应力场分析与应用

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1、中国地质科学院研究生部博士学位论文川西北地区构造应力场分析与应用姓名：操成杰申请学位级别：博士专业：构造地质学指导教师：王小凤;陈正乐20050520中国地质科学院博士学位论文摘要笔者在攻读博士学位期间，在负责完成两个科研课题—“川北间中地区构造应力场与大安寨段油气成藏预测”和“川西坳陷中段孝泉一新场一丰谷构造带须家河组储层裂缝分布规律研究”的基础上，通过课题的大量实际工作，收集处理了大量实物资料、组织多项实验测试以及综合前人成果，结合近年来构造应力场研究的理论和方法，开展四川盆地西部地区古今构造应力场分析和数值模拟，并针对储层构造

2、裂缝的形成机理开展储层裂缝预测应用，从而形成笔者的学位论文。课题的部分成果已应用到油气田井位部署、开发调整方案研究、储层压裂改造等生产实践中，并对成藏综合研究有一定的价值。论文研究完成了大量的实物工作量。完成了野外地质路线调查及节理测量工作，实测节理数据十四点一千余条产状数据，并进行岩芯裂缝描述三十余井次，采集岩芯样品250余件，完成野外及岩芯照相400余幅，分别送样测试岩石力学参数(三轴40组、单轴40件、抗拉32件及波速)、磁组构(200余件)、磁定向(40件)和声发射(70件)，磨制显微薄片75件。完成的相关研究工作有:(1)

3、完成了七条路线地质调查，对龙门山前缘地区构造变形进行考察;并选择上二叠统和侏罗系地质露头，测取了节理产状;在室内完成了数据处理和近垂向节理的统计分析工作，筛分出不同时期区域构造应力的方位和地层主要破裂方位。(2)完成了川西孝新合丰地区和川北间中地区三十余口井岩芯观察和裂缝描述下作，进行岩芯照相10。余幅:室内完成了须家河组储层裂缝的分类和描述工作。(3)制备岩芯样品57件，采用声发射技术测取须家河组及以上层位的古今应力大小，利用自上而下筛分的方法，确定了印支期以来主要构造运动时期的构造应力大小。(4)制备岩芯样品200余件，结合岩芯

4、磁定向技术，研究了川西地区各主要构造层的磁组构分布特征，从而拟定了各主要构造期孝新合丰地区构造应力场分布特征。(5)利用成像测井资料。采用井壁崩落法统计分析出孝新合丰地区现今构造应力场分布特征:用储层裂缝解释成果统计分析发现区内上三叠统须家河组储层有效裂缝为近E-W向展布的特征。(fi)对孝新合丰地区进行了自上而下的岩石力学参数测取，作为构造应力场模型的基础数据。(7)利用水力压裂资料和测井应力解释成果进行地应力回归分析，从而拟定了川西地区垂向主应力、水平主应力、地层破裂压力、地层压力与深度的关系公式。(8)利用震源机制解资料、地震

5、形变解成果、地物形变资料和活动断裂分析法，较为系统地分析了龙门山前缘现今区域构造应力场特征，与井壁崩落法确定的孝新合丰地区现今构造应力场分布特征相比较，发现有一定的角度偏差;分析认为是川中刚性基底和龙门山主断裂系边界作用的结果，也就是说边界断裂滑移改变了盆地内部局部构造应力的方位。(9)利用大量前人分析研究成果，较为系统地开展了四川盆地自晚三叠世以来构造变形史和沉积演化史研究，厘定了四川盆地自晚三叠世以来构造运动的期次和各期构造应力场的分布特征。综合研究认为，四川盆地自晚三叠世中期以来经历了七次较大的构造运动:印支运动中、晚幕，燕山

6、运动早、中、晚幕，喜马拉雅运动1、n幕。00)利用孝新合丰地区须家河组和间中地区大安寨段钻探和地球物理资料，结合岩石力学测试分析，进行构造应力场数值模拟的建模工作，并利用有限元分析技术完成了关键时期构造应力场的数值模拟。nl利用数值模拟成果，结合地层破裂分析技术，初步进行了川西北两地区的储层裂缝预测中国地质科学院博士学位论文的尝试，并对有利的油气成藏区域进行预测;预测结果与实际钻探资料拟合效果较好。论文在上述实物工作量和综合研究的基础上，取得了如一下八个方面的进展:(1)较为系统整理了当前构造应力场研究领域地应力、构造应力、构造应力

7、场、地层破裂、储层裂缝等基本概念，归纳整理了构造应力场研究体系和主要方法，可为今后开展本领域的研究起到抛砖引玉的作用。(2)在构造和沉积分析的基础上，结合地球物理(地震、测井)、野外构造测量、岩芯分析实验、声发射实验、磁组构测试等方法和手段，在构造运动的分期、古今构造应力场特征的描述_L取得较大进展，为区内构造模拟提供了坚实的物质基础。(3)在四川盆地构造分析领域取得较大进展，进一步明确了四川盆地与龙门山系、秦岭一大巴山系、江南古陆和康滇地块的盆山祸合作用。初步认为:印支期中幕的安县运动，古秦岭洋向西剪刀状关闭，在四川盆地内形成NN

8、EVS一向挤压、NWW向伸展的构造·沉积环境;印支期晚幕，盆地西侧龙门山系自北而南褶皱隆升，东南侧江南古陆隆升，在四川盆地内形成NWW向挤压的构造一沉积环境:燕山期早幕及中幕，秦岭一大巴山系强烈褶皱隆升，康滇地块序次北移。在四川盆地内