施工前模拟可减少压裂诱发地震*



施工前模拟可减少压裂诱发地震*

刘文浩※编译

(中国科学院兰州文献情报中心，兰州730000)

2015年11月26日，《加拿大岩土工程学报》(Canadian Geotechnical Journal)发表文章《针对流体注入诱发地震活动及激活断层的离散单元模型》(Discrete element modeling of fluid injection-induced seismicity and activation of nearby fault)，称德国地球科学研究中心的研究人员首次开发出了一款最新模型，可以通过计算机模型预测水压致裂注水之后可能诱发的地震活动，从而根据模拟结果避免持续注水产生的严重后果。

水力压裂法，也被称为“水压致裂法”，就是利用地面高压泵，通过井筒向油层挤注具有较高粘度的压裂液，最终使油层与井筒之间建立起一条新的流体通道，提高油气井产量的一种方法。 虽然该方法可以使油气通过更多路径到达生产井，但是，也由此引发了一系列环境问题。 其中最重要的一个影响是，由于大的断层块体移动而产生的地面强烈震动。 又因许多增强型地热系统(enhanced geothermal system，EGS)或烃萃取操作都发生在断层附近，因此，对水压致裂钻探之前的地震评估显得尤为重要。

来自德国的研究人通过流体力学耦合离散单元模型，提出了一个计算机数值模拟工具，可以用来在钻探前评估水压致裂的影响。 模拟研究发现，少量的流体压力可以触发断层破裂，这种破裂诱发的地震比断层滑动破裂引发地震的b值(震级和频度关系的比例系数，代表一定区域内不同大小地震频数的比例关系)要高，而且针对地热和页岩气行业的观测数据结果也十分相似，因此，离散单元模型可以用作预测由原位钻探引发的地震的强度。

研究人员称，通过模拟，水压致裂行业人员可以很好预测流体注入后将会对断层系统的运动产生怎样的改变，这些发现对页岩气开采时，在断层附近诱导产生的异常地震活动的判断十分有利。 研究人员呼吁，国家监管机构必须要求相关行业在钻探之前进行这种数值模拟，以评估潜在地震危险，从而避免由于流体注入诱发更大强度的地震事件。

文献来源： Yoon J S，Zimmermann G，Zang A，et al. Discrete element modeling of fluid injection-induced seismicity and activation of nearby fault. Canadian Geotechnical Journal，2015，52(10): 1457-1465. doi:10.1139/cgj-2014-0435.

中图分类号：P315.72+3；

文献标识码：D；

doi:10.3969/j.issn.0235-4975.2016.02.004

通讯作者：※刘文浩，e-mail: liuwh@llas.ac.cn。

* 收稿日期：2015-12-03； 采用日期： 2015-12-15。