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地震方法与深地工程

  人员组成 

  组长:王一博 

  成员:李晓 常旭 赫建明 魏伟 张召彬  

  1、研究方向及意义、工作重点

       非常规资源中的页岩等油气储层具有致密和低渗等特点,对于这类资源的开发必须对地下数千米深处的地质体进行改造及动态监测。未来的深部资源开发均涉及到此类深部地质工程问题,如二氧化碳地质埋存,增强型地热开发等。我国深部资源开发面临着更为复杂的地质条件和更大的埋藏深度,加强深部地质工程相关的研究刻不容缓。 

  学科组聘期内主要面向页岩气储层改造和深部地质工程涉及的地震学与岩石力学问题开展研究。采用地震数据、声发射数据与岩石物理实验数据,开展岩石破裂诱发微地震形成机制、压裂缝网数值仿真方法、地震成像方法与物性参数反演等研究工作。具体包括以下内容:

  (1)深地工程中的地震波传播与成像研究:深地工程通常看不见摸不着,钻探是最直观的探测手段,但只能提供“点”的信息。各种探测方法中,地震方法可提供最高分辨率和最深的地下图像,是公认的深部探测最佳手段。如何从地震数据中获取地下静态和动态信息,需要不断的研究新的理论方法来提高对地下情况了解的精度。需要深入研究以下内容,包括:孔隙弹性介质中的地震波传播规律;基于波动方程和射线束的高精度成像方法研究;储层物性参数反演;基于多次反射波和绕射波的非反射波成像与反演等。

  (2)岩石破裂诱发微地震形成机制及实验研究:储层压裂中由于岩石发生应力场变化将产生诱发微地震,微地震方法可以提供高频的临近储层的观测数据,而且由于其震源在储层内分布,因此可以通过研究震源位置、震级大小、震源机制等地震学参数获得储层的地球物理特征,建立模型,在此基础上进一步研究低渗基质-裂缝性储层中的微地震波传播规律。此外,还将开展非常规油气储层岩石压裂动态全过程实验研究,获取实验数据,验证理论方法。

  (3)岩石压裂实验及缝网形成机理研究:学科组定位于深部地质工程中的储层压裂改造问题,紧紧围绕储层在深部高地温和高地压条件下的力学行为及其规律特点,提出深部地质工程中高地温和高地压环境的模拟方法,研究深部温压环境下储层压裂的多尺度和多类型裂缝破裂机制,建立不同尺度和不同类型裂缝起裂扩展的跨尺度描述方法,关注跨尺度缝网形成演化过程中的高度非线性行为,深入分析压裂形成由宏观至微细观的跨尺度裂缝连通增渗机制,实现对深部地质工程中压裂缝网形成的多因素分析与优化,突破深部资源开发过程中对于区域产能发展变化趋势的预测计算。

  2、国内外学术地位

       学科组王一博研究员现任勘探地球物理领域国际权威SCI期刊Geophysics编委,曾担任Physics of the Earth and Planetary Interiors 期刊与Interpretation 期刊专刊编委。2016年至今担任欧洲地球科学家与工程师学会教育委员会委员。学科组常旭研究员现任中国地球物理学会副理事长,还担任Applied Geophysics期刊编委,地球物理学报编委,工程地球物理学报编委等职务。学科组李晓研究员担任中国岩石力学与工程学会副理事长,中科院页岩气先导专项首席科学家,曾获国家科技进步二等奖2项(2008年、2009年)。近5年来,学科组成员在相关研究方向发表国际SCI论文60余篇,申请专利10余项,承担了中科院前沿局重点项目,国家自然科学基金委重大项目课题,重点项目,重大仪器专项,优秀青年基金项目,国家油气重大专项,国家青年973项目等。

  学科组目前开展的大试样岩石压裂的X射线CT与AE(声发射)耦合成像是世界首次开展此项工作。此外,学科组发展的页岩气储层压裂缝网的微震监测、声发射监测与压裂缝网数值仿真软件,实现了地球物理反演和力学正演的统一计算,目前国内外商业软件均无法实现该功能。