Реакция геофлюидных систем на сейсмическое воздействие

Виноградов, Евгений Александрович

Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему
Реакция геофлюидных систем на сейсмическое воздействие
ВАК РФ 25.00.10, Геофизика, геофизические методы поисков полезных ископаемых

Автореферат диссертации по теме "Реакция геофлюидных систем на сейсмическое воздействие"

005001063

Виноградов Евгений Александрович

РЕАКЦИЯ ГЕОФЛЮИДНЫХ СИСТЕМ НА СЕЙСМИЧЕСКОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ

Специальность 25.00.10 «Геофизика, геофизические методы поисков полезных ископаемых»

1 7 НОЯ 2011

АВТОРЕФЕРАТ Диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Москва-2011

005001063

Работа выполнена в учреждении Российской академии наук Институт динамики геосфер РАН (ИДГ РАН)

Научный руководитель:

доктор физико-математических наук

профессор

Институт динамики геосфер РАН

Геворг Грантович Кочаря

Официальные оппоненты:

доктор физико-математических наук Институт динамики геосфер РАН

Александр Александрович Спива

кандидат технических наук ОАО ВНИПИпромтехнологии

Борис Глебович Лукишо

Ведущая организация:

Учреждение Российской академии наук Институт Земной коры СО РАН, г.Иркутск

Защита состоится 15 декабря 2011 г. в 11:00 на заседании диссертационного совета Д002.050.01 учреждения Российской академии наук Институт динамики геосфер РАН по адресу: 119334 г. Москва^енинский проспект, д.38, корпус 1

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ИДГ РАН

Автореферат разослан

и и и

Ученый секретарь диссертационного совета кандидат физико-математических наук

В.А.Рыбаков

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность Повышение плотности сетей гидрогеологических и сейсмических наблюдений, внедрение в практику цифровых датчиков и регистрирующей аппаратуры позволили в последние два десятилетия достоверно установить множество фактов вариаций уровня воды, изменения водопритоков, увеличения дебетов нефтедобывающих скважин и другие формы реакции горного массива на столь слабые динамические воздействия, которые заведомо не должны были бы приводить к необратимым последствиям.

Эти эффекты затрагивают объекты различных типов - природные коллекторы подземных вод и углеводородов, техногенные образования - скважины, трещины гидроразрыва, участки земной коры с повышенной пористостью и проницаемостью, приуроченные в ряде случаев к литолого-стратиграфическим контактам, зонам влияния разломов и др. Все эти объекты объединены в работе под названием «геофлюидные системы».

Некоторые типы влияния сейсмических колебаний на геофлюидные системы хорошо известны, описаны теоретически и исследованы экспериментально. К таковым можно отнести, например, колебательные движения в системе пласт - скважина, возникающие при воздействии сейсмических волн.

Существование других типов движения вытекает из теоретических соотношений, однако слабо исследовано экспериментально. Так закономерности распространения внутри трещин низкочастотных колебаний флюида, так называемых интерфейсных волн, возникающих на границе жидкость - твердое тело, практически не изучены. При этом экспериментальное подтверждение дисперсии низкочастотных колебаний, полученное пока только теоретически, может иметь важное практическое значение для развития новых методов диагностики трещин гидроразрыва.

Слабо исследованы медленные, по сравнению с периодом воздействующей волны, изменения характеристик геофлюидных систем. Несмотря на значительное количество накопленньгс экспериментальных данных механика этого процесса до сих пор не ясна.

Целью настоящей работы является разработка феноменологической модели реакции геофлюидных систем на сейсмическое воздействие на основе результатов выполненных аналитических оценок, лабораторных и полевых экспериментов, прецизионного мониторинга уровня подземных вод и анализа опубликованных данных натурных измерений.

Основные задачи исследований:

• Анализ имеющихся данных реакции геофлюидных систем на сейсмическое воздействие в дальней зоне землетрясений и взрывов.

• Исследование в лабораторных экспериментах закономерностей инициирования и распространения интерфейсных волн в трещинах, заполненных жидкостью.

• Экспериментальное исследование процесса изменения гидравлической связи между пластом и скважиной под воздействием низкоамплитудных динамических воздействий.

• Разработка и отладка методики прецизионного мониторинга уровня подземных вод территории расположения геофизической обсерватории ИДГ РАН "Михнево".

• Разработка феноменологической модели посгсейсмического изменения гидрогеологического режима.

Достоверность полученных результатов обеспечивается значительным объемом экспериментальных данных, полученных с использованием апробированных методик измерений, регистрации и обработки рядов, тщательным анализом имеющихся опубликованных материалов, сопоставлением сформированной базы данных с существующими представлениями, результатами численных расчетов и аналитическими оценками.

Научная новизна работы состоит в следующем:

• Впервые детально исследованы основные закономерности возбуждения и распространения интерфейсных волн в трещинах, а также параметры сейсмических волн, излучаемых в окружающий массив при распространении по трещине импульса давления.

• Впервые в платформенных условиях проведены длительные прецизионные наблюдения за уровнем подземных вод и получены представительные ряды вариаций уровня, очищенные от влияния внешних факторов.

• Показано, что интенсивность постсейсмических гидрогеологических эффектов в дальней зоне землетрясений и взрывов определяется величиной максимальной массовой скорости грунта Ут и установлены соответствующие эмпирические соотношения.

• Разработана феноменологическая модель реакции геофлюидных систем на сейсмическое воздействие, описывающая постсейсмические неупругие эффекты в дальней зоне землетрясений и взрывов.

Личный вклад автора:

В ходе работы автор принимал непосредственное участие в подборе, структурировании, анализе и обобщении данных, проведении лабораторных и полевых экспериментов и анализе получаемых результатов, получении и обработке результатов прецизионного мониторинга уровня воды в скважине, расположенной на территории ГФО "Михнево", проведении расчетов и аналитических оценок.

Практическая ценность работы:

Предложенная модель может быть использована в качестве основы для исследования различных процессов, связанных с низкоамплитудными воздействиями на флюидосодержащие области земной коры, например, триггерных землетрясений, кольматации и декольматации скважин, виброобработки нефтяных и газовых залежей и т.д.

Установленные закономерности возбуждения и распространения интерфейсных волн в трещинах могут быть использованы при разработке новых методов диагностики трещин гидроразрыва, а также при решении некоторых задач вулканологии и сейсмологии.

На защиту выносятся:

• Установленные эмпирические закономерности постсейсмического отклика геофлюидных систем в дальней зоне землетрясений и взрывов.

• Установленные закономерности возбуждения и распространения интерфейсных волн в трещинах.

• Результаты лабораторных и полевых исследований процесса изменения гидравлической связи между пластом и скважиной под воздействием низкоамплитудных динамических воздействий.

• Результаты прецизионного мониторинга уровня подземных вод территории расположения геофизической обсерватории ИДГ РАН "Михнево"

• Разработанная феноменологическая модель реакции геофлюидных систем на сейсмическое воздействие, описывающая постсейсмические неупругие эффекты.

Апробация работы

Работа выполнена в рамках обучения в очной аспирантуре ИДГ РАН и последующей работы в том же институте. Основные положения работы докладывались на Четвертой и Пятой Сибирских международных конференциях молодых ученых по наукам о Земле (г.Новосибирск, 2008 г. и 2010 г.), Четвертой Сахалинской молодежной научной школе «Природные катастрофы: изучение, мониторинг, прогноз» (г.Южно-Сахалинск, 2009 г.), 10-й международной междисциплинарной научной гео-конференции и выставки 5СЕМ-2010 (г.Альбена, Болгария, 2010 г.), Всероссийской конференции с международным участием «Физика окружающей среды» (г.Томск, 2011), Всероссийской конференции с международным участием «Проблемы сейсмотектоники» (Москва, 2011г.), ХЬУ1 и ХЬУП конференциях МФТИ (г. Москва, 2003 г., 2004 г.), семинарах ИДГ РАН.

Материалы диссертации опубликованы в 13 научных статьях.

Работы были выполнены при частичной поддержке РФФИ (гранты № 04-05-08013-офи_а, 04-05-65027-а, 06-05-79061-к, 10-05-01064-а, 09-05-90743-моб_ст, 10-05-16082-моб_з_рос, 11-05-90711-моб_ст

Автор выражает благодарность своему научному руководителю д.ф.-м.н. проф. Г.Г. Кочаряну за неоценимую помощь и постоянное внимание к работе, к.т.н. И.С. Свинцову, к.ф.-м.н. В.К. Маркову, к.т.н. Пернику Л.М. за участие в экспериментальных работах и помощь в анализе полученных результатов, к.ф.-м.н. Э.М. Горбуновой за консультации и обсуждение результатов измерений, а также всему коллективу лаборатории «Деформационных процессов в земной коре» ИДГ РАН за содействие на всех стадиях выполнения работы.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность исследуемой проблемы, сформулированы задачи работы, положения, выносимые на защиту, новизна результатов, полученных в диссертации, описана ее структура

В первом разделе проведен анализ имеющихся данных по реакции геофлюидных систем на сейсмическое воздействие.

Рассмотрены примеры реакции коллекторов подземных вод на воздействие в ближней и дальней зонах землетрясений.

Отмечено, что в ближней зоне землетрясений основное значение имеют изменения статических напряжений и деформаций, вызванные смещением в очаге. Амплитуда квазистатических изменений напряжений уменьшается пропорционально кубу расстояния и уже на нескольких размерах очага становится сопоставимой с величиной напряжений, обусловленных приливными воздействиями.

Из-за более медленного, по сравнению со статическим решением, затухания с расстоянием, амплитуда динамических возмущений поля напряжений на больших расстояниях существенно превышает изменения статического поля. Исследование закономерностей изменения амплитуды сейсмических колебаний с расстоянием показывает, что значения максимальной скорости смещения грунта от землетрясений различной магнитуды неплохо коррелируют с расстоянием, нормированным на характерный размер источника. Для проведения оценок максимальной массовой скорости грунта в диссертации предложено соотношение

где У„ измеряется в см/с, И - расстояние до источника в км, а М - магнитуда землетрясения.

Прохождение сейсмической волны вызывает появление локальных пространственных неоднородностей в напряженно-деформированном состоянии и структуре массива горных пород, что в свою очередь становится причиной вариаций порового давления во флюидосодержащем пласте. Градиент порового давления ведет к возникновению перетоков флюида, тем самым вызывая изменения стационарного режима. При этом конкретный механизм изменения порового давления под влиянием сейсмических колебаний изучен недостаточно.

В литературе можно встретить такие гипотезы как прорастание трещин под действием вибраций (процесс типа стресс-коррозии) или дилатансия, вызванная вибрацией. Ряд авторов связывают изменение порового давления с интенсивной

дегазацией флюида под действием вибрации, однако в большинстве случаев количество газовой фазы слишком мало для достижения наблюдаемых эффектов. В качестве возможного механизма рассматривают и эффекты кумулятивного накопления межблоковых деформаций. Перспективной представляется гипотеза, в которой эффект увеличения проницаемости связывается с декольматацией трещин в результате разрушения скоплений твердых частиц, препятствующих течению флюида по трещине.

Отклик пласта на сейсмические колебания удобно разделить на две части. Первая -это динамическое изменение уровня, обусловленное осцилляцией порового давления при прохождении сейсмической волны. Эта часть отклика обычно коррелированна с формой и амплитудой низкочастотных поверхностных волн и наблюдается практически всегда. Вторая часть отклика - остаточное изменение свойств пласта, выражающееся, чаще всего, в изменении уровня жидкости в скважине - менее стабильна. Иногда остаточные проявления формируются в течение нескольких минут, т.е. фактически сразу после прохождения цуга поверхностных волн. В других случаях свойства пласта изменяются постепенно в течение нескольких суток.

Эффекты, сходные с влиянием на подземные коллекторы локальных и удаленных землетрясений, наблюдались и при проведении подземных ядерных взрывов (ПЯВ). Данные по воздействию ПЯВ на флюидосодержащие пласты приведены в работах В.В. Адушкина, A.A. Бакирова, Э.М. Горбуновой, A.A. Спивака и др.

Одним из важных практических приложений эффекта динамического воздействия на систему пласт-скважина является вибрационная обработка призабойной зоны нефтедобывающих скважин и коллекторов углеводородов.

Также в разделе рассмотрены вопросы возбуждения и распространения так называемых интерфейсных или разломных волн, возникающих в тонких протяженных трещинах, заполненных жидкостью. Этот вопрос изучался в работах Aki К., Chouet В.А., Ferrazzini V., White R.A., Горельчика В.И., Сторчеуса A.B., Токарева П.И, Широкова В.А., и др. Дисперсия интерфейсных волн в области низких частот и зависимость скорости волны от параметров трещины и окружающего массива позволяют сделать заключение о возможном использовании волн этого типа при решении таких задач как проведение гидроразрыва пласта и исследование магматических каверн вулканов.

Таким образом, выполненный анализ позволил выделить три основных типа движения флюида, обусловленных воздействием волн землетрясения, взрыва или вибратора. Первый - это колебательное движение в системе скважина-коллектор или в зоне трещиноватости разлома, возбуждаемое проходящими сейсмическими волнами. Закономерности этого процесса хорошо известны и, наряду с характеристиками пласта, в

значительной мере определяются параметрами сейсмической волны. Ко второму типу можно отнести интерфейсные волны на границе флюид-твердое тело. Третий тип движения - это медленные, по сравнению с периодом волны, изменения гидрогеологического режима. По результатам выполненного аналитического обзора сформулированы направления исследований, методы и подходы, использованные в диссертации.

Второй раздел содержит методики проведения экспериментальных работ.

Описана методика экспериментального исследования процесса изменения гидравлической связи между пластом и скважиной под воздействием низкоамплитудных динамических воздействий. С целью проведения соответствующих работ при участии автора был создан Скважинный Генератор Сейсмических Волн (СГСВ) - аппаратурно-технический комплекс, позволяющий осуществлять периодическую детонацию воздушно-топливной смеси в рабочем объеме, расположенном либо на свободной поверхности, либо на некоторой глубине в скважине, пробуренной в массиве горных пород. Такой источник удобно использовать для изучения процесса воздействия динамических импульсов на флюидные системы.

Рассмотрена разработанная в диссертации методика проведения лабораторных экспериментов, направленных на исследование закономерностей инициирования и распространения интерфейсных волн в трещинах, заполненных жидкостью. Основным элементом конструкции является заполненная водой щель, изготовленная в бетонном блоке размером 3,5x5x2 м. К щели подсоединена стандартная стальная труба длиной 8 м, с внутренним диаметром 20 мм и толщиной стенок 2 мм, имитирующая скважину. На верхнем конце трубы располагалось устройство для возбуждения импульса давления.

Импульс давления, возбуждаемый в верхней части трубы, распространяется вниз по трубе, входит в протяженную узкую щель и возбуждает низкочастотные колебания на границе твердая фаза-жидкость. Регистрация импульса давления производилась пьезодатчиками, размещенными в жидкости, заполняющей щель, в стенках щели и в имитаторе скважины. Прямыми измерениями показана идентичность записей датчиков расположенных в жидкости и в стенке трещины.

Для исследования зависимости параметров интерфейсных волн от ширины шели, размеры последней изменялись от 5 см до 6 мм.

Кроме того, для определения закономерностей распространения импульса давления в очень тонких щелях, заполненных жидкостью, была создана установка, с рабочей частью на основе двух блоков оргстекла с размерами 180x180x50 мм,

пространство между которыми и служило моделью трещины. Данная модель установки позволяла провести измерения на щелях шириной в несколько десятков микрон.

В разделе приведено также описание экспериментальной методики используемой для исследования возможности декольматации трещин под действием динамических импульсов. Через искусственную трещину, разделяющую блоки плексигласа, пропускалась вода под давлением с частицами твердого материала, которые постепенно заполняли все пространство щели приводили к значительному снижению расхода воды через трещину по сравнению с первоначальным. После этого на установку производилось воздействие динамическими импульсами, амплитуду и частоту которых можно было изменять. Эффективная проницаемость трещины оценивалась путем контроля расхода жидкости через щель.

В ходе работы над диссертацией отлаживалась методика прецизионного мониторинга уровня подземных вод территории расположения геофизической обсерватории ИДГ РАН "Михнево", в пределах которой пробурено несколько наблюдательных и экспериментальных скважин. Мониторинг проводился в скважине глубиной 115 метров, диаметром 118 мм. В нижнем алексинско-тарусском водоносном комплексе, приуроченном к неравномерно трещиноватым известнякам, величина напора достигает 24 м, водопроводимосгь в среднем составляет 4 м2/сут, коэффициент фильтрации - 0,13 м/сут, коэффициенты пьезопроводности и упругой водотдачи равны 1,3-104 м2/сут и 2,3-10"4 соответственно.

Динамическое воздействие на пласт производилось при помощи установки СГСВ. Основная задача проводимых экспериментов заключалась в изучении влияния слабых вибраций на гидравлические свойства скважин, пройденных в массиве известняка. До начала динамического воздействия, в процессе воздействия и по его завершении выполнялось гидрогеологическое опробование скважин, позволяющее оценить эффективное значение проницаемости пласта и его изменение вследствие воздействия.

С февраля 2008 г. проводятся регулярные прецизионные наблюдения за уровнем подземных вод с использованием датчика LMP308i (Германия) синхронно с измерениями атмосферного давления (датчик абсолютного давления, ИКИ, Россия). Частота опроса параметров составляет I Гц, точность регистрации уровня - 0,1 мм, атмосферного давления - 0,1 гПа. На станции, в непосредственной близости от скважины, ведутся сейсмические наблюдения. Регистрация производится датчиками различных типов в широком диапазоне частот.

Разработанная методика позволяет выделять из вариаций уровня воды барометрическую и приливную составляющие, а наличие высокочувствительной

сейсмической аппаратуры способствует индикации в вариациях уровня реакции пласта на удаленные сейсмические события.

В третьем разделе диссертации изложены результаты, полученные в ходе лабораторных опытов.

Экспериментально установлено, что в узких щелях, заполненных жидкостью, при возбуждении в них импульса давления действительно формируется особая низкочастотная мода движения, подчиняющаяся теоретическим закономерностям, свойственным интерфейсным волнам [Chouet, 1986; Ferrazzini and Aki, 1987].

Форма этих колебаний значительно отличается от тех, которые распространяются от источника по трубе, имитирующей скважину. В первом случае (в трубе) наблюдается лишь короткий импульс, многократно отражаемый от жестких концов трубы. Во втором (в трещине) - возбуждаются низкочастотные моды, а колебание носит резонансный характер. На рис. 1 представлены типичные эпюры давления в трубе и щели, а также их спектры.

Основная резонансная частота интерфейсной моды, возбуждаемой в узкой щели,

вычисляется по формуле у = где £ = Здесь а и у? - скорости

V 8£ Рр ^ аЛ/)

продольных и поперечных волн соответственно, р - плотность среды, индексы /•" и М

соответствуют жидкости и твердому телу, Л и £ - раскрытие и длина щели

соответственно. Таким образом, подставляя значения й=0.05 м, ¿=0.6 м,

ри = 2000кг/V, р,- = 1000*<?/.м\ аи =АШм!с, /?м =2000л»/симеем:

РЛ «»'/ 1000 I 4 '

0.05-3.7-Ю7 , . _ -—-» 1020Гц, а скорость распространения колебании близка к

значению 1000м/с, что заметно меньше скорости звука в воде.

На спектре, представленном на рис.1, виден пик на частоте 880-920 Гц, который, по-видимому, и соответствует основной резонансной моде интерфейсной волны, с учетом погрешности, определяемой точностью определения параметров среды.

Характерная частота пика смешается в область низких частот при уменьшении ширины щели, что свидетельствует о снижении скорости распространения интерфейсных волн.

Результаты, полученные на щелях разной ширины, приведены в таблице 1, а полученная зависимость и скорости интерфейсных волн от раскрытия трещины представлена на рис.2 значками.

Пунктиром показана выведенная в диссертации аналитически зависимость:

_!_

где х - отношение высоты трещины к ее ширине.

Таблица 1. Сводные данные скорости и частоты волны давления в щели при различной ширине щели. Третья строка - скорость, рассчитанная из резонансной частоты по формуле с = 2 - ■ /

Щель в бетонном блоке Установка из плексигласа

Ширина щели, мм 50 20 10 6 1.42 0.725 0.455 0.185 0.045

Ср, м/с 1000± 150 630 ± 100 420 ±90 380 ± 100 312 208 167 109 69

Резонансная частота/ Нг 850 550 330 230

Стеор, М/С 1020 660 400 270

Экспериментальные данные для бетона и плексигласа несколько расходятся, что объясняется различными упругими характеристиками материалов и длиной щели, однако, общая закономерность снижения скорости распространения интерфейсных волн очевидна.

При этом тенденции изменения скорости распространения колебаний с удовлетворительной точностью описываются дисперсионными соотношениями и определяются геометрическими характеристиками трещины и упругими константами.

Проведенные эксперименты с различными источниками импульсов давления показали, что параметры колебаний, возникающих в щели, практически не зависят от типа инициирующего воздействия.

1000 -

с; о m

л &

CL О

300 200

100-

Бетон

Плексиглас

........I-1 1 """I-1 ' """I г

10 100 1000 10000 Ширина щели, мкм

юоооо

Рис.2 Зависимость скорости интерфейсных волн от ширины щели, измеренные в щели в бетоне (треугольные значки) и на установке на основе блоков из плексигласа ( значки-звездочки). Пунктир -теоретическая зависимость._

Отдельно рассмотрены вопросы излучения

сейсмических волн при возникновении в трещине резонансных колебаний. Для регистрации параметров

колебаний на поверхности бетонного блока на нескольких профилях устанавливались датчики массовой скорости ОБ-200Х.

Проведенные измерения показали, что форма сейсмической волны,

излучаемой трещиной в направлении своей

протяженной стороны, хорошо

соответствует форме волны давления в трещине.

В спектре сейсмических колебаний отчетливо прослеживаются частоты, соответствующие низкочастотным интерфейсным колебаниям на границе массив -флюид. Установлено, что наиболее отчетливо картина колебаний в трещине повторяется на горизонтальной компоненте сейсмической волны, ориентированной в направлении на трещину. Сейсмическое излучение от трещины обладает ярко выраженной направленностью - амплитуда волн, распространяющихся в направлении, перпендикулярном трещине, на порядок превышает амплитуду волн, двигающихся вдоль нее.

Таким образом, выполненные исследования показали, что по результатам сейсмических наблюдений, проводимых на некотором расстоянии от трещины

гидроразрыва, можно судить о характерной длине последней. Несмотря на то, что амплитуда сейсмических колебаний мала, их низкая частота дает основания полагать, что они могут быть зарегистрированы на определенном расстоянии от трещины.

В лабораторных экспериментах исследовалась и возможность увеличения эффективной проницаемости массива в результате вибровоздействия. В опытах замерялся расход жидкости <2 (л/с), проходящей через образец. Оцененная по результатам измерений величина гидравлической апертуры составила 6~80л<км, а эффективная проницаемость, определенная в предположении ламинарности потока и применимости уравнения Дарси К = 1.2 • 10"12 м2.

После заполнения щели частицами корунда значение эффективной проницаемости снизилось примерно в 250 раз до К =4.7-10"15 м2 и оставалось почти неизменным до начала динамического воздействия на образец. Воздействие осуществлялось слабыми ударами стальных шаров по боковой поверхности обоймы с частотой около одного удара в секунду. Видимый период колебаний составлял при этом величину около 250 мкс.

Через некоторое время после начала воздействия в каждом эксперименте начиналось вымывание частиц заполнителя из трещины с образованием канала, что приводило к радикальному увеличению расхода жидкости через трещину (кадры 1-3 рис.3). Причина наблюдаемого эффекта в том, что динамический градиент давления в капиллярных каналах, возникающий в ходе вибрации, приводит к разрушению «барьеров», сформированных в результате слипания мелкой фракции заполнителя трещины.

Анализ результатов опытов показывает, что при наличии градиента давления частица теряет сцепление со стенками или соседними частицами уже при перемещениях на порядок меньше характерного размера частицы. При меньших амплитудах воздействия на образование канала требуется большее время.

После прекращения динамического воздействия на трещину через некоторое время «разрушенные барьеры» восстанавливаются, проницаемость образца снижается (кадры 46 на рис.3). Время полной кольматации трещины в экспериментах составляло около 30 мин.

При повторных воздействиях наблюдается эффект "привыкания" среды к уровню динамической нагрузки. Так в одной из серий экспериментов эффективная проницаемость трещины при первом воздействии увеличилась более чем в пять раз. После прекращения воздействия расход жидкости через трещину снизился почти до начального значения. Вторая и третья сессии привели к аналогичному эффекту, однако для увеличения проницаемости требовалось более длительное воздействие. Последующие попытки

воздействия с той же амплитудой не приводили к сколь-нибудь существенному изменению потока через трещину. Увеличение же амплитуды импульса в пять раз вызвало радикальное увеличение эффективной проницаемости образца. Аналогичные результаты наблюдались и при проведении следующих экспериментальных сессий, которые продолжались в общей сложности около недели. Таким образом, возможности динамического воздействия с малой амплитудой оказались исчерпанными в течение первых опытов, в то время как более интенсивные воздействия неизменно приводили к значительному увеличению проницаемости трещины.

Рис. 3. Изменение структуры трещины под действием динамических импульсов

Расход жидкости через трещину, мл/с: 1 - 0.042: 2 - 0,128; 3 - 0,167; \ - Ь- постепенная кольматация трещины после прекращения вибровоздействия. _Направление потока воды на фотографиях сверху вниз._

В четвертом разделе приводятся результаты полевых исследований процесса изменения гидравлической связи между пластом и скважиной под воздействием низкоамплитудных динамических воздействий, а также результатов прецизионного мониторинга уровня воды в скважине на территории ГФО «Михнево».

Гидрогеологическое опробование скважины №1 до начала экспериментов со скважинным генератором сейсмических волн позволило оценить начальную проницаемость пласта известняка в окрестности скважины £~З.ЗДарси. Длительное вибровоздействие на пласт (более 1500 "выстрелов" в 2002 г. и около 200 в 2004 г.) 1 привело к схожим эффектам - эффективная проницаемость пласта известняка, залегающего на глубине -24-26 м в обоих случаях увеличилась в 1.4-1.8 раза. В дальнейшем характеристики пласта остаются достаточно стабильными. Измерения, проведенные примерно через три месяца после завершения воздействия, показали близкие значения эффективной проницаемости. Отметим, что значение эффективной проницаемости пласта, измеренное перед опытами 2004г. примерно соответствует конечным значениям экспериментов в 2002г.

Зависимости коэффициента проницаемости пласта известняка от времени и числа "выстрелов" СГСВ представлены на рис.4.

0 ~)—1—1—I—I—1—1—.—)------Ч <4—.....•----1-----<■--1------•--1

0 400 800 1200 1600 2000 0 1000 2000 3000

число выстрелов время, часы

Рис.4 Зависимость эффективной проницаемости пласта известняка от количества выстрелов (а) и от времени (б).

В ходе первого гидрогеологического опробования скважины №2 было обнаружено, что гидравлическая связь пласт-скважина была нарушена, в результате чего поглощающие свойства скважины соответствовали величине 2-^3 10""' Дарси, при том что эффективная проницаемость пласта, оцененная по результатам измерений непосредственно после бурения, составила величину около 3 Дарси. По-видимому, это явление следует связать с

кольматацией трещин частицами глинистого шлама. После кратковременной серии работы установки СГСВ (-60 выстрелов) гидравлическая связь пласт-скважина несколько улучшилась. Скорость изменения уровня жидкости соответствовала средней проницаемости ~6-10'3 Дарси. Наиболее же значительное изменение гидравлической связи пласт-скважина можно было наблюдать после проведения длительной (-1000 выстрелов) серии экспериментов. Скорость изменения уровня жидкости увеличилась на три порядка и превысила начальную величину, которая наблюдалась до кольматации скважины. Соответствующее значение средней эффективной проницаемости пласта составило величину -3-6 Дарси.

Проведенные эксперименты показали, что длительное воздействие низкоамплитудными динамическими импульсами на трещиноватый массив может заметно менять его флюидодинамику. Поскольку рабочим телом в экспериментах являлась вода, то можно исключить из рассмотрения вязкие или химические свойства флюида. Установлено, что в результате длительного динамического воздействия менялись именно фильтрационные свойства пласта и гидравлическая связь между пластом и скважиной. При этом колебания столь малой амплитуды заведомо не могут привести к образованию новых или прорастанию старых трещин.

В ходе длительного

прецизионного мониторинга уровня воды в скважине параллельно с регистрацией вариаций атмосферного давления удалось выделить барометрическую составляющую в колебаниях уровня, и оценить соответствующую барометрическую эффективность на уровне

К =-1 Лмм / гПа при достаточно хорошей стабильности этого значения в течение года. При квазистационарном режиме подземных вод (в т.н. меженный период) временные ряды вариаций атмосферного давления и уровня водоносного горизонта на территории ГФО "Михнево" изменяются в противофазе. Но в ряде случаев на ежемесячных диаграммах "давление - уровень", построенных по данным прецизионных измерений, четко выделяются интервалы, характеризующиеся

1000

800

950

960 970 ! Давление, гПа

Рис.5 Диаграмма "уровень подземных вод - атмосферное давление" (экспериментальные данные за март 2009 г., пунктир - интервалы с одинаковым наклоном кривой)__

отклонением от обратной линейной зависимости, обусловленные значимыми вариациями уровня в периоды питания (разгрузки) водоносного горизонта (рис.5).

В вариациях уровня четко прослеживается и приливная компонента. Наиболее отчетливо удалось выделить суточные К/, ОI и полусуточные /0. М: типы волн. В меньшей степени различимы волна с периодом, близким к 8 и 27.5 часам.

За время прецизионного мониторинга с февраля 2008 года в колебаниях уровня воды отмечен отклик на два катастрофических землетрясения - Чилийское землетрясение 27.02.2010 с М 8.7 и Японское землетрясение 11.03.2011 с М 8.8.

В обоих случаях на записи уровня отчетливо выделяются вступления различных групп волн, а максимальная амплитуда колебаний наблюдается в группе поверхностных волн, где, после краткого переходного процесса, колебания уровня подземных вод "отслеживают" вертикальную составляющую колебаний грунта.

Максимальная амплитуда колебаний уровня составила 11мм во время прохождения цуга сейсмических волн Чилийского землетрясения и 24 мм при землетрясении в Японии.

На основе измеренных параметров колебаний уровня и характеристик сейсмической волны были получены оценки пористости водосодержащего пласта на уровне 0.14-0.16, что соответствует характерным значениям для известняков.

Несмотря на небольшую амплитуду массовой скорости при обоих событиях зафиксированы постсейсмические изменения уровня воды, проявившиеся в различной форме. Примерно через 2 часа после прихода продольной волны от Чилийского землетрясения на записи уровня отмечаются 2 периода волны, находящиеся в противофазе с аналогичными колебаниями, присутствующими на компоненте Восток-Запад сейсмической записи. Сразу после прохождения этого цуга зафиксирован ступенчатый подъем уровня приблизительно на 4 мм.

После прохождения сейсмической волны от Японского землетрясения уровень воды начал плавно подниматься и за время порядка 6 часов увеличился на 12-13 мм, после чего наблюдалось столь же плавное снижение уровня до значений на 6-8 мм ниже исходного.

В пятом разделе на основе результатов лабораторных и полевых экспериментов, а также опубликованных данных гидрогеологических наблюдений в скважинах, пройденных в различных структурно-геологических условиях, была предложена феноменологическая модель изменения гидрогеологического режима низкоамплитудными сейсмическими воздействиями.

Выполненный анализ данных наблюдений за постсейсмическими эффектами позволил заключить, что амплитуда постдинамического изменения уровня зависит не только от параметров приложенного воздействия, но и от гидрогеологических

характеристик скважины и коллектора. Аппроксимация зависимостей постсейсмического изменения уровня dh от максимальной скорости смешения грунта Vm степенной функцией показывает, что для большинства скважин показатель степени ¡3 в соотношении

dh = a - Vf составляет величину около 0.5, то есть в большинстве рассмотренных случаев изменение уровня воды в скважине можно приближенно описать соотношением вида:

dh = a-V°' (1)

где dh измеряется в см, а ('„ в см/с.

Значение параметра а, который можно интерпретировать как интенсивность реакции скважины на прилагаемое динамическое воздействие, варьирует в пределах от 1.92 до 8.82.

Переходя в соотношении (1) от массовой скорости к деформации, несложно получить, что интенсивность остаточных изменений уровня изменяется в пределах 1-ь5см/микрострейн динамической деформации. Эту величину можно использовать для проведения грубых оценок реакции уровня воды в скважине на динамическое воздействие.

Аналогичные результаты получены при анализе данных по 29 подземным ядерным взрывам (ПЯВ), выполненным с 1983 г. по 1989 г. в скважинах на Семипалатинском полигоне. В данном случае наилучшее приближение данных степенной ависимостью дает:

dh = 31.94-F„056 (2)

с коэффициентом корреляции R=0.46. На рис.6 сведены вместе данные по землетрясениям (значки в виде контура треугольника) и взрывам (значки в виде «залитого» треугольника). Измерения, проведенные при взрывах и землетрясениях, не противоречат друг другу. Степень изменения амплитуды вариаций в зависимости от скорости в соотношениях (1) и (2) близки, хотя амплитуда изменения уровня при взрывах в несколько раз выше

Штрих-пунктиром на рис.6 показано наилучшее приближение всех данных -зависимость близкая к линейной:

dh = 8.86-С (3)

Последнее соотношение, скорее всего, является артефактом - результатом объединения двух рядов данных, характеризующихся значительным разбросом и смещением друг относительно друга по оси ординат.

Результаты лабораторных опытов и натурных наблюдений, приведенные в диссертации, показали, что существенное увеличение трещинной проницаемости массива может происходить при динамических деформациях порядка 10"7-10"5, при которых нельзя ожидать разрушения породы или прорастания трещин в результате прохождения сейсмической волны. Поэтому в основу разработанной феноменологической модели положено явление декольматации трещин за счет возникновения избыточного давления при прохождении сейсмического импульса.

5 1000

0 о;

1 100 ш

о а.

>ч

10 —

1 —

А. „

0.1

I I I штт

"ТТТТПТГ

I Г I I штт

0.01

0.1

1 10 Скорость см/с

Т1 I П 'П'|— 100

1 ГТТПТТ1

1000

Рис.6 Зависимость зарегистрированных изменении уровня воды в скважине от амплитуды скорости смещения фунта. Изменения уровня при землетрясениях обозначены в виде контура треугольника, при взрывах - в виде «залитого» треугольника. Пунктир - соотношение (1) для а=1.92 - 8.82. Сплошная линия - соотношение (2). Штрих-пунктир - соотношение (3)._____

При квазистационарном режиме движения воды по трещинам на глубине происходят процессы агрегации - слипания отдельных частиц водных алюмосиликатов, и образование укрупненных структурных элементов. Подобные коллоидные пленки могут задерживаться на отдельных участках трещины и формировать так называемые барьеры с низкой проницаемостью (ю~18 -И0Ч5л(г), практически полностью перекрывающие течение жидкости по трещине. При этом характерная прочность таких барьеров может варьировать от долей до единиц Па.

В диссертации выполнены оценки параметров процесса кольматации трещин и разрушения барьеров под действием сейсмических колебаний. Показано, что характерное время, необходимое для формирования барьера составляет сотни дней, что позволяет наблюдать эффекты, связанные с возникновением барьера, в ходе мониторинга пласта.

Скачок давления на барьере составляет единицы кПа, т.е. устранение барьера приводит к заметному локальному изменению порового давления, а, следовательно, и уровня воды в скважинах.

Скорость движения флюида по трещине под воздействием сейсмических колебаний может достигать величины в десятки мм/с.

В предположении, что реологические свойства коллоидных пленок описываются законом Бингама, в диссертации выведены условия разрушения барьеров в трещинах с различным раскрытием Ь:

где г| - вязкость воды, р - радиус коллоидальной частицы, - массовая скорость движения флюида, гс -Бингамовская прочность.

Оценки показывают, что условие (4) может быть выполнено при массовых скоростях движения флюида порядка миллиметров в секунду.

Как видно из (4) при фиксированном скачке порового давления, определяемого максимальной величиной смещения грунта, критическая прочность будет достигаться в

трещинах с раскрытием больше величины . Это означает, что в более тонких

трещинах барьеры разрушаются реже, соответственно, дольше идет процесс накопления осадков и барьеры имеют большую толщину. Разрушение более мощных барьеров приводит к большему скачку напора и, в конечном итоге, пропорциональному увеличению вариаций уровня. Таким образом, соотношение между величиной скачка порового давления и амплитудой массовой скорости

что соответствует наблюдаемым закономерностям типа (1).

В результате проведенных исследований, в диссертации предложена феноменологическая модель реакции геофлюидных систем на сейсмическое воздействие, основные положения которой могут быть сформулированы следующим образом:

• При воздействии сейсмических колебаний на геофлюидные системы возбуждается движение флюида одного или нескольких типов: колебательное движение жидкости в скважине, интерфейсные волны в протяженных трещинах, движение флюида в пласте или зоне повышенной трещиноватости и т.д.

• Движение жидкости и непосредственное действие сейсмической волны может привести к разрушению имеющихся барьеров, образованных коллоидными пленками с очень низкой проницаемостью.

(4)

Д Р~ С

(5)

• В результате разрушения барьеров происходит локальное перераспределение порового давления в пласте, что, в свою очередь, приводит к изменению напряженно-деформированного состояния массива, вплоть до инициирования динамических событий в разломных зонах.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертационной работе выполнено обобщение результатов выполненных автором аналитических оценок, лабораторных и полевых экспериментов, прецизионных наблюдений за гидрогеологическим режимом, и опубликованных данных натурных измерений в областях с различными тектоническими, структурно-геологическими и гидрогеологическими условиями.

В результате проведенных исследований предложена феноменологическая модель взаимодействия сейсмических волн с геофлюидными системами.

В лабораторных экспериментах детально исследованы основные закономерности возбуждения и распространения интерфейсных волн в трещинах. Показано, что импульс давления возбуждает в протяженной трещине, заполненной жидкостью, низкочастотные колебания, параметры которых преимущественно определяются характеристиками системы твердое тело - флюид и не зависят от параметров возбуждающего импульса. Установлено, что в исследованном диапазоне параметров скорость распространения интерфейсной волны изменяется пропорционально корню квадратному от ширины трещины.

Показано, что возбужденная в трещине интерфейсная волна может быть зарегистрирована и в скважине, пересекающей трещину, что важно для практического применения установленных закономерностей.

Впервые исследованы параметры сейсмических волн, излучаемых в окружающий массив при распространении импульса давления по трещине. Показано, что амплитуда форма и частотный состав колебаний в точности соответствуют параметрам интерфейсной волны. Исследована направленность излучения.

Проведенные лабораторные эксперименты продемонстрировали возможность разрушения «барьеров», сформированных алюмосиликатными частицами, при воздействии импульса давления. Показано, что динамические воздействия, даже малой амплитуды, могут изменять количество открытых трещин и увеличивать их эффективную проницаемость. Экспериментально установлена возможность постепенного накопления эффекта при длительном вибровоздействии.

В полевых экспериментах установлен факт радикального изменения эффективной проницаемости пласта известняка в результате длительного низкоамплитудного воздействия при помощи скважинного генератора сейсмических волн. Продемонстрирована очевидная корреляция между режимом динамического воздействия и закономерностью увеличения проницаемости массива и восстановления гидравлической связи между пластом и скважиной.

В результате прецизионного мониторинга уровня подземных вод территории расположения геофизической обсерватории ИДГ РАН "Михнево" впервые в платформенных условиях получены представительные ряды вариаций уровня подземных вод, очищенные от влияния внешних факторов (условий питания водоносного горизонта, атмосферного давления, лунно-солнечных приливов). Рассчитаны основные параметры выделенных волн (амплитуда, частота, фаза вступления), фиксируемые в вариациях уровня подземных вод под влиянием внешних факторов.

Зарегистрированы интенсивные косейсмические и слабые постсейсмические колебания уровня воды в результате воздействия удаленных сильных землетрясений.

Установлено, что важнейшим параметром, определяющим эффективность процесса декольматации трещин, является массовая скорость движения грунта V„. ' При этом амплитуда остаточного изменения порового давления АР ~ V". Показано, что характерное время кольматации трещин в ходе естественных процессов массопереноса составляет величину от сотен дней до первых лет, а разрушение барьеров, способных образоваться за такое время, может приводить к скачку порового давления порядка десятых долей - единиц кПа, что приводит к значимым вариациям напряженно-деформированного состояния локальных участков массива горных пород.

ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Костюченко В.Н., Кочарян Г.Г., Будков A.M., Виноградов Е.А., Кабыченко Н.В., Павлов Д.В., Свинцов И.С. Сейсмический эффект детонации воздушно-топливной смеси в скважине // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. 2003. №3. С.32-46.

2. АЬушкин ВВ.. Кочарян Г.Г., Виноградов Е.А., Павлов Д.В., Ганчаров А.И., Куликов В.И, Кулюкин A.A. О влиянии сейсмических колебаний на развитие тектонических деформаций. Доклады Академии Наук, 2009 Том 426 №1 С. 1-4

3. Виноградов Е.А., Горбунова Э.М., Кабыченко Н.В., Кочарян Г.Г., Павлов Д.В., Свинцов И.С. Мониторинг уровня подземных вод по данным прецизионных измерений // Геоэкология, №5,2011. С.439-449

4. Кочарян Г.Г., Виноградов ЕЛ., Горбунова Э.М., Марков В.К., Марков Д.В., Перник JIM. Гидрогеологический отклик подземных коллекторов на сейсмические колебания //Физика Земли, №12,2011 / в печати

5. Е.А. Виноградов, Г.Г. Кочарян, И.С. Свинцов. Исследование процесса детонации топливо-воздушной смеси в скважине // Динамические процессы во взаимодействующих геосферах. Сб. научных трудов ИДГ РАН. М. ГЕОС, 2006. С. 314-323.

6. Виноградов Е.А., Костюченко В.Н., Свинцов И.С. Волновые процессы в трещине, заполненной жидкостью. // Физические поля и динамика взаимодействующих геосфер. Сб. научных трудов ИДГ РАН. - М.ГЕОС, 2007. С.66-75

7. ЕЛ. Виноградов. В.К. Марков, Д.В. Марков. Л.М. Перник. И.С. Свинцов Экспериментальное исследование интерфейсных волн. // Сборник трудов ИДГ РАН М.: ГЕОС, 2009. С. 109-Н5

8. ЕЛ. Vinogradov, Е.М. Corbunova, N. V. Kabychenko, Prof. G.G. Kocharyan, D.N. Pavlov, I.S. Svintsov Special features of tides in precise measurements of groundwater level // 10th International Multidisciplinary Scientific GeoConference SGEM 2010 Proceedings, Vol. 2, 2010. P.67-74

9. Кочарян Г.Г., Виноградов ЕЯ., Горбунова Э.М. Изменение флюидодинамического режима подземных коллекторов под действием сейсмических колебаний. Часть 1. Анализ результатов наблюдений // Динамические процессы в геосферах. Сб. научных трудов ИДГ РАН. M.: ГЕОС, 2010. С. 70-79.

10 .Кочарян Г.Г., Виноградов ЕЛ., Марков В.К., Марков Д.В., Перник JI.M. Изменение флюидодинамического режима подземных коллекторов под действием сейсмических колебаний. Часть 2. Вероятный механизм // Динамические процессы в геосферах. Сб. научных трудов ИДГ РАН. М.: ГЕОС, 2010. С. 79-87.

П. Виноградов Е.А.. Горбунова Э.М., Кабыченко Н.В., Кочарян Г.Г., Павлов Д.В., Свинцов И.С. Гидрологический отклик на изменение эффективного напряжения водовмешающих пород // Динамические процессы в геосферах. Сб. научных трудов ИДГ РАН. М.: ГЕОС, 2010. С. 88-96

12. Виноградов ЕЛ., Горбунова Э.М, Кабыченко Н.В., Кочарян Г.Г., Свинцов И.С. Отклик коллекторов подземных вод на слабые сейсмические волны удаленных землетрясений // Геодинамика. Материалы международной научной конференции "Геофизические технологии прогнозирования и мониторинга геологической среды". Львов: Изд-во Льв;всь^ полггехшки: №2 (11) 2011. С.49-51.

13. Виноградов ЕЛ., Горбунова Э.М., Кабыченко Н.В., Кочарян Г.Г., Свинцов И.С. Реакция подземных вод на удаленные сейсмические события /I Всероссийская конференция с международным участием "Проблемы сейсмотектоники". Москва: ИФЗ РАН, 2011. С.153-157.

Подписано в печать: 03.11.2011 Объем: 1,5 усл.п. л. Тираж: 150 экз. Заказ № 528 Отпечатано в типографии «Реглет» 119526, г. Москва, Страстной бульвар, д.6,стр. 1 (495) 978-43-34; www.reglet.ru

Содержание диссертации, кандидата физико-математических наук, Виноградов, Евгений Александрович

ВВЕДЕНИЕ

РАЗДЕЛ 1. АНАЛИЗ СВЕДЕНИЙ О РЕАКЦИИ ГЕОФЛЮИДНЫХ СИСТЕМ НА СЕЙСМИЧЕСКОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ

1.1 Реакция геофлюидных систем на сейсмотектонические деформации

1.1.1 Ближняя зона землетрясений

1.1.2 Дальняя зона землетрясений

1.2 Реакция геофлюидных систем на динамические воздействия техногенного происхождения

1.3 Особенности колебательного движения жидкости в геофлюидных системах

РАЗДЕЛ 2. МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ РАБОТ

2.1 Методика периодического возбуждения сейсмических колебаний в массиве горных пород и волн давления в трещинах, заполненных жидкостью.

2.2 Методика проведения лабораторных опытов.

2.2.1 Установка для исследования интерфейсных волн в трещине

2.2.2 Установка для исследования закономерностей распространения колебаний в узких трещинах

2.2.3 Установка для исследования эффектов декольматации 79 2.3. Методика проведения прецизионных гидрогеологических наблюдений.

2.3.1 Гидрогеологические условия территории расположения

ГФО «Михнево»

2.3.2 Методика проведения экспериментов с динамическим воздействием на пласт

2.3.3 Методика режимных наблюдений за уровнем

2.3.4 Определение проницаемости коллектора при помощи анализа приливной составляющей колебаний уровня воды

2.3.5 Определение отклика пласта на слабые сейсмические колебания

РАЗДЕЛ 3. ЛАБОРАТОРНЫЕ ЭКСПЕРИМЕНТЫ

3.1 Исследование основных закономерностей возбуждения и распространения интерфейсных волн в трещине

3.2 Излучение сейсмических волн при распространении импульса давления в трещине

3.3 Исследование процессов декольматации в трещине в результате вибровоздействия

РАЗДЕЛ 4. ПОЛЕВЫЕ ЭКСПЕРИМЕНТЫ

4.1 Исследование процесса изменения гидравлической связи пласт-скважина вследствие низкоамплитудных динамических воздействий

4.2 Результаты прецизионного мониторинга уровня воды в скважине на территории ГФО «Михнево»

4.3 Отклик уровня воды в скважине на прохождение сейсмических волн крупных землетрясений

РАЗДЕЛ 5 МОДЕЛЬ РЕАКЦИИ ГЕОФЛЮИДНЫХ СИСТЕМ НА СЕЙСМИЧЕСКОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Реакция геофлюидных систем на сейсмическое воздействие"

Повышение плотности сетей гидрогеологических и сейсмических наблюдений, внедрение в практику цифровых датчиков и регистрирующей аппаратуры позволили в последние два десятилетия достоверно установить множество фактов вариаций уровня воды, изменения водопритоков, увеличения дебитов нефтедобывающих скважин и другие формы реакции горного массива на столь слабые динамические воздействия, которые заведомо не должны были бы приводить к необратимым последствиям.

Эти эффекты затрагивают объекты различных типов - природные коллекторы подземных вод и углеводородов, техногенные образования -скважины, трещины гидроразрыва, участки земной коры с повышенной пористостью и проницаемостью, приуроченные в ряде случаев к литолого-стратиграфическим контактам, зонам влияния разломов и др. Все эти объекты объединены в работе под названием «геофлюидные системы».

Слабо исследованы медленные, по сравнению с периодом воздействующей волны, изменения характеристик геофлюидных систем. Несмотря на значительное количество накопленных экспериментальных данных механика этого процесса до сих пор не ясна.

Основные задачи исследований:

• Разработка феноменологической модели постсейсмического изменения гидрогеологического режима.

Научная новизна работы состоит в следующем:

• Впервые в платформенных условиях проведены длительные прецизионные наблюдения за уровнем подземных вод и получены представительные ряды вариаций уровня очищенные от влияния внешних факторов.

Личный вклад автора:

Практическая ценность работы:

Предложенная модель может быть использована в качестве основы для исследования различных процессов, связанных с низкоамплитудными воздействиями на флюидосодержащие области земной коры, например триггерных землетрясений, кольматации и декольматации скважин, виброобработки нефтяных и газовых залежей и т.д.

На защиту выносятся:

• Установленные закономерности возбуждения и распространения интерфейсных волн в трещинах.

Объем и структура работы: Диссертация состоит из введения, пяти разделов и заключения, изложенных на 182 страницах, включая 81 рисунок и список литературы из 144 наименований.

Заключение Диссертация по теме "Геофизика, геофизические методы поисков полезных ископаемых", Виноградов, Евгений Александрович

Основные результаты опытов сведены в таблицу 3.1 . Каждое значение представляет собой среднее по нескольким экспериментам.

800 -

600 - Н=2 см Ь=1 см

5! й 1 400 - 05 О н о с. 200 - А/ ЛГ

0 ш

Г ■ , ■ | 04 08 время, мс 1 ■ 1 12 16

Рис. 3.8 Годографы первых вступлений распространяющихся по трещинам шириной 2см и 1см. для импульсов давления,

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертационной работе выполнено обобщение результатов выполненных автором аналитических оценок, лабораторных и полевых экспериментов, прецизионных наблюдений за гидрогеологическим режимом, и опубликованных данных натурных измерений в областях с различными тектоническими и гидрогеологическими условиями.

В лабораторных экспериментах детально исследованы основные закономерности возбуждения и распространения интерфейсных волн в трещинах. Показано, что импульс давления возбуждает в протяженной трещине, заполненной жидкостью, низкочастотные колебания, параметры которых определяются характеристиками системы твердое тело - флюид и не зависят от параметров возбуждающего импульса. Установлено, что в исследованном диапазоне параметров скорость распространения интерфейсной волны изменяется пропорционально корню квадратному из ширины трещины.

Проведенные лабораторные эксперименты продемонстрировали возможность разрушения «барьеров», сформированных мелкими алюмосиликатными частицами, при воздействии импульса давления. Показано, что динамические воздействия, даже малой амплитуды, могут изменять количество открытых трещин и увеличивать их эффективную проницаемость.

Экспериментально установлена возможность постепенного накопления эффекта при длительном вибровоздействии.

В результате прецизионного мониторинга уровня подземных вод на территории геофизической обсерватории ИДГ РАН "Михнево" впервые в платформенных условиях получены представительные ряды вариаций уровня подземных вод, очищенные от влияния внешних факторов (условий питания водоносного горизонта, атмосферного давления, лунно-солнечных приливов). Рассчитаны основные параметры выделенных волн (амплитуда, частота, фаза вступления), фиксируемые в вариациях уровня подземных вод под влиянием внешних факторов.

I ■

Отмечены интенсивные косейсмические и слабые постсейсмические колебания уровня воды в результате воздействия удаленных сильных землетрясений.

Установлено, что параметром, определяющим эффективность процесса декольматации трещин, является массовая скорость движения грунта Ут . При этом амплитуда остаточного изменения порового давления АР ~ 5. Показано, что характерное время кольматации трещин в ходе естественных процессов массопереноса составляет величину от сотен дней до первых лет, а разрушение барьеров, способных образоваться за такое время, может приводить к скачку порового давления порядка десятых долей - единиц кПа, что приводит к значимым вариациям напряженно-деформированного состояния локальных участков массива горных пород.

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата физико-математических наук, Виноградов, Евгений Александрович, Москва

1. Адушкин В.В., Спивак A.A. Геомеханика крупномасштабных взрывов. М.: Недра, 1993а. 319 С.

2. Адушкин В.В., Спивак A.A. Изменение уровня подземных вод в результате проведения подземных ядерных взрывов // Бюллетень Центра обществ, информ. по атом, энергии. 19936. №9. С.38-43.

3. Адушкин В.В., Спивак A.A. Подземные взрывы. М.:Наука, 2007. 579 С.

4. Алексеев A.C., Глинский Б.М., Ковалевский В.В., Хайретдинов М.С. Активные методы сейсмических исследований с мощными вибрационными источниками // Сб. Современные проблемы сейсмологии. М.: Изд. Вузовская книга, 2000. С.5-24.

5. Ан В.А., Годунова Л.Д, Каазик П.Б. О линейном тренде времени пробега Р-волны в календарном времени // Проблемы взамодействующих геосфер. Сборник научных трудов ИДГ РАН. М.: ГЕОС. 2009. С.41-53.

6. Бакиров A.A., Бакиров В.А. и др. Применение подземных ядерных взрывов в нефтедобывающей промышленности. М.: Недра, 1984. 198 С.

7. Большое трещинное Толбачинское извержение (БТТИ, Камчатка, 19751976 гг.) / Отв. ред. Федотов С.А. М.: Наука, 1984. 638 С.

8. Боревский Б.В., Самсонов Б.Г., Язвин JI.C. Методика определения параметров водоносных горизонтов по данным откачек. М.: Недра, 1979. 326 С.

9. Бюллетень по режиму р. Оки за 2007—2008 гг. ГУ "Московский центр по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды с региональными функциями (МЦГМС-Р)". М.,: 2009. 24 С.

10. Вахитов Г.Г., Симкин Э.М. Исследование влияния физических полей для извлечения нефти из пластов. М.: Недра, 1985.

11. Виноградов Е.А., Горбунова Э.М., Кабыченко Н.В., Кочарян Г.Г., Павлов Д.В., Свинцов КС. Мониторинг уровня подземных вод по данным прецизионных измерений //Геоэкология, №5, 2011. С.439-449

12. Виноградов Е.А., Костюченко В.Н., Свинцов КС. Метод воздействия на призабойную зону скважины при помощи скважинного генератора сейсмических волн // Динамика взаимодействующих геосфер. Сборник научных трудов ИДГ РАН. М.: ИДГ РАН 2004, С.57-63.

13. Гадиев С.М., Рабинович Е.З., Карандашева В.М. Влияние вибрации на реологические свойства жидкостей // Азербайджанское нефтяное хозяйство. 1981. №1. С.82-87

14. Гадиев С.М. Использование вибрации в добыче нефти. М.: Недра, 1977.

15. Горбунова Э.М., Кабыченко Н.В., Кочарян Г.Г., Павлов Д.В., Свинцов И.С. Исследование динамики подземных вод под воздействием внешних факторов // Проблемы взаимодействующих геосфер. Сб. научных трудов ИДГ РАН. М.: ГЕОС. 2009. С. 232-244.

16. Горбунова Э.М., Спивак A.A. Изменение режима подземных вод при подземных ядерных взрывах // Геоэкология. 1997. № 6. С.29-37.

17. Горелъчик В.И., Сторчеус A.B. Глубокие длиннопериодные землетрясения под Ключевским вулканом, Камчатка // Геодинамика и вулканизм Курило-Камчатской островодужной системы. Петропавловск-Камчатский. 2001. С. 373-389.

18. Домбровский П.И. Действие упругих колебаний на вязкость жидкостей. Дис. канд. тех. наук. М. 1949. 148 С.

19. Дыбленко В.П., Камалое Р.Н., Шариффулин Р.Я., Туфанов И.А. Повышение продуктивности и реанимация скважин с применением виброволнового воздействия. 2000 г. 381 С.

20. Кабыченко Н.В. Оценка фазового сдвига между приливной деформацией и вариациями уровня воды в скважине // Локальные и глобальные проявления воздействий на геосферы. Сборник научных трудов ИДГ РАН. М.: ГЕОС. 2008. С.62-72.

21. Кирюхмн A.B., Лесных M Д., Поляков А.Ю., Естественный гидродинамический режим мутновского геотермального резервуара и его связь с сейсмической активностью // Вулканология и сейсмология. 2002. №1. С.51-60.

22. Киссин КГ. Возможный механизм вибрационных эффектов и виброчувствительности насыщенной среды // В сб. Физические принципы сейсмического метода. Нетрадиционная геофизика. М.: 1991. С.210-221.

23. Кишкина С.Б., Коновалов Д.В. Организация наклономерных наблюдений в геофизической обсерватории «Михнево» // Физические поля и динамика взаимодействующих геосфер. Сборник научных трудов ИДГ РАН. М.: ГЕОС. 2007. С.286-289.

24. Копылова Г.Н., Болдина C.B. Гидрогеодинамические эффекты землетрясений в системе скважина-резервуар // Вестник КРАУНЦ, Серия Науки о Земле. 2006. № 5.

25. Копылова Г.Н. Изменения уровня воды в скважине Елизовская-1, Камчатка, вызванные сильными землетрясениями (по данным наблюдений в 1987-1998 гг.) // Вулканология и сейсмология. 2000. №6. С.1-14.

26. Копылова Г.Н., Серафимова Ю.К. Процессы подготовки сильных (М>6.6) землетрясений Камчатки 1987-1993 гг по данным многолетних комплексных наблюдений. // Вулканология и сейсмология. 2004. №1. С.55-61.

27. Копылова Г.Н. Эффекты сейсмичности в режиме подземных вод (на примере Камчатского региона) // Автореф.дис. доктора геол.-мин. наук. -Петропавловск-Камчатский, 2010. 35 С.

28. Костюченко В.Н., Кочарян Г.Г., Свинцов КС. Способ волнового воздействия на нефтяную залежь // Патент РФ №2200833. 2003а, бюл. №6.

29. Костюченко В.Н., Кочарян Г.Г., Свинцов КС. Устройство для многократного создания сейсмических волн в массиве горных пород // Патент РФ №2199660. 20036, бюл. №6.

30. Кочарян Г.Г., Бенедик A.JI., Костюченко В.Н., Павлов Д.В., Перник Л.М., Свинцов КС. Опыт воздействия на трещиноватый коллектор низкоамплитудными сейсмическими колебаниями // Геоэкология. 2004. №4. С.367-377.

31. Кочарян Г.Г., Виноградов Е.А., Горбунова Э.М., Марков В.К, Марков Д.В., Перник U.M. Гидрогеологический отклик подземных коллекторов на сейсмические колебания // Физика Земли. 2011. №12, /в печати.

32. Кочарян Г.Г., Спивак A.A. Динамика деформирования блочных массивов горных пород. М.: Академкнига, 2003. 423 С.

33. Кузнецов В.В., Николаев A.B. Разработка физических основ вибросейсмического воздействия на нефтяную залежь // М.: ИФЗ. 1999, препринт.

34. Кузнецов О.Л., Ефимова С.А. Применение ультразвука в нефтяной промышленности. М.: Недра, 1983.

35. Кузнецов О.Л., Симкин Э.М. Преобразование и взаимодействие геофизических полей в литосфере. М.: Недра, 1990.

36. Курленя М.В., Сердюков C.B. Нелинейные эффекты при излучении и распространении вибросейсмических колебаний в массиве горных пород // ФТПРПИ. 1999а. № 2

37. Курленя М.В., Сердюков C.B. Определение области вибросейсмического воздействия на месторождение нефти с дневной поверхности // ФТПРПИ. 19996. №4. С. 3-11.

38. Кучумов Р.Я. Исследование механизма процесса вибровоздействия на пористую среду // ВНИИнефтеотдача. Уфа. 1989. Деп. в ВНИИОЭНГ 05.06.89. № 1733-нг 89.

39. Кучумов Р.Я., Кандаров P.A., Нургалеев Н.Х. Экспериментальная установка для исследования воздействия виброударных волн на проницаемость искусственного керна // Тр.ин-та УНИ. 1972. Вып.8. С.118-121.

40. Кучумов Р.Я. Применение метода вибровоздействия в нефтедобыче. Уфа: Башкирское кн. изд., 1988. 111 С.

41. Кучумов Р.Я., Шагиев Р.Г. Исследование влияния виброударных волн на проницаемость искусственного керна // Тр.ин-та УНИ. 1974. Вып. 17. С.44-46.

42. Лугинец А.И. Электрогидравлические вибраторы для возбуждения упругих колебаний в сейсморазведке. М.: Обзор ВИЭМС. 1981. 54 С.

43. Любушин A.A. Анализ данных систем геофизического и экологического мониторинга. М.: Наука, 2007. 228 С.

44. Мельхиор П. Земные приливы. М.: Мир, 1968. 482 С.

45. Нетлетон М. Детонация в газах. М.: Мир. 1989. 278 С/

46. Николаев A.B. Эффект сейсмических воздействий на залежи нефти и подземных вод// Сейсмическое вибровоздействие на нефтяную залежь. М.:ИФЗ РАН, 1993. С. 7-13.

47. Николаевский В.Н. Геомеханика и флюидодинамика // М.: Недра, 1996, 447 С.

48. Николаевский В.Н. Механизм вибровоздействия на нефтеотдачу месторождений и доминантные частоты.// ДАН. 1989. Т.307. №3.

49. ОсикаД.Г. Флюидный режим сейсмически активных областей. М.: Наука, 1981.204 С.

50. Осипов В.И., Соколов В.Н., Еремеев В.В. Глинистые покрышки нефтяных и газовых месторождений. М.: Наука. 2001. 238 С.

51. Петров H.A., Кореняко A.B., Давыдова H.H., Комлева С.Ф. Обработка бурового раствора при бурении скважин с горизонтальным окончанием // Нефтегазовое дело, 2007, http://www.ogbus.ru/

52. Ружич В.В. Зависимости между параметрами разрывных нарушений и их практическое применение // Механизмы формирования тектонических структур Восточной Сибири. Новосибирск: Наука, 1977. С. 41-48.

53. Ружич В.В., Медведев В.Я., Иванова JI.A. Залечивание сейсмогенных разрывов и повторяемость землетрясений // Сейсмичность Байкальского рифта (прогностические аспекты). Новосибирск: Наука, 1990. С. 44-50.

54. Ружич В.В., Псахъе С.Г., Черных E.H., Федеряев О.В., Димаки A.B., Тирских Д. С. Влияние виброимпульсных воздействий на активность смещений в трещинах горного массива // Физическая мезомеханика 10, 1 (2007). С. 19-24.

55. Ружич В.В., Трусков В.А, Черных E.H., Смексшин О.П. Современные движения в зонах разломов Прибайкалья и механизмы их инициирования //Геология и геофизика, 1999, т.40, №3. С.360-372.

56. Садовский М.А., Абасов М.Т., Николаев A.B. Перспективы вибрационного воздействия на нефтяную залежь с целью повышения нефтеотдачи // Вестник АН СССР. 1986. №9.

57. Свинцов И.С. Разработка метода возбуждения сейсмических волн в массиве горных пород газовым взрывом в скважине. Дис. канд. тех. наук. М. 2006. 134 С.

58. Сердюков C.B., Кривопуцкий B.C., Гамзатов С.М. Исследования сейсмических и акустических полей при низкочастотном вибрационном воздействии на нефтяной пласт. Новосибирск, 1991. Препр. ИГД СО АН СССР, № 43.

59. Сердюков C.B. Экспериментальное обоснование вибросейсмической технологии добычи нефти // Дисс.докт.техн.наук Новосибирск. ИГД СО РАН. 2001.

60. Симонов Б.Ф., Сердюков C.B., Передников E.H. Результаты опытно-промысловых работ по повышению нефтеотдачи вибросейсмическим методом // Нефтяное хозяйство. 1996. №3.

61. Симонов Б.Ф., Чередников E.H., Сердюков C.B. и др. Технология вибросейсмического воздействия на нефтяные пласты с земной поверхности (ВСВ) для повышения нефтеотдачи пластов // Нефтяное хозяйство. 1998. № 4.

62. Сургучев М.Л., Кузнецов О.Л., Симкин Э.М. Гидродинамическое, акустическое, тепловое циклическое воздействие на нефтяные пласты. М.: Недра, 1975.

63. Токарев П.И. Рой землетрясений вулкана Шивелуч в мае 1964 г. // Бюлл. вулканол. станций. 1964. № 38. С. 41-44.

64. Уайт Дж.Э. Возбуждение и распространение сейсмических волн. Пер. с англ. О.В. Павловой и C.B. Гольдина. Редактор пер. H.H. Пузырев. М.: Недра, 1986. 261 С.74. системы. ИВГиГ ДВО РАН. Петропавловск- Камчатский. 2001. С. 373379.

65. Чичинин КС. Вибрационное излучение сейсмических волн. М.: «Недра», 1984.223 С.

66. Щелкачев В.Н., Лапук Б.Б. Подземная гидравлика. M.-JL: Гостехиздат, 1949. 523 С.

67. Aki К., Koyanagi R., Deep volcanic tremor and magma ascent mechanism under Kilauea, Hawaii, J.Geophys.Res.,86, P.7095-7109, 1981.

68. Ashour, A. A., Few, C.H., 1996. A study of the fracture impedance method. 47th Annual CIM Petroleum Society Technical Meeting, Calgary, Canada, 13 pp.

69. Вате D., Fehler M. Observations of long period earthquakes accompanying hydraulic fracturing // Geophys. Res. Let., Vol. 13, No. 1, P. 149-152, 1986.

70. Beresnev I.A., Johnson P.A. Elastic-wave stimulation of oil production: A rewiew of methods and results. Geophysics, vol.59, №6 (June 1994); P. 10001017.

71. Biot M. A. (1941) General theory of three-dimensional consolidation. Journal of Applied Physics 12: P. 155-164.

72. Biot M.A. (1956a) Theory of propagation of elastic waves in fluidsaturated porous solid. I: Low-frequency range. Journal of the Acoustical society of America 28: 168-178. Earthquake Hydrology 315.

73. Biot M.A. (1956b) Theory of propagation of elastic waves in fluidsaturated porous solid. I: Higher frequency range. Journal of the Acoustical Society of America 28: P.179-191.

74. Bower, D. R., Heaton K. C., Response of an aquifer near Ottawa to tidal forcing and the Alaskan earthquake of 1964 // Can. J. Earth Sci. 1978. V. 15. P. 331-340.

75. Brodsky, E. E., and Prejean S. G. (2005), New constraints on mechanisms of remotely triggered seismicity at Long Valley Caldera, J. Geophys. Res., 110, B04302, doi: 10.1029/2004JB003211.

76. Brodsky E., Roeloffs E, Woodcock D, Gall I, Manga M . A mechanism for sustained ground water pressure changes induced by distant earthquakes // J. Geophys. Res. 2003. V. 108. P. 2390-2400.

77. Chen Liu, Ming-Wey Huang and Yi-Ben Tsai. Water Level Fluctuations Induced by Ground Motions of Local and Teleseismic Earthquakes at Two Wells in Hualien, Eastern Taiwan // TAO, Vol. 17, No. 2, P.371-389, June 2006.

78. Ckeng C.H., Toksoz M.N. Elastic wave propagation in a fluid-filled borehole and synthetic acoustic logs. Geophysics. Vol. 46. No. 7 (July 1981): P. 10421053.

79. Ckouet B.A. Dynamics of a fluid-driven crack in three dimensions by the finite difference method // J.Geophys.Res. 1986. V.91. P.13967-13993.

80. Ckouet B.A. Long-period volcano seismicity: its source and use in eruption forecasting//Nature. 1996. V. 380. P. 309-316.

81. Coble, R. (1965), Effects of the Alaskan earthquake of March 27, 1964, on groundwater in Iowa, Proc. Iowa Acad. Sci., 72, 323- 332.

82. Cooper, H. H., Bredekoeft J.D., Papdopulos I. S., and Bennett R. R., The response of well-aquifer systems to seismic waves, J. Geophys. Res., 1965, vol. 70, P. 3915-3926.

83. Coussot, P. (1995), Structural similarity and transition from Newtonian to non-Newtonian behavior for clay-water suspensions, Phys. Rev. Lett., 74, P. 39713974.

84. Doan M.L.,Cornet F.H. Small pressure drop triggered near a fault by small teleseismic waves // Earth and Planetary Science Letters 2007 V.258 N 1-2 P.207-218.

85. Duhon, R. D., 1964, An investigation of the effect of ultrasonic energy on the flow of fluids in porous media: Ph.D. thesis, Univ. of Oklahoma.

86. Elkhoury, J.E., Brodsky, E.E. and D. Agnew, Seismic waves increase permeability, Nature, 2006, vol. 441, P. 1135-1138.

87. Ferrazzini V., Aki K. Slow waves trapped in a fluid-filled infinite crack: implication for volcanic tremor // J. Geophys.Res. 1987. V.92. P.9215-9225.

88. Ferrazzini V., Chouet B.A., Fehler M., and Aki K. Quantitative analysis of long-period events recorded during hydrofracture experiments at Fenton Hill, New Mexico // Journal of Geophysical Research. 1990. V.95. P.21871-21884.

89. Freed A.M. 2005 Earthquake triggering by static, dynamic, and postseismic stress transfer // Ann. Rev. Earth Planet. Sci., 33, P.335-367.

90. Gomberg J., Felzer K., Brodsky E. Earthquake Dynamic Triggering and Ground Motion Scaling //.Proc. of 4th International Workshop on Statistical Seismology.9-13 January, 2006, Kanagawa, Japan. P. 45-51.

91. Gorokhovich Y (2005) Abandonment of Minoan palaces on Crete in relation to the earthquake induced changes in groundwater supply // Journal of Archeological Science, 32: 217-222.

92. Grecksch G., Roth F., Kumpel H.-J. Coseismic well-level changes due to the 1992 Roermond earthquake compared to static deformation of half-space solutions // Geophys.J.Int. 1999. V. 138. P. 470-478.

93. Gudmundsson A. (2000) Active fault zones and groundwater flow. Geophysical Research Letters 27: 2993-2996.

94. Henry F., Characterization of borehole fractures by the body and interface waves, PhD thesis. Section of Applied Geophysics, Faculty of Civil Engineering and Geotechnology, Delft University of Technology, Delft, The Netherlands. 2005.

95. Hill D. P., et al. (1993), Seismicity remotely triggered by the magnitude 7.3 Landers, California, earthquake, Science, 260, 1617- 1623.

96. Hill, D.P., Prejean S.G 2006 Dynamic triggering // Treatise on Geophysics, Vol. 4: Earthquake Seismology, 8. pp. 1-52, ed. G. Schubert, El Sevier.

97. Hsieh P.A., Bredehoeft J.D. Determination of Aquifer transmissivity from earth tide analysis // Water Resources Res., Vol.23, No. 10, p. 1824-1832, October 1987.

98. Jacob, C.E., On the flow of water in an elastic artesian aquifer, Trans. Am. Geophys. Union, part 2, 574-586, 1940.

99. Jeffreys, Harold, The Earth, 339 pp., Macmillan Company, New York, 1929

100. Johnson P., Jia X., Gomberg J. The Role of Nonlinear Dynamics in Dynamic Earthquake Triggering // J. Geophys. Res. 2007.

101. Jonsson S, Segall P, Pedersen R, and Bjornsson G., (2003) Postearthquake ground movements correlated to pore-pressure transients. Nature 424: 179— 183. Earthquake Hydrology 301.

102. Kamo K., Furuzawa T., Akamatsu J., Some natures of volcanic micro-tremors at the Sakurajima volcano, Bull.Volcanol.Soc.Jpn., 22, 41-58, 1977.

103. Kanamori H., Brodsky E. The physics of earthquakes // Rep. Prog. Phys. 2004. V. 67. P. 1429-1496.

104. Kessler, J., Hunt J. Dissolved and colloidal contaminant transport in a partially clogged fracture // Water resources research, 1994. V. 30, N. 4. P. 1195-1206.

105. King C.-Y., Asuma S., Igarashi G., Ohno M., Saito H., Wakita H. Earthquake-related water-level changes at closely clustered wells in Tono, central Japan // J. Geophys. Res., 1999. V. 104. N. B6. P. 13073-13082.

106. Komar, C. A., 1967, Effects of ultrasonics on Appalachian paraffin: Petr. Eng., 39, 60-61.

107. Kubotera A., Volcanic tremors at Aso volcano, in Physical Volcanology, edited by L. Civetta, P.Gasparini, G.Luongo and A.Rapolla, pp.29-47, Elsevier, Amsterdam, 1974.

108. Kunugi Takashi and Fukao Yoshio, Underdamped responses of a well to nearby swarm earthquakes off the coast of Ito City, central Japan, 1995/ Journal of geophysical research, vol.105, No.B4, pp 7805-7818, April 10, 2000.

109. Lawson A.C. (1908) The California Earthquake of April 18, 1906. Report of the state earthquake investigation commission, vol. 1, Carnegie Institution of Washington, Washington, DC.

110. Linde A.T., Sacks I.S., Johnston M.J.S., Hill D.P., and Bilham R.G. (1994) Increased pressure from rising bubles as a mechanism for remotely triggered seismicity. Nature 371: 408-410.

111. Lombard, D.B.; Carpenter, H.C. (1967). "Recovering Oil by Retorting a Nuclear Chimney in Oil Shale". Journal of Petroleum Technology (Society of Petroleum Engineers) (19): 727-734.

112. Lowell, R., P. VanCappellen, and L. Germanovich, Silica precipitation in fractures and the evolution of permeability in hydrothermal upflow zones, Science, 260, 192- 194,1993.

113. Manga, M., and Brodsky E. E. (2006), Seismic triggering of eruptions in the far field: Volcanoes and geysers, Annu. Rev. Earth Planet. Sci., 34, 263-291.

114. Manga, M., C.-Y. Wang. Earthquake hydrology // Treatise on Geophysics, 2007. V. 2. P.p.293-320.

115. Matsumoto N (1992) Regression analysis for anomalous changes of ground water level due to earthquakes // Geophys. Res. Lett., V.19. P.p. 1192-1196.

116. Nosov, V. A., 1965, Soviet progress in applied ultrasonics, Vol. 2: Ultrasonics in the chemical industry: Consultants Bureau, New York.

117. Paillet F.L. and White J.E. (1982) Acoustic modes of propagation in the borehole and their relationship to rock properties, Geophysics, V47 N8, 12151228.

118. Roeloffs E.A. Persistent water changes in a well near Parkfield, California, due to local and distant earthquakes // J. Geophys. Res. 1998. V. 103. P. 869-889.

119. Sassa K., Volcanic micro-tremors and eruption-earthquakes, Mem.Coll.Sci.Univ.Kyoto, Ser.A, 18, 255-293, 1935.

120. Shimozuru D., Kamo K. and Kinoshita W.T., Volcanic tremor of Kilauea volcano, Hawaii, during July-December 1963, Bull. Earthquake Res. Inst. Univ. Tokyo, 44, 1093-1133, 1966.

121. Sil S., Freymueller J.T. 2006.Well water level changes in Fairbanks, Alaska, due to the great Sumatra-Andaman earthquake. Earth Planets Space 58. P. 181184.

122. Simkin, E. M., andSurguchev, M. L., 1991, Advanced vibroseismic techniques for water flooded reservoir stimulation. Mechanism and field results: Proc. 6th Europ. Symp. on Improved Oil Recovery (Stavanger, Norway), 1, Book 1: 233-241.

123. Waller RM (1966) Effects of the March 1964 Alaska earthquake on the hydrology of south-central Alaska. USGS Professional Paper 544A, pp 28.

124. Wang H.F. (2000) Theory of Linear Poroelasticity, 287 pp. Princeton, NJ: Princeton University Press.

125. Wang, C.-Y. (2007), Liquefaction beyond the near field, Seismol. Res. Lett., 78,512-517.

126. Ward, D.C., Atkinson, C.H., Watkins, J.W. Project Gasbuggy A Nuclear Fracturing Experiment // Journal of Petroleum Technology Vol.18. No.2 pp.139-145, 1966.

127. White Randall A., Precursory Deep Long-Period Earthquakes at Mount Pinatubo: Spatio-Temporal Link to a Basalt Trigger, in: Newhall, Christopher G. and Punongbayan, Raymundo S., Fire and Mud: Eruptions and Lahars of

128. Mount Pinatubo, Philippines, Philippine Institute of Volcanology and Seismology, Quezon City and University of Washington Press, Seattle and London, 1996. P.307-327.

129. Wibberley C., Skimamoto T. Internal Structure and permeability of major strike-slip fault: the median tectonic line in Mie prefecture, southwest Japan // Journ. of Structural Geology. 2003. v.25. P. 59-78.

Информация о работе

Виноградов, Евгений Александрович
кандидата физико-математических наук
Москва, 2011
ВАК 25.00.10

Диссертация

Реакция геофлюидных систем на сейсмическое воздействие - тема диссертации по наукам о земле, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы