地下流体注采诱发地震综述及对深部高温岩体地热开发的影响

摘要

大规模地下流体注采常诱发微地震,甚至是地面破坏性地震。为探讨多类型流体注采工程诱发地震发育位置、诱震时间、影响范围及触发机制,本文系统综述4类典型的流体注采工程(废水深井注入、二氧化碳地质封存、油气开采、深层地热能开发)诱发地震事件的案例;并重点针对深部地热能开发,总结诱发的最大地震震级的确定方法,以及降低诱发地震风险面临的挑战等。结果表明:中国的深部高温地热资源开发潜力巨大,可利用多种观测手段(震法、电法、磁法等)获取多尺度地球物理信息,并利用室内试验和数值模拟相结合的方法,逐渐认识诱发地震主要因素和地震发育位置及大小的对应关系;可利用断层和隐伏断层识别技术或微地震监测技术等降低深部高温岩体地热增强系统(enhanced geothermal system,EGS)工程中诱发破坏性地震的风险;在注采井的高效连通控制技术方面,可开发复合热储改造技术,即冷热水交替热刺激–化学腐蚀–水力压裂技术,并充分利用微震的监测解译数据,现场及时调整热储改造的方案。综上,需陆续通过开展一系列EGS示范工程,逐步攻克高温岩体开发关键技术,循序渐进地推进EGS工程安全高效地运行。

关键词

剪切应力 / 微地震 / 水力压裂 / 能量耗散 / 断层识别