呼图壁地下储气库三维时空变形与注采压力变化机理研究

The crustal deformation which was caused by injection and extraction GAS in the Underground gas storage take a good chance for studying tectonic movement and load action of up-crustal load question.In this paper,our study aim at the deformation of maximum underground gas storage of Hutubi in Xinjinag,impact rock of tectonic elastic deformation ,and research the active fault and place a premium on earthquake at the unbalanced rock. Therefore, based on deformation monitoring network of UGS, we take the mobile, continuous GPS technology, precise level , mobile gravity observation , get the 3D kinemactics Space-time picture of UGS which change the pressure with the injection and extraction . With the elastic and viscidiy elastic model helping ,using non-linearity 3D finity element it will develop numerical value and analysis by the gas well pressure , physical parameters ,local seismic and geology data, and so on.and confirm the realationship between deformation and dynam in this region,and the relationship between stress and strain under-load rock, finally, precisely measure the active characters and certain action of fault slip velocity in the underground crustal,and we hope provide a simple risk assessment and suggestions for managing UGS safely.

地下储气库随注采压力变化产生的地表变形为研究其构造运动和受控负荷作用下的载荷响应问题提供了绝佳的机会。本研究主要针对我国最大的新疆呼图壁地下储气库随注采压力不规则变化状况下，影响储层岩石受压状态变化造成的地下构造体弹性变形，同时对伴随产生的平衡失稳造成的储层围限断层活动及诱发地震进行精细研究。利用已建成的储气库区形变监测网为基础，采用流动GPS观测技术、精密水准测量、流动重力观测等技术，获取注采过程中随压力变化下储气库区地表的三维运动学时空序列图像，结合气井压力、物理参数及区域地震地质、地球物理资料，采用弹性和粘弹性模型，利用非线性三维有限元模拟开展储层内部变动的数值模拟与分析，以期确定该区域储层的形变力学关系，研究在受控负荷作用下储层内部的应力应变关系，同时精确测定地下断层滑动速率在储气库安全运行过程中的活动特征和稳定作用，为储气库安全运维提供风险评估依据。

依托基金课题，对呼图壁地下储气库三维时空变形与注采压力变化机理进行了深入研究，并对呼图壁地下储气库建立了全方位、高密度、高精度的地表及地下监测系统，对注采气引起的地表及地下介质响应进行了多期的精密水准、重力、GNSS观测（13期）和特征地区的GNSS连续观测，对可能影响研究成果的干扰因素进行了调查和定点采样，获取了大量的观测数据（累计观测数据2GB），为开展呼图壁地下储气库三维时空变形与注采压力变化机理研究提供了直接证据。.通过对呼图壁储气库地表垂直形变机理、重力变化及其影响因素分析、GNSS连续站一致性、GNSS流动站位移分析、INSAR形变监测与模拟等研究，区域地震构造、呼图壁储气库注采压力变化、地球物理等成果，获得了区域构造变动方式、断层运动状况、库区垂直、水平变形隆升、地壳物质密度改变随压力时间变化及构造背景场下的变化情况，揭示了呼图壁储气库地表变形模式、驱动机制和以及与储气腔体内部应力变化的关系。从而为进一步定量储气库边界围岩的稳定性与安全运维提供参考了依据，项目填补国内关于联合应用水准、重力、GPS获得高精度形变场和重力场用于约束地下储气库三维地质力学模拟的空白，为地下储气库安全运维监控提供参考；项目还分析了储气库围限断层的形变及应力应变状态，研究了局部小区域岩石断裂剪应力与抗剪强度的关系，为研究地震孕育与触发提供参考。项目的研制对呼图壁储气库安排运行、危险区排查提供了一定的科学基础，为自治区的经济建设和社会稳定起到了一定的保驾护航作用。