2025年4月3日 16:48 星期四
首页 > 过刊浏览>2021年第37卷第4期 >749-766
PDF HTML阅读 XML下载 导出引用 引用提醒
新疆呼图壁地下储气库断层气体地球化学特征研究
CSTR:
[cstr]
作者:
中图分类号:

P315

基金项目:

国家重点研发计划(2019YFC1509203)、中国地震局地壳应力研究所中央级公益性科研院所基本科研业务专项(ZDJ2017-27)和中国大陆综合地球物理场观测仪器研发专项(J2218827)共同资助


Geochemical Characteristics of Soil Gas along Faults in Hutubi Underground Gas Storage, Xinjiang
Author:
  • 摘要
    • | |
  • 访问统计
    • |
  • 参考文献 [51]
    • |
  • 相似文献 [20]
    • | | |
  • 文章评论
    摘要:

    Rn、CO2、Hg、H2等断层气体被广泛应用于断层活动性以及断层结构特征的研究。当前，研究介质中压力变化与断层气间的关系是断层气映震研究的主要技术方法之一。新疆呼图壁地下储气库自建成以来，每年以周期性循环“注入/采出”模式运行，该运行模式带来的储气库气压变化会影响周围地区的地震活动。同时，这一定期加压存储与减压释放气体的过程为研究应力变化引起的断层气变化提供了天然的实验场。通过对呼图壁储气库开展断层气定期流动测量以及定点连续观测，获取反复加载、卸载气体过程中储气库及周边区域断层气体Rn、CO2、Hg、H2浓度的变化特征，在储气库区域内观测到明显的Hg、H2浓度高值现象，其最大值分别为190ng/m3和725.40ppm，且其空间分布特征表现为在储气库加压存储过程中，储气库区域内注采井附近的气体浓度高于储气库区域外；此外，长期连续观测结果表明，断层气H2与储气库的压力变化存在一定的关系，H2对储气库内压力变化的响应更为灵敏。对呼图壁储气库应力变化引起的断层气变化特征进行分析，可以认识不同应力状态下断层气变化特征，为地震台站勘选与建设、震情跟踪以及异常落实等提供地球化学科技支撑。

    Abstract:

    Earthquakes activities can cause the release of underground gas. Soil gases along faults such as radon, carbon dioxide, mercury and hydrogen are widely used in the study of fault activity and the characteristics of fault structure. At present, a great attention has been paid to study the relationship between pressure changes in the medium and gas along fault in studying fault gas reflection. Since the completion of Xinjiang Hutubi Underground Gas Storage, it has been operating in a cyclical "injection/production" mode every year. The gas storage pressure changes caused by such operation mode will have an impact on the seismic activity in the surrounding areas. At the same time of concerning the production and life safety of surrounding residents, this process of regular pressurized storage and decompression of gas release provides a natural testing ground for studying fault gas changes caused by stress changes. In this paper we carried out periodic fault gas measurement and continuous monitoring of fault gas at fixed points in Hutubi gas storage to obtain the fault gas Rn, CO2, Hg, H2 of the gas storage and the surrounding area during the repeated loading and unloading of the gas storage. Relatively high concentrations of Hg and H2 are observed in the gas storage area, with the maximum values of 190ng/m3 and 725.40ppm respectively. In terms of spatial distribution characteristics during the process of pressurized storage in the gas storage, the gas concentration near the injection and production wells in the gas storage area is higher than that outside the gas storage area. In addition, the long-term continuous observation results show that the H2 has a certain relationship with the pressure change of the gas storage, and has a certain effect on the gas storage, which suggests that the H2 response to changes in internal pressure is more sensitive. Our results show that analyzing the characteristics of gas changes caused by stress changes in Hutubi gas storage can provide geochemical scientific and technological support to help the survey and selection, construction, earthquake situation tracking and anomaly implementation of seismic stations.

    参考文献
    [1] 曹锡秋, 2013. 新疆某地衰竭气藏地下储气库地应力特征研究. 博士学位论文. 北京: 中国地质大学(北京).
    [2] 车用太, 刘耀炜, 何钄, 2015. 断层带土壤气中H2观测——探索地震短临预报的新途径. 地震, 35(4): 1~10.
    [3] 车用太, 鱼金子, 张培仁, 等, 2002. H2与He的映震灵敏性及其干扰初析. 地震, 22(2): 94~103.
    [4] 陈立春, 2012. 北天山乌鲁木齐转换区构造系晚第四纪活动性. 国际地震动态, (10): 43~45.
    [5] 邓起东, 冯先岳, 张培震, 等, 1999. 乌鲁木齐山前坳陷逆断裂-褶皱带及其形成机制. 地学前缘, 6(4): 191~201.
    [6] 邓起东, 冯先岳, 张培震, 等, 2000. 天山活动构造. 北京: 地震出版社, 199~213.
    [7] 杜建国, 康春丽, 2000. 强地震前兆异常特征与深部流体作用探讨. 地震, 20(3): 95~101.
    [8] 杜乐天, 2005. 地球排气作用的重大意义及研究进展. 地质论评, 51(2): 174~180.
    [9] 范雪芳, 张磊, 李自红, 等, 2016. 断裂带土壤气高精度氢异常分析. 地震地质, 38(2): 303~315.
    [10] 方伟, 阿卜杜拉塔伊尔·亚森, 李瑞, 等, 2017. 呼图壁储气库地表形变监测数据分析. 内陆地震, 31(1): 9~16.
    [11] 郭召杰, 吴朝东, 张志诚, 等, 2011. 准噶尔盆地南缘构造控藏作用及大型油气藏勘探方向浅析. 高校地质学报, 17(2): 185~195.
    [12] 蒋雨函, 2020. 呼图壁地下储气库土壤气地球化学特征研究. 硕士学位论文. 北京: 中国地震局地壳应力研究所.
    [13] 康春丽, 杜建国, 1999a. 汞的地球化学特征及其映震效能. 地质地球化学, 27(1): 79~84.
    [14] 康春丽, 杜建国, 李圣强, 1999b. 中强地震活动中汞的异常特征. 地震, 19(4): 352~358.
    [15] 康竹林, 1997. 准噶尔盆地南缘油气勘探前景. 中国石油勘探, (4): 31~34, 6.
    [16] 李杰, 李瑞, 王晓强, 等, 2016. 呼图壁地下储气库部分区域地表垂直形变机理研究. 中国地震, 32(2): 407~416.
    [17] 李营, 杜建国, 王富宽, 等, 2009. 延怀盆地土壤气体地球化学特征. 地震学报, 31(1): 82~91.
    [18] 刘耀炜, 陈华静, 车用太, 2006. 我国地震地下流体观测研究40年发展与展望. 国际地震动态, (7): 3~12.
    [19] 刘耀炜, 任宏微, 张磊, 等, 2015. 鲁甸6.5级地震地下流体典型异常与前兆机理分析. 地震地质, 37(1): 307~318.
    [20] 刘志成, 2015. 新疆某地下储气库注采周期地表形变监测与数值模拟研究. 硕士学位论文. 乌鲁木齐: 新疆大学.
    [21] 孙小龙, 邵志刚, 司学芸, 等, 2017. 断层带土壤氢气浓度测量及其影响因素. 大地测量与地球动力学, 37(4): 436~440.
    [22] 孙小龙, 王广才, 邵志刚, 等, 2016. 海原断裂带土壤气与地下水地球化学特征研究. 地学前缘, 23(3): 140~150.
    [23] 田孝茹, 卓勤功, 张健, 等, 2017. 准噶尔盆地南缘吐谷鲁群盖层评价及对下组合油气成藏的意义. 石油与天然气地质, 38(2): 334~344.
    [24] 王成虎, 高桂云, 贾晋, 等, 2020. H储气库注采诱发应力场及断层滑动趋势变化. 天然气工业, 40(10): 76~85.
    [25] 汪成民, 李宣瑚, 1991. 我国断层气测量在地震科学研究中的应用现状. 中国地震, 7(2): 19~30.
    [26] 王迪晋, 李瑜, 聂兆生, 等, 2016. 呼图壁地下储气库地表盖层变形的GPS研究. 中国地震, 32(2): 397~406.
    [27] 王芳, 2017. 利用背景噪声研究新疆呼图壁储气库周边浅层介质结构及其变化. 博士学位论文. 北京: 中国地震局地球物理研究所.
    [28] 仵宗涛, 王亚东, 刘兴旺, 等, 2017. 呼图壁凝析气田构造控藏过程讨论. 地质找矿论丛, 32(3): 403~408.
    [29] 杨竹转, 邓志辉, 刘成龙, 等, 2008. 2000—2006年怀来CO2变化特征分析. 西北地震学报, 30(3): 288~292.
    [30] 张冠亚, 周晓成, 李营, 等, 2015. 怀安盆地北缘断裂东段土壤气体地球化学特征. 地震, 35(3): 113~122.
    [31] 张磊, 2016. 汶川地震断裂带汞的地球化学特征. 国际地震动态, (2): 46~47.
    [32] 张磊, 高小其, 包创, 等, 2018. 呼图壁地下储气库构造气体地球化学特征. 地震地质, 40(5): 1059~1071.
    [33] 张磊, 刘耀炜, 包创, 等, 2019. 川西冕宁断层土壤气特征. 环境化学, 38(4): 777~783.
    [34] 张卓然, 魏斌, 申宗航, 等, 2020. 2016年度呼图壁地下天然储气库对周缘微地震活动性的影响. 地球物理学报, 63(9): 3387~3397.
    [35] 王泽根, 窦可璞, 杨莹辉, 2020. 呼图壁地下储气库地表形变模式与机理研究. 西南石油大学学报(自然科学版): 1~12.
    [36] 赵红丽, 刘春国, 2006. 地震地下流体前兆数据库系统中的数据接收技术. 见: 第二十三届中国数据库学术会议. 广州: 中国计算机学会, 228~231.
    [37] 周晓成, 柴炽章, 雷启云, 等, 2013. 银川隐伏断层带土壤气中H2的地球化学特征. 物探与化探, 37(1): 147~149.
    [38] 晏锐, 田雷, 王广才, 等, 2018. 2008年汶川8.0级地震前地下流体异常回顾与统计特征分析. 地球物理学报, 61(5): 1907~1921.
    [39] Annunziatellis A, Beaubien S E, Bigi S, et al, 2008. Gas migration along fault systems and through the vadose zone in the Latera caldera(central Italy): Implications for CO2 geological storage. Int J Greenhouse Gas Control, 2(3): 353~372.
    [40] Burchfiel B C, Brown E T, Deng Q D, et al, 1999. Crustal shortening on the margins of the Tien Shan, Xinjiang, China. Int Geol Rev, 41(8): 665~700.
    [41] Chiodini G, Caliro S, Cardellini C, et al, 2011. Geochemical evidence for and characterization of CO2 rich gas sources in the epicentral area of the Abruzzo 2009 earthquakes. Earth Planet Sci Lett, 304(3~4): 389~398.
    [42] Ciotoli G, Lombardi S, Annunziatellis A, 2007. Geostatistical analysis of soil gas data in a high seismic intermontane basin: Fucino Plain, central Italy. J Geophys Res, 112(B5): B05407.
    [43] Gan W, Frohlich C, 2013. Gas injection may have triggered earthquakes in the Cogdell oil field, Texas. Proc Natl Acad Sci USA, 110(47): 18786~18791.
    [44] King C Y, 1986. Gas geochemistry applied to earthquake prediction: An overview. J Geophys Res: Solid Earth, 91(B12): 12269~12281.
    [45] Li Y, Du J, Wang X, et al, 2013. Spatial Variations of Soil Gas Geochemistry in the Tangshan Area of Northern China. Terr Atmos Ocean Sci, 24(3): 323~332.
    [46] Shapiro S A, Dinske C, Kummerow J, 2007. Probability of a given-magnitude earthquake induced by a fluid injection. Geophys Res Lett, 34(22): L22314.
    [47] Sun X L, Yang P T, Xiang Y, et al, 2018. Across-fault distributions of radon concentrations in soil gas for different tectonic environments. Geosci J, 22(2): 227~239.
    [48] Yang Y, Li Y, Guan Z J, et al, 2018. Correlations between the radon concentrations in soil gas and the activity of the Anninghe and the Zemuhe faults in Sichuan, southwestern of China. Appl Geochem, 89: 23~33.
    [49] Zhang L, Liu Y W, Guo L S, et al, 2014. Isotope geochemistry of mercury and its relation to earthquake in the Wenchuan Earthquake Fault Scientific Drilling Project Hole-1(WFSD-1). Tectonophysics, 619~620: 79~85.
    [50] Zhou X C, Du J G, Chen Z, et al, 2010. Geochemistry of soil gas in the seismic fault zone produced by the Wenchuan MS8.0 earthquake, southwestern China. Geochem Trans, 11: 5.
    [51] Zhou X C, Chen Z, Cui Y J, 2016. Environmental impact of CO2, Rn, Hg degassing from the rupture zones produced by Wenchuan MS8.0 earthquake in western Sichuan, China. Environ Geochem Health, 38(5): 1067~1082.
    引证文献
    网友评论
    网友评论
    分享到微博
    发 布
引用本文

蒋雨函,高小其,张磊,许秋龙,汪成国,陈其峰,范雪芳.新疆呼图壁地下储气库断层气体地球化学特征研究[J].中国地震,2021,37(4):749-766

复制
分享
文章指标
  • 点击次数:845
  • 下载次数: 1180
  • HTML阅读次数: 467
  • 引用次数: 0
历史
  • 收稿日期:2021-02-19
  • 最后修改日期:2021-06-08
  • 在线发布日期: 2022-01-24
文章二维码
您是第2855553位访问者
中国地震 ® 2025 版权所有
技术支持：北京勤云科技发展有限公司
请使用 Firefox、Chrome、IE10、IE11、360极速模式、搜狗极速模式、QQ极速模式等浏览器，其他浏览器不建议使用!