Прогноз землетрусів у рухомих поясах Землі за даними досліджень пластових тисків у природних резервуарах
In mobile seismo-dangerous layers of the Earth, the anomalously high bedded pressures in isolated collectors are considered as a consequence of the tectonic tensions manifestation in mountain rocks. It is possible to quantitatively determine the increase of tectonic tensions Δ σx,y and to make concl...
Збережено в:
| Дата: | 2007 |
|---|---|
| Автори: | , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Українська |
| Опубліковано: |
Видавничий дім "Академперіодика" НАН України
2007
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/2444 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Прогноз землетрусів у рухомих поясах Землі за даними досліджень пластових тисків у природних резервуарах / О.О. Орлов, М.І. Євдощук // Доп. НАН України. — 2007. — N 8. — С. 122-126. — Библиогр.: 12 назв. — укр. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1860127442119688192 |
|---|---|
| author | Орлов, О.О. Євдощук, М.І. |
| author_facet | Орлов, О.О. Євдощук, М.І. |
| citation_txt | Прогноз землетрусів у рухомих поясах Землі за даними досліджень пластових тисків у природних резервуарах / О.О. Орлов, М.І. Євдощук // Доп. НАН України. — 2007. — N 8. — С. 122-126. — Библиогр.: 12 назв. — укр. |
| collection | DSpace DC |
| description | In mobile seismo-dangerous layers of the Earth, the anomalously high bedded pressures in isolated collectors are considered as a consequence of the tectonic tensions manifestation in mountain rocks. It is possible to quantitatively determine the increase of tectonic tensions Δ σx,y and to make conclusions about approaching the seismo-dangerous situation by observing the increase of surplus layer pressures Δ P in the isolated natural reservoirs by solving the inverse task.
|
| first_indexed | 2025-12-07T17:42:05Z |
| format | Article |
| fulltext |
УДК 553.98.:551.24
© 2007
О.О. Орлов, М. I. Євдощук
Прогноз землетрусiв у рухомих поясах Землi за даними
дослiджень пластових тискiв у природних резервуарах
(Представлено академiком НАН України I. I. Чебаненком)
In mobile seismo-dangerous layers of the Earth, the anomalously high bedded pressures in
isolated collectors are considered as a consequence of the tectonic tensions manifestation in
mountain rocks. It is possible to quantitatively determine the increase of tectonic tensions
∆σx,y and to make conclusions about approaching the seismo-dangerous situation by observi-
ng the increase of surplus layer pressures ∆P in the isolated natural reservoirs by solving the
inverse task.
Згiдно загальноприйнятої точки зору [1, 2], землетруси — це стресове розвантаження тек-
тонiчних напруг у земнiй корi, якi нагромаджуються в нiй еволюцiйно в результатi дiї
тектонiчних процесiв.
Дотепер ще не iснувало методiв прогнозування точного часу початку землетрусiв i тому
всi iснуючi методи прогнозу землетрусiв (шляхом проведення спецiальних науково-дослiд-
них робiт, за допомогою конструкторських технiчних засобiв, а також передвiсникiв, що
побiчно вказують на наближення землетрусiв), є немовби доповнюючими один одного [1–5].
Серед методiв прогнозування землетрусiв особливе мiсце займає метод за даними сейс-
морозвiдки, оскiльки проходження в гiрських породах сейсмiчних хвиль залежать вiд зро-
стання в них тектонiчних напруг. Спостереження за швидкостями сейсмiчних хвиль, на-
приклад на геодинамiчних полiгонах у Середнiй Азiї, показали, що перед початком силь-
ного землетрусу швидкостi пружних хвиль стають аномальними. Причому в напружених
породах замiряють спiввiдношення поширення швидкостей поперечних (VS) i поздовжнiх
(VP ) хвиль у порiвняннi зi спiввiдношенням VP /VS в ненапружених породах [5–7].
Але сейсмiчний метод потребує постiйного протягом десяткiв рокiв проведення спецiаль-
них сейсморозвiдувальних робiт, шляхом постiйного провокування сейсмiчних хвиль у зем-
нiй корi штучними вибухами з послiдовною їх реєстрацiєю пересувними i стацiонарними
сейсмiчними станцiями, що проводяться, як правило, дуже рiдко. До теперiшнього часу
зазначенi дослiдження проводили сезонно або коли iншi передвiсники починають свiдчити
про наближення землетрусiв. Причому охопити сейсмiчними дослiдженнями великi тери-
торiї з певною густиною штучних вибухiв практично неможливо.
Сейсморозвiдка дозволяє визначити тектонiчнi напруги в масивах гiрських порiд у роз-
мiрностях за швидкостями поширення сейсмiчних хвиль, тобто в побiчних розмiрностях,
в той час як тектонiчнi напруги мають розмiрностi в паскалях.
Запропонований метод прогнозування землетрусiв базується на реєстрацiї пiдвищення
величин пластових тискiв в окремих iзольованих природних резервуарах в часi, яке є реак-
цiєю на зростання тектонiчних напруг в гiрських породах.
В глибоких свердловинах завжди в перiод землетрусiв спостерiгається пiдвищення рiвня
рiдини, що зумовлено збiльшенням пластового тиску в природному резервуарi. В нафто-
вих родовищах пiсля землетрусiв також спостерiгається пiдвищення дебiтiв свердловин.
122 ISSN 1025-6415 Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine, 2007, №8
Встановлено також пiдвищення пластових тискiв у покладах вуглеводнiв безпосередньо за-
мiрами пластовими манометрами i дебiтомiрами [8, 9].
На Старунському нафтовому родовищi Внутрiшньої зони Передкарпатського прогину
(навколо старих вже закритих свердловин) вiдзначається активiзацiя водонафтогазових
грифонiв пiсля землетрусу 4 березня 1977 р., що було пов’язано з пiдвищенням пластового
тиску в цьому природному резервуарi.
В осадовiй товщi земної кори iснують напруги вертикального напряму, якi зумовленi
геостатичним тиском вищезалягаючих гiрських порiд (pгеос). Вертикально напрямленi на-
пруги вираховуються за формулою pгеос = ρgH, де H — глибина залягання природного
резервуару, м; ρ — середнє значення густини гiрських порiд, кг/м3; g — прискорення вiль-
ного падiння тiла (9,81 м/с2).
Дослiдженнями доведено, що крiм вертикальних напруг у земнiй корi повсюдно iснують
тектонiчнi напруги iз горизонтальним напрямом (σx,y).
Iнструментальнi замiри σx,y пов’язанi з великими труднощами: дуже складно визначи-
ти коефiцiєнти Юнга i Пуассона, що пов’язанi з неоднорiднiстю гiрських порiд за лiтоло-
гiєю та змiною їх елементiв залягання. Тому ми використовуємо спосiб визначення σx,y за
даними величин пластових тискiв в iзольованих флюїдоносних колекторах типу лiнз або
в колекторах, якi екрануються тектонiчними порушеннями. Пiдвищення пластового тиску
в iзольованому колекторi знаходиться в прямiй залежностi вiд дiючої тектонiчної напруги
на колектор [10].
Суть визначення σx,y в iзольованому колекторi, а також його збiльшення, тобто величи-
ни ∆σx,y, полягає в такому: якщо флюїдоносний колектор iзольований (тобто є природним
резервуаром, обмеженим з усiх бокiв непроникними породами), то прирощення пластового
тиску ∆p залежить вiд збiльшення тектонiчної напруги ∆σx,y. У таких пластах завжди iснує
надгiдростатичний пластовий тиск (НГПТ); в нафтогазопромисловiй галузi його називають
аномально високим пластовим тиском (АВПТ). Виникнення АВПТ пов’язане з виникнен-
ням надлишкового ∆p у природному резервуарi:
∆p = pпл − pгiдр,
де pпл — пластовий тиск, МПа; pгiдр — нормальний гiдростатичний тиск у колекторi, МПа.
В iзольованих колекторах ∆p залежить вiд ∆σx,y, тобто ∆p у данiй точцi в земнiй корi
вiдрiзняється вiд ∆σx,y, що його зумовлює на величину коефiцiєнта пружностi породи (β).
Звiдки випливає, що ∆p = ∆σx,y · β;
β = mβр. + βск.,
де m — коефiцiєнт пористостi; βр — коефiцiєнт стиснення рiдини; βск — коефiцiєнт стисне-
ння зерен скелету колектора.
Таким чином, ∆p = pпл − pгiдр є функцiєю вiд ∆σx,y, помноженою на коефiцiєнт пруж-
ностi пласта. Тодi наш вираз набуває вигляду ∆p = f · (∆σx,y)β. Звiдси f(∆σx,y) = ∆p/β,
тобто розмiрнiсть [f(∆σx,y)] = Па/Па−1; тодi
∆p = (∆σx,y)
2, (1)
∆σx,y =
√
∆p
β
. (2)
ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2007, №8 123
Кiнцеву формулу для обчислення ∆σx,y можна описати таким чином:
∆σx,y = µ ·
√
∆p,
де µ = 1/
√
β — перерахунковий коефiцiєнт, що вiдображає напругоємнiсну характеристику
пласта протягом деякого перiоду проведення дослiду [10].
Результати численних розрахункiв [10] свiдчать про те, що визначенi величини ∆σx,y
за наведеною вище формулою вiдповiдають значенням тектонiчних напруг за їх порядком,
якi вимiрювали iнструментально в рiзних районах колишнього СРСР М.К. Булiним [11],
Г.А. Марковим [12].
Наведемо деякi приклади обчислення ∆σx,y по площах України.
У нафтовому родовищi Гвiзд у Внутрiшнiй зонi Передкарпатського прогину в природно-
му резервуарi олiгоцену на глибинi водонафтового контакту 1985 м початковий пластовий
тиск (pп) дорiвнює 40,2 МПа, pгiдр = 19,86 МПа, βск = 7,5·10−10 Па−1, коефiцiєнт пористостi
колектора m = 0,2. Пiдставляючи цi числовi значення параметрiв у формулу (2), отримуємо
156,6 МПа. Отже, надлишковий початковий пластовий тиск у природному резервуарi Гвiзд
(∆p = 40,2–19,86 = 20,34 МПа) зумовлений пiдвищенням тектонiчної напруги в гiрських
породах на величину ∆σx,y = 156,6 МПа.
У нафтовому родовищi Вигода-Витвиця в природному резервуарi на глибинi 3920 м
надлишковий пластовий тиск ∆p дорiвнює всього 0,24 МПа. Пiдраховано, що вказаний ∆p
характеризується величиною ∆σx,y, яка дорiвнює 17,03 МПа.
Аналiзуючи геологiчну будову Гвiздецького i Вигода-Витвицького родовищ доведено,
що у Гвiздецькому природному резервуарi, приуроченому до значно стиснутої складки, кое-
фiцiєнт iнтенсивностi дорiвнює 160, Вигода-Витвицька складка стиснута набагато менше, її
коефiцiєнт iнтенсивностi становить всього 33,7 [10]. Вказане пояснює: чому в Гвiздецькому
природному резервуарi величини ∆σx,y i ∆p значно вищi у порiвняннi з величинами цих
параметрiв у природному резервуарi Вигода-Витвиця.
У схiдному нафтогазоносному регiонi України нами обчислено ∆σx,y у газоконденсат-
ному родовищi Шебелинка (Днiпровсько-Донецька западина), де в природному резерву-
арi (пермськi вiдклади) на глибинi 2257 м мають ∆p = 2,54 МПа, а параметр ∆σx,y =
= 128,2 МПа.
Розрахунок (проведений разом з М.Е. Волошиним i Й. I. Бiлiченком) [10] тектонiчної
напруги на глибинi 900 м у гiрських породах, небезпечних раптовими вибухами кам’яного
матерiалу i газу в шахтi iм. А.А. Скочинського (в пористих породах pпл = 15,83 МПа;
гiдростатичний тиск при середньому значеннi густини води 1050 кг/м3 дорiвнює 9,15 МПа;
коефiцiєнт стиснення пластової рiдини βр = 2,6·10−10 Па−1; стиснення газу, що знаходиться
в розчиненому станi у водi βг = 630·10−10 Па−1; βск = 2,2·10−10 Па−1; коефiцiєнт пористостi
m = 0,10), дозволив визначити тектонiчнi напруги, що зумовили надлишковий пластовий
тиск 6,38 МПа:
∆σx,y =
√
6,38 · 106
[0,1(2,8 + 630) + 2,2] · 10−10
= 32,3 МПа.
Значення ∆σx,y також вiдповiдає порядку значень тектонiчних напруг, якi iнструмен-
тально вимiрювали в рiзних районах колишнього СРСР, i наведенi в роботах [1, 11].
Метод прогнозування землетрусiв передбачає таку схему проведення робiт (рис. 1; на-
веденi нижче цифри вiдповiдають таким у кружках на схемi):
124 ISSN 1025-6415 Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine, 2007, №8
Рис. 1. Принципова схема проведення робiт для здiйснення прогнозування наближення землетрусу (цифри
в кружках):
1 — iзольований природний резервуар; 2 — непроникнi породи; 3 — тектонiчне порушення типу пiдкид,
що представляє собою непроникний екран; 4 — свердловина; 5 — об садна колона; 6 — цементаж обсадної
колони; 7 — пластовий манометр; 8 — трижильний кабель; 9 — iзолюючий цементний стакан
вибiр у сейсмонебезпечному районi iзольованого природного резервуару (1 ) на глибинi
серед непроникних порiд (2 ) — лiнзи або пласта, екранованого тектонiчними порушення-
ми (3 ) i розкриття його свердловиною (4 );
обсадка свердловини обсадною колоною (5 ) до глибини нижче покрiвлi природного ре-
зервуару з послiдовним цементуванням обсадної колони (6 );
спуск у свердловину пластового манометра (7 ) на трижильному кабелi (8 ) на глибину,
що вiдповiдає його розташуванню в природному резервуарi;
iзоляцiя природного резервуару вiд внутрiшнього простору обсадної колони встановле-
нням цементного стакану (9 );
ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2007, №8 125
реєстрацiя pпл i визначення ∆p на кiнець кожної доби, а також визначення величин
∆σx,y в об’єктi, що дослiджується;
побудова графiка зростання тектонiчної напруги в часi.
Швидке зростання величин ∆σx,y буде свiдчити про небезпечнiсть наближення земле-
трусу.
Якщо розташовувати кiлька свердловин для дослiджень у сейсмонебезпечному районi,
то можна прогнозувати найбiльш небезпечнi дiлянки безпосередньо по територiї району.
Цей метод прогнозування дозволяє забезпечувати в сейсмонебезпечному районi постiйне
спостереження спонтанного зростання тектонiчних напруг у гiрських породах у часi. Вiн
виключає проведення цiлорiчних штучних вибухiв, що необхiдно робити при застосуван-
нi сейсмiчних методiв, якi незручнi для громадян населених пунктiв, а головне, усунення
небезпечностi штучного провокування початку землетрусу.
1. Горшков Г.П., Якушева А.Ф. Вопрос о прогнозе землетресений: Сейсмическое районирование и
строительство сейсмических зданий и сооружений // Общая геология. – Москва: Изд-во Моск. ун-та,
1962. – С. 420–426.
2. Эйби Дж.А. Землетресения. – Москва: Недра, 1982. – С. 140–154.
3. Евсеев С.В. Землетрясения Украины. – Киев: Изд-во АН УССР, 1965. – 75 с.
4. Карпатское землетрясение 4 марта 1977 г. и его последствия. – Москва: Недра, 1980. – 62 с.
5. Луйк А.А., Пономарев В.С. Тенденция изменения сейсмического фона во времени // Изв. АН СССР.
Сер. Физика Земли. – 1972. – № 8. – С. 3–11.
6. Введенская А.В., Рупрехтова Л. Особенности напряженного состояния в очагах землетрясений у
изгиба Восточных Карпат // Изв. АН СССР. Сер. Физика Земли. – 1961. – № 7. – С. 953–965.
7. Мамидалиев Ю.А. Об исследовании параметров сейсмического режима во времени и пространстве //
Вопросы региональной сейсмичности Средней Азии. – Фрунзе: Илим, 1964. – С. 92–103.
8. Данодабедов А.Т., Каровинна Т.Л. Изучение соотношений сейсмичности и динамических параметров
месторождений нефти и газа. – Изв. АН СССР. Сер. Физика Земли. – 1973. – № 4. – С. 84–88.
9. Жданов М.А. Нефтегазопромысловая геология и подсчет запасов нефти и газа. – Москва: Недра,
1970. – С. 196–217; 240–243.
10. Орлов А.А. Аномальные пластовые давления в нефтегазоносных областях Украины. – Львов: Вища
шк. Изд-во при Львов. ун-те, 1980. – 188 с.
11. Булин Н.К. Современные напряжения в горных выработках СССР // Геология и разведка. – 1972. –
№ 8. – С. 56–66.
12. Марков Г.А. Тектонические напряжения и горное давление в рудниках Хибинского массива. – Ле-
нинград: Наука, 1977. – 213 с.
Надiйшло до редакцiї 28.02.2007Iвано-Франкiвський нацiональний технiчний унiверситет
126 ISSN 1025-6415 Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine, 2007, №8
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-2444 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 1025-6415 |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2025-12-07T17:42:05Z |
| publishDate | 2007 |
| publisher | Видавничий дім "Академперіодика" НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Орлов, О.О. Євдощук, М.І. 2008-10-10T12:21:01Z 2008-10-10T12:21:01Z 2007 Прогноз землетрусів у рухомих поясах Землі за даними досліджень пластових тисків у природних резервуарах / О.О. Орлов, М.І. Євдощук // Доп. НАН України. — 2007. — N 8. — С. 122-126. — Библиогр.: 12 назв. — укр. 1025-6415 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/2444 553.98.:551.24 In mobile seismo-dangerous layers of the Earth, the anomalously high bedded pressures in isolated collectors are considered as a consequence of the tectonic tensions manifestation in mountain rocks. It is possible to quantitatively determine the increase of tectonic tensions Δ σx,y and to make conclusions about approaching the seismo-dangerous situation by observing the increase of surplus layer pressures Δ P in the isolated natural reservoirs by solving the inverse task. uk Видавничий дім "Академперіодика" НАН України Науки про Землю Прогноз землетрусів у рухомих поясах Землі за даними досліджень пластових тисків у природних резервуарах Article published earlier |
| spellingShingle | Прогноз землетрусів у рухомих поясах Землі за даними досліджень пластових тисків у природних резервуарах Орлов, О.О. Євдощук, М.І. Науки про Землю |
| title | Прогноз землетрусів у рухомих поясах Землі за даними досліджень пластових тисків у природних резервуарах |
| title_full | Прогноз землетрусів у рухомих поясах Землі за даними досліджень пластових тисків у природних резервуарах |
| title_fullStr | Прогноз землетрусів у рухомих поясах Землі за даними досліджень пластових тисків у природних резервуарах |
| title_full_unstemmed | Прогноз землетрусів у рухомих поясах Землі за даними досліджень пластових тисків у природних резервуарах |
| title_short | Прогноз землетрусів у рухомих поясах Землі за даними досліджень пластових тисків у природних резервуарах |
| title_sort | прогноз землетрусів у рухомих поясах землі за даними досліджень пластових тисків у природних резервуарах |
| topic | Науки про Землю |
| topic_facet | Науки про Землю |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/2444 |
| work_keys_str_mv | AT orlovoo prognozzemletrusívuruhomihpoâsahzemlízadanimidoslídženʹplastovihtiskívuprirodnihrezervuarah AT êvdoŝukmí prognozzemletrusívuruhomihpoâsahzemlízadanimidoslídženʹplastovihtiskívuprirodnihrezervuarah |