基于孔隙压力扩散与孔隙弹性效应的断层再活化风险评估新方法——以四川泸州页岩气田为例

本文创新性地提出PDPE-FR（孔隙压力扩散-孔隙弹性效应断层再活化）方法，通过耦合孔隙压力扩散（Pore pressure Diffusion）与孔隙弹性应力响应（Poroelastic Effects），整合原位应力场与注入诱发应力扰动，建立基于库仑应力变化（ΔCFF）和标准化断层滑移趋势（Ts/TsMax）的双重评估体系，为页岩气开发中的诱发地震风险提供量化评估工具。

　　

Highlight亮点

本研究提出的PDPE-FR方法首次将孔隙压力扩散（Pore pressure Diffusion）与孔隙弹性应力响应（Poroelastic Effects）进行全耦合建模，通过有限元模拟揭示：四川泸州页岩气田的NNE向断层在远场注水条件下再活化概率高达50-80%，近场条件下所有走向断层概率跃升至50-90%。

Method方法学创新

采用三阶段评估框架：

1. 原位应力场插值重建：整合28个压裂井的三维主应力数据

2. 全耦合孔隙弹性有限元模型：模拟注水引发的应力扰动（Δσ）

3. 双参数概率评估：结合库仑应力变化（ΔCFF）与标准化滑移趋势（T_s/T_sMax），通过蒙特卡洛模拟量化参数不确定性

Spatial Distribution空间分布特征

• NNE向断层呈现"三明治式"风险分层：滑移趋势值（T_s）0.3-0.6，富集于富士向斜区

• NEE向断层展现"高风险条带"：T_s/T_sMax>0.6的断层占比达67%

Case Study现场验证

以H91井场为例：

• 压裂时间线（2023.6.25-8.20）与微震事件呈现"双峰式"对应

• 最大震级事件（M_L2.8）发生在注水压力峰值后12小时

Conclusion结论

PDPE-FR方法像"地质CT"般精准捕捉断层活化风险，其创新性体现在：

1. 双重机制耦合：突破传统单考虑孔隙压力的局限

2. 动态风险评估：实现"注前预测-注中监控-注后复盘"全周期管理

3. 工程指导价值：为水平井轨迹优化提供"避雷针式"风险规避方案