四川盆地南部长宁页岩气区块诱发地震活动的InSAR形变信息提取研究

来源 :中国地震局地质研究所 | 被引量 : 0次 | 上传用户:wmzxpl
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近年来随着我国页岩气开采规模的扩大,四川盆地南部的活动构造相对稳定区出现了一系列微震和有感地震,甚至是破坏性地震。这些地震是否被工业开采所诱发,目前有研究从时空相关性给出了一些统计推断。现有研究多是从地震学和数值模拟的角度出发,本文以长宁页岩气区块为例,从形变观测角度分析了页岩气开采是否能够产生可以检测到的地面形变,分析了形变信息与页岩气开采的关系,尝试为页岩气开采提供有效的监测手段。本文首先使用L波段ALOS-2数据开展监测研究,长波ALOS-2卫星雷达数据能最大限度降低四川盆地植被、湿度和复杂地形对雷达信号的去相干效应。基于该数据本文对近2~3年内长宁页岩气区块的InSAR地表形变展开探测,检测页岩气大规模生产可能造成的地面形变及其基本特征。结果显示页岩气生产过程中能产生足够大的地面形变,且形变呈现非稳态特征,使用InSAR技术能够有效监测此类地面形变。从干涉图中可以清晰分辨出页岩气开采造成的地面快速隆升或者下降。同时,本文还使用了Sentinel-1卫星雷达数据分析页岩气开发活跃时段内的形变时间序列信息。结果表明,在2015年-2019年这四年期间,研究区内隆升较大的位置累计抬升量达到~30 mm,沉降较大的位置累计沉降量达到~15mm,地面同时也有水平形变出现。考虑到两种卫星观测技术的不同误差水平和观测角度差异,两种卫星数据均反映了一致的地表形变分布,且形变场与页岩气开采井的空间分布有很好的对应关系。基于InSAR观测获得的有效形变信息,本文获得以下认识:(1)在四川盆地南部复杂的形变观测条件下,InSAR技术可以作为页岩气开采的有效监测手段,能够补充地震学观测的不足。(2)在四川盆地进行形变监测时,由于L波段ALOS-2数据信号会受到电离层中电子密度变化的影响,因此需要根据电离层的频散特性,使用距离向频谱分割法消除电离层相位。(3)使用永久散射体时间序列处理技术对C波段Sentinel-1数据处理可以识别出页岩气开采区足够数量的点目标,研究区的PS点相位信息中包括了严重的大气延迟相位、长波误差相位及视角误差相位等。需要对这些误差相位进行估计和消除,才能获得有效的形变信息。(4)在Sentinel-1的一条形变剖面上,15-16km范围内的形变速率突然由正转为负,而在长宁页岩气开采区的地震反射剖面上可以看到建武向斜南翼发育有一条宽约2 km的断层破碎带。对比形变场来看,该破碎带北侧有密集的页岩气开采井分布,地面隆升明显,而破碎带北界可能成为流体扩散的障碍体,其南侧区域不会发生隆升,其变形行为与弹性体相似。(5)观测显示压裂注液过程会造成地表快速隆升,生产过程中随着流体扩散地表会出现沉降和水平运动,InSAR分析结果初步揭示出页岩气生产过程中地面形变的非稳态变形特征。
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