了解当前的应力状态在地球科学和工程学的多个领域具有重要意义,例如评估地下储层的地质力学特性、进行地球动力学分析以及研究新构造运动(Babaahmadi等人,2019年;Haghiet等人,2018年;Heidbach等人,2018年;Rajabiet等人,2017年;Zoback,2007年)。通常,沉积盆地的应力状态是通过应力张量概念来描述的,该概念包括原位应力大小和最大水平应力(SHmax)的方向(Engelder,1993年;Schmitt等人,2012年)。
估算原位应力需要根据特定地区的数据采用不同的方法(Heidbach等人,2018年)。一种方法是利用地震震源机制来表征原位应力,包括地震波的方向和相对应力大小,这些数据通常来自地壳较深的部分(即深度大于5公里)。钻孔地质力学数据是另一种方法,可以提供中深度区间(<5公里)的应力信息。此外,来自土木和采矿工程项目的地质力学数据也是分析地表附近应力的重要来源(Bell,1996年;Heidbach等人,2018年;Rajabiet等人,2018年)。在最新的世界应力图(WSM)数据库中,超过78%的可靠SHmax数据来源于地震震源机制(Heidbach等人,2018年;Heidbach等人,2016年)。这种方法在地震活跃地区(如扎格罗斯褶皱-逆冲带(ZFTB))的应力分析中非常常用(Zamani,2023年;Nouriet等人,2022年;Zarifiet等人,2014年)。尽管阿巴丹平原盆地通常被认为是ZFTB的一部分,但在某些方面它与ZFTB有所不同,例如地震活动较低、缺乏背斜构造以及地表背斜的明显表现(Abdollahie Fardet等人,2006年;Atashbari等人,2018年;Moallemi和Kermanshah,2012年)。
由于阿巴丹平原盆地的地震活动有限,WSM数据库中记录的来自地震震源机制的应力数据较少(Heidbach等人,2016年)。在过去十年中,有几项研究利用石油钻孔获得的地质力学数据调查了该地区的当前应力模式。然而,大多数研究仅关注了SHmax的方向,导致对该地区应力大小和应力状态的了解有限(Ezatiet等人,2018年;Rajabiet等人,2010年;Rajabi等人,2014年;Yaghoubiet等人,2021年;Mohammadreza等人,2018年)。根据WSM数据库的最新版本,阿巴丹平原地区只有两个SHmax方向,这些方向是由Rajabi等人(2010年)通过钻孔成像测井分析得出的,并在Heidbach等人(2018年)的研究中进行了报道。
本文研究了阿巴丹平原盆地两个钻孔的地质力学特性,旨在更好地理解该地区的原位应力模式。我们的方法包括利用钻孔成像技术分析钻孔事故(BOs)和钻井诱导的断裂(DIFs),以确定SHmax的方向。然后,我们采用一维地质力学建模方法估算地层压力和原位应力大小,从而能够绘制出研究井孔内的连续水平应力分布剖面。最后,我们利用现有数据对该地区的当前应力状态进行了识别和比较。