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　　水坝、钻井和地震

　　作者：Amsel
　　http://xysblogs.org/amsel/archives/3205

　　有一位长庆油田的研究人员、地质专业的博士，不理解为什么现有研究可以
排除“紫坪铺水库诱发汶川地震”这种推测。这位博士当初也不理解为什么汶川
地震未能预报。作为一名石油地质工作者，这样的表现让人遗憾。石油地质工作
者的日常工作就是掌握大量地下资料、并加以合理分析，出于这种工作经验和训
练，他们完全应该了解地下资料的“多解性”，理解各种地球物理异常很难与地
震相对应，进而不对地震预报抱以过高期望；同样，如果能够联想到钻井过程的
粗浅问题，也完全能够排除水库引发19公里以下的8级大地震的推测。

　　由水库想到钻井，要点就是，一个几千米深的钻井，钻进过程中对地层压力
的影响要远远大于水坝。钻井为什么能够影响地层压力？原因就在于钻井液和地
层流体的差别。钻井钻到任何一个深度之前，人们会对这个深度的地层流体压力
有一个估计。正常情况下，地层流体压力等于一个水柱底部的压力，这个水柱的
高度就等于地层深度。所以，1000米深处的地层流体压力大约是100大气压，
2000米深处就是200大气压，依此类推。钻井过程中，为了保持井壁内外压力平
衡，必须一边钻进、一边灌进钻井液。如果事先判断地层压力正常，那么把清水
作为钻井液就可以保持压力平衡，这时钻井对地层压力没有明显影响。

　　但是，由于各种原因，地层流体压力经常高出上面所说的正常压力，比如达
到正常压力的1.2倍到2倍。这时候，就需要使用密度不同的泥浆作为钻井液，来
保持压力平衡。而问题在于，在钻到某一深度之前，人们很难预料这一深度的地
层流体压力到底有多大。出于工程安全考虑，为了避免井喷（试想一下重庆开县
天然气井喷事故），应当尽量采用密度更大的泥浆；但是如果泥浆密度过大，又
会渗到地层岩石的孔隙之中，把油气向远处赶走，这时会导致把含有油气的地层
判断成 “水层”，所以出于经济考虑，石油公司又宁愿采用密度较低的泥浆，
使得井底的压力稍低于地层流体压力。

　　无论哪种情况，我们都会发现，钻井过程很容易改变井底的地层压力，其改
变幅度远远大于水库的影响。比如，一个钻井钻到3000米深的时候，假设其地层
流体压力是正常压力的1.5倍，那么其压力是450大气压；为了防止井喷，采用了
比重为1.6的泥浆，那么井底的压力就会达到480大气压，也就是增加了30大气压。
而对于紫坪铺水库，根据《科学》杂志所引用的一个中国学者的研究，即使作出
一个极为夸张的计算，在地下几千米深处，其对压力的改变也远远小于0.5大气
压（注1）。

　　当然有人会说，钻井只影响一个点，水坝却影响一个面。但这并不表明钻井
对地下的影响要小于水坝。原因是，水坝均匀地负载在一个大块地质体上，地层
越深，造成的压力不平衡越微弱；而钻井直接钻到深部，直接引起深部地层压力
的不平衡。此外，水坝和钻井都会影响地下流体的成分和数量，而水库下渗的水
往往止于地下几百米处的低渗透层，钻井液却被直接灌到地下几千米，并且钻井
过程中经常会出现大量钻井液漏失到地层的现象。

　　从实例来看，水库固然有可能引起几千米浅处的地震，而钻井同样也有诱发
地震的案例；其中最大的一次，发生在1967年美国科罗拉多州丹佛附近的落基山，
通过一口钻井向地下注入流体，从而引发了5.5级地震（注2）。

　　虽然大量石油钻井是处于不容易发生地震的盆地内部，但是在天山两侧、龙
门山地区、宁夏周围这样的构造不稳定地区，仍然布置了大量的油气探井和开采
井。它们对地下压力的改变远远大于水坝，并且也经常穿过断层。然而我们没有
看到这些地区“钻井诱发地震”的实例，也没有见到这样的怀疑、推测和担忧。
所以我们认为紫坪铺水库引发大地震的可能性微乎其微（最终之所以可以彻底排
除这种可能性，靠的是小震活动特征）。而出于自洽，一位科技工作者如果认为
“紫坪铺水库诱发了大地震”是一种理性推测，那么他就应该去呼吁制止上述地
区的钻探；因为这种呼吁与“水库诱发8级大地震”相比，并不更加荒唐。

　　注：
　　（1）见嵇少丞“汶川特大地震与紫坪铺水库无关”对雷兴林文章的评论。
　　（2）http://earthquake.usgs.gov/learning/faq.php?categoryID=1&faqID=1

(XYS20090307)

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