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鐵砧山地區現地應力場與斷層再活動分析* In-Situ Stress Field and Fault Reactivation in the Tienchanshan Field, West-central Taiwan* 汪 蘭 君1 ■ 洪 日 豪2,3 ■ 董 家 鈞3 ■ 吳 柏 裕4 * 為九十九年十月七日中國鑛冶工程學會九十九年年會宣讀之論文 國立中央大學應用地質研究所 1研究生 3副教授 國立中央大學地球物理研究所 2副教授 中油探採研究所鑽井採油組 4組長 利用鐵砧山地區鑽井之地層密度電測、地層測驗、滲漏及擠壓水泥試驗資料分別求得區域地層垂直應力(Sv)、地層孔隙壓力(Pf)及最小水平應力(Shmin)隨深度的分佈，並利用臨界斷層破壞理論，估算最大水平應力(SHmax)。一般而言，近地表的三個主軸應力與Sv、Shmin及SHmax大致平行，則由量測應力場資料(Sv、Pf、Shmin)，假設作用在斷層面上的最大與最小主應力呈臨界狀態，同時斷層面的摩擦係數為0.6，可估算出最大水平應力梯度在走向斷層應力場(SHmax Sv Shmin)的上限約為 29.91 MPa/km(1.32 psi/ft)。利用鑽井井徑電測資料判釋，位於打鹿頁岩層，平均裸孔伸張 (borehole breakout) 的方位(Shmin方向)角約為35o；換言之，SHmax方位角為125。這個方位與現今台灣構造運動最大水平擠壓的方位一致。透過地質力學模型計算因注氣造成孔隙液壓增加，因而導致斷層重新活動所需的臨界孔隙壓差，顯示在鐵砧山地區T-1A層深度附近的斷層中，以東西走向斷層最容易重新活動，西北-東南走向斷層次之，東北-西南走向的斷層相對穩定。 蒙地卡羅法情境分析模擬結果顯示，在不引發f1斷層活動之條件下最低之灌注壓力為5.92MPa，約當石油柱高(平均密度790kg/m3) 764.9公尺，相較於打鹿砂層構造閉合高度約400公尺(-2500至-2900公尺)，顯示本區斷層不會因灌注氣體而有再活動之疑慮。 關鍵詞： 鐵砧山地區、現地應力量測、斷層重新活動、參數敏感度分析 The in-situ stresses in the Tiechanshan field were determined using petroleum exploration and exploitation database. The magnitudes of vertical stress (Sv), formation pore pressure (Pf) and minimum horizontal stress (Shmin) were obtained from analyzing formation density logs, repeat formation tests, and hydraulic fracturing and f luid injection data. The magnitude of maximum horizontal stress (SHmax) was constrained by both subsurface structural contour map at reservoir depths and frictional limit of critically stressed faults. The upper bound of SHmax constrained by strike-slip fault stress regime (SHmaxSvShmin) and coefficient of friction (μ=0.6) is about 29.91 Mpa/km (1.32 psi/ft). Judging from fourarm caliper log in Talu Formation, the average azimuth of borehole breakouts (parallel to the azimuth of Shmin) is oriented about 35o indicating a maximum horizontal stress orientation of about 125o. Faults with azimuths of E-W and NW-SE are far easier to reactivate than those trending NE-SW in T-1A Sandstone under the in-situ stress distribution. Results of over 10,000 Monte Carlo Simulat