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姓名	劉建麟(Jian-Lin Liu)  查詢紙本館藏	畢業系所	應用地質研究所
論文名稱	利用電測資料推估台灣彰濱地區鑽井場址的地下應力場 (Estimating In-situ Stress from Drilling Data in Changhua Coastal area, Central Taiwan)
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摘要(中)	本研究利用台灣電力公司在彰濱地區鑽井之井下電測資料及鑽取之岩心來推估彰濱地區的地下現地應力場，以提供二氧化碳注儲及安全性評估的基礎資料。利用地層密度電測及聲波電測資料，可分別求出鉛直應力(Sv)及地層孔隙液壓(Pp)。另依據World Stress Map (WSM)對井孔崩落(Borehole breakout) 的定義，由井壁電阻影像(Formation Micro-Imager, FMI)可量測井孔崩落發生的方位、長度及寬度，再收集由單軸試驗所測得之單軸抗壓強度(C0)及水破試驗可推估之最小水平應力(Shmin)。最後利用Zoback(2007)所提出之公式可求出最大水平應力值 (SHmax)。最大水平應力方向則可結合四臂井徑電測分析和井壁電阻影像判釋獲得。 由聲波電測推測地層的壓密作用，顯示在深度0到3000公尺之間處於正常壓密 (Normal compaction) 狀態；換言之，此井的地層孔隙液壓梯度相當於靜水壓梯度。利用井徑分析結果顯示此區的最大水平應力方位以西北東南向為主，但在深度1960公尺以下，由於井孔崩落個數不多，改以橢圓形的坍孔(elliptic washout)輔助判斷，但最大水平應力方向由西北東南向轉變成東西向。統整井下電測及岩心所得之各應力梯度值如下：鉛直應力梯度約為21.9 MPa/km，最小水平應力梯度約為14.1 MPa/km，最大水平應力梯度約為20 MPa/km，得到Sv > SHmax > Shmin，顯示目前彰濱地區的現地應力狀態為以正斷層為主的應力系統。
摘要(英)	This study uses downhole geophysical logs and cores from a borehole drilled by Taiwan Power Company (TPC) in Changhua Coastal area to estimate in-situ stresses that provide a basic data for geologic sequestration of carbon dioxide and safety assessment. The gradient of vertical stress (Sv) and pore pressure (Pp) are derived from formation density and sonic logs, respectively. Formation Micro-Imager (FMI) log is used to determine orientation, length and width of borehole breakouts following the criteria of World Stress Map (WSM) project. Combined with unconfined compressive strength (C0) from rock experiments and minimum horizontal stress (Shmin) measured from leak-off tests, the maximum horizontal stress (SHmax) can be estimated. Orientations of maximum horizontal stresses were determined from both four-arm calipers and Formation Micro-Imager (FMI). Formation pressures estimated from shale transit time (STT) indicate a hydrostatic pressure or normal compaction in the sedimentary strata from surface to 3000 m deep. Borehole calipers and breakouts show that orientation of the maximum horizontal stress trends from NW-SE at shallow to EW at depth. Elliptic washouts were added in interpretation below the depth of 1960 m because of relatively few breakouts. Calculated stress gradients include vertical stress, 21.9 MPa/km, minimum horizontal stress, 14.1 MPa/km, and maximum horizontal stress, 20.3 MPa/km. The result shows that subsurface in-situ stress state in the Changhua Coastal area is mainly in normal fault regime (Sv > SHmax > Shmin).
關鍵字(中)	★ 鑽井電測 ★ 現地應力 ★ 井孔崩落	關鍵字(英)
論文目次	中文摘要 ……………………………………………………………… i 英文摘要 ……………………………………………………………… iii 誌謝 ……………………………………………………………… v 目錄 ……………………………………………………………… vii 表目錄 ……………………………………………………………… ix 圖目錄 ……………………………………………………………… xi 第一章 緒論………………………………………………………… 01 1.1 研究動機與目的…………………………………………… 01 1.2 研究區域文獻回顧………………………………………… 04 1.2.1 震測調查………………………………………… 04 1.2.2 地下現地應力狀態……………………………… 04 1.3 研究流程…………………………………………………… 05 1.4 本文內容…………………………………………………… 06 第二章 研究區域…………………………………………………… 17 2.1 區域地質概述……………………………………………… 17 2.2 地層………………………………………………………… 18 第三章 資料來源與研究方法……………………………………… 27 3.1 各電測的基本資料………………………………………… 27 3.1.1 自然伽瑪電測…………………………………… 27 3.1.2 自然電位差……………………………………… 27 3.1.3 中子孔隙率電測………………………………… 27 3.1.4 電阻電測………………………………………… 28 3.1.5 聲波電測………………………………………… 28 3.1.6 密度電測………………………………………… 29 3.1.7 地層為電阻掃描成像測井……………………… 29 3.2 現地應力場………………………………………………… 29 3.2.1 地層孔隙液壓…………………………………… 29 3.2.2 鉛直應力………………………………………… 31 3.2.3 最小水平應力…………………………………… 32 3.2.4 最大水平應力…………………………………… 33 3.2.5 臨界應力摩擦理論……………………………… 35 3.2.6 應力方向………………………………………… 36 第四章 研究成果…………………………………………………… 45 4.1 彰濱電測資料分析………………………………………… 45 4.1.1 岩性變化和地下水鹽層分布…………………… 45 4.1.2 地層位態分析…………………………………… 47 4.1.3 次生孔隙率……………………………………… 47 4.2 地層孔隙液壓……………………………………………… 49 4.3 鉛直應力…………………………………………………… 49 4.4 最小水平應力……………………………………………… 50 4.5 最大水平應力……………………………………………… 50 4.6 應力方向…………………………………………………… 51 第五章 討論與結論………………………………………………… 71 5.1 討論………………………………………………………… 71 5.1.1 彰濱現地應力場………………………………… 71 5.1.2 現地應力場方位………………………………… 72 5.2 結論………………………………………………………… 73 參考文獻 ……………………………………………………………… 75 附錄A ……………………………………………………………… 81 附錄B ……………………………………………………………… 83
參考文獻	Anderson, E. M., The dynamics of faulting, Oliver and Boyd, Edinburgh, 1951. Arjang, B., Pre-mining stresses at some hard rock mines in the Canadian Shield, CIM Bulletin, 84, 945, 80-86, 1991.Bert M., O., D. et. al., Carbon Dioxide Capture and Storage, IPCC Report, 2005. Bell, J. S., In situ stresses in sedimentary rocks (part 1): measurement techniques, Geoscience Canada, 23, 85-100, 1996. Biq, C., Chang, L. S., Chen, P. Y., Ho, C. S., Hsu, T. L., Keng, W. P., Lee, T. H., Pan, C. W., Tan, L. P., Tsan, S. F., Yang, Y. T. Lexique Stratigraphique International, volume 3, Asie, fascicule 4, Taiwan (Formose), 154, 1957. Chai, B. H. T., Structure and Tectonic Evolution of Taiwan, American Journal of Science, 272, 389-442, 1972. Czernichowski-Lauriol, I., Rochelle, C., Gaus, I., Azaroual, M., Pearce, J., and Durst , P. Geochemical interactions between CO2, pore – waters and Formation MicroScanner Image Interpretation, Schlumberger Educational Services, Manual, 1-117, 1989. Haimson, B., Lin, W., Oku, H., Hung, J. H. and Song, S. R., Integrating borehole breakout dimensions, strength criterion, and hydraulic fracturing to constrain state of stress across the Chelunpu Fault, Taiwan, Tectonophysics, 482, 65-72, 2010. Hawkes, C.D., McLellan, P.J., and Bachu, S., Geomechanical Factors Affecting Geological Storage of CO2 in Depleted Oil and Gas Reservoirs, Journal of Canadian Petroleum Technology, Vol.44, No.10, 52-61, Oct., 2005. Hung, J. H., Wu, J. C., In-situ stress and fault reactivation associated with LNG injection in the Tiechanshan gas field, fold-thrust belt of Western Taiwan, Journal of Petroleum Science and Engineering, Vol.97, 37-48, 2012. Jaeger, J. C. and Cook, N. W. G., Fundamentals of Rock Mechanics, Chapman and Hall, New York, third edition, 1979. Lin, A., et al.,“Cenozoic stratigraphy and subsidence history of the South China Sea margin in the Taiwan region. Basin Research 15(4), 453-478, 2003. Lin, A.T., Watts, A.B. Origin of the West Taiwan Basin by orogenic loading and flexure of a rifted continental margin, Joumal of Geophysical Research, 107, B9, 2185-2203, 2002. Reinecker, J., Tingay, M., and Muller, B., Borehole breakout analysis from four-arm caliper logs, World Stress Map, Guidelines, 1-5, 2003. Suppe, J., Hu, C. T., Chen, Y. J., Present-day stress directions in western Taiwan inferred from borehole, Petroleum Geology of Taiwan, 21, 1-12, 1985. Yue, L. F. and Suppe, J., Regional pore-fluid pressures in relation to active thrust faulting in western Taiwan: A test of the classic Hubbert-Rubey hypothesis, unpublished paper. Zoback, M. D., Moos, D. and Mastin, L., Well bore breakouts and in Situ stress, Journal of Geophysical Research, 90, 5523-5530, 1985. Zoback, M. D., Barton, C. A., Brudy, M., Castillo, D. A., Finkbeiner, T., Grollimund, B. R., Moos, D. B., Peska, P., Ward, C. D., and Wiprut, D. J., Determination of stress orientation and magnitude in deep wells, International Journal of Rock Mechanics and Mining Science, 40, 1049-1076, 2003. Zoback, M. D., Reservoir Geomechanics, Cambridge university press, New York, 2007. 大村一藏，臺灣出礦坑及造橋油田的地質，臺灣鑛業會報，第129號，7-16頁，1926。 中油股份有限公司，石油探採─訓練叢書(第三冊)，初版，2003。 中油股份有限公司，石油探採工程作業程序─電測解釋作業程序，1987。 石油大學出版社，高等學校教學用書─電法電測，1996。 台灣電力公司，二氧化碳地質封存試驗場址調查規劃與研究期末報告， 2011。 台灣電力公司，二氧化碳地質封存先導試驗場址地質調查及技術研發(一) 期末報告初稿，2014。 吉田要，新竹州苗栗油田地質圖，臺灣總督府殖產局縮尺三萬分之一地質 圖及說明書，1931。 江紹平，台灣中部早期前陸盆地的地層紀錄。國立中央大學地球物理研究 所碩士論文，共87頁，2007。 安藤昌三郎，台灣苗栗油田之地質與構造，地質學雜誌，第37卷，第447 期，第799-803頁，1930。 何信昌，台灣地區五萬分之一分幅地質圖及說明書第12號-苗栗圖幅。 經濟部中央地質調查所出版，共69頁，1994。 何春蓀，台灣地質概論─台灣地質圖說明書，經濟部中央地質調查所，共 169頁，1986。 邱至暐，應用HTPF應力分析法於水力破裂應力量測法數據分析之研究， 國立高雄第一科技大學，碩士論文，2005。 邱紹平、吳金通，油氣井測試-探採叢書之十二，初版，1973。 林朝棨，台中豐原地方第三紀及第四紀地層之研究。台北帝國大學理農學 部紀要，第13卷，第3期，第13-30頁，1935。 林殿順，台灣二氧化碳地質封存潛能及安全性，經濟前瞻，第 132期， 93-97頁，2001。 林國安、吳榮章、余輝龍、宣大衡，二氧化碳地下封存技術與展望，鑛冶 第五十二卷，第二期，17-33頁，2008。 洪日豪、范振暉，「台灣竹苗地區地下應力狀態評估」，台灣中油公司探採 研究所，2009。 洪日豪、嚴珮綺、周定芳，由井孔伸張方向推論台灣竹苗地區最大水平應 力方向，台灣石油地質，第39期，179 - 201頁，2012。 陳培源，台灣地質，台灣省應用地質技師公會，共526 頁，2006。 鳥居敬造，東勢圖幅及說明書。台灣總督府殖產局，第732號，1935。 許旆華，台灣中部地區潛在二氧化碳封存層與蓋層之礦物組成分析及地體 構造意義，國立中央大學，碩士論文，2013。 張麗旭、何春蓀，台中縣之大安背斜，地質評論，第13卷，第1至2期， 1948。 張麗旭，台灣之地層，台灣研究叢刊，第36期，台灣銀行經濟研究所出 版，26 - 49頁，1955。 張麗旭，台灣西部中新世地層之基於小型有孔蟲之生物地層學研究。中國 地質學會會刊，第二號，第41-42頁，1959。 楊明宗、歐陽湘、柳志錫等，「水力破裂法現地應力量測及破壞準則探討」， 地工技術，99，5-14 頁，2004。 潘翁海、翁豐源、井雲生、陳煥彩，地層擠裂試驗及研討，石油鑽採工程， 17，45-66 ，1976。 謝世雄、胡錦城，台灣重力與磁力之研究，台灣石油地質，第10號，第 283-322頁，1972。 蕭富元、張玉粦、曾慶恩、蔡政憲，套鑽法現地應力量測技術於台灣之應 用，岩盤工程研討會論文集，2006。 嚴珮綺，利用鑽井資料推估台灣新竹至台中地區的地下現地應力狀態，國 立中央大學，碩士論文，2013。 蘇思伃，二氧化碳封存場址之震測資料分析，國立中央大學，碩士論文， 2013。
指導教授	黃文正、洪日豪(Wen-Jeng Huang Jih-Hao Hung)	審核日期	2014-8-25
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