第五章地应力分析

第五章地应力分析有关地应力得内容地应力得概念地应力得来源地应力得测量方法地应力区域分布规律得数值模拟地应力纵向分布规律地应力:地下某深度处岩石受到得周围岩体对它得挤压力。一般在深度H处与岩体所受到得地应力可用三个主地应力来表示,一个为垂直向主地应力;另二个为相互垂直得二个水平主地应力。大多数情况下三个主地应力值就是不相等得。不同构造区域、不同性质地层地应力大小不同。地应力得概念:

v

hmax

hminH地表地应力大小表示方法地应力得来源:上覆岩体得自重;地质构造运动产生得构造应力;地温梯度得不均匀性与地层中得水压梯度。10大家应该也有点累了,稍作休息大家有疑问得,可以询问与交流N1s:1820mN1t:1136m中完位置2442m倾角测井界面1:1960-1980m倾角测井界面2:2240-2290m倾角:1700-1820m,60°倾角:1820-1980m,50-55°倾角:1980-2240m,50°倾角:2240-2390m,40°倾角:2390m以下,30-40°E2-3a:2858mE1-2z:3484mN2d:502m1530-1632m,倾角55゜,倾向南偏东5゜N2d:200mN1t:720mN1s:1398mE2-3a:2837mE1-2z:3876m1632-1642m,倾角54↘4゜,倾向南偏东5゜1676-1900m,倾角56-58゜,倾向南偏东4゜1900-2350m,倾角56゜,倾向南2350-2444m,倾角18-20゜,倾向南偏东45゜2444-2500m,倾角40゜,南偏东25゜2500-2849m,倾角6-8゜,南偏东25゜断点位置:1632m、2350m、2444m本井1490米以上测量段,地层倾角因井眼等影响因素造成540-1490米层段,基本为空白点,370-540米段也仅有极零星资料点(倾角60度/南倾180度),且可信度很低。K2d:4200mN2d:506mN1t:1250mN1s:1812mE2-3a:3067mE1-2z:4128m1854-2170m倾角50-60゜,南倾2170-2200m倾角40゜,南偏北2200-2440m倾角40-50゜,南倾2440-2470m倾角50-60゜,南倾2470-2636m倾角50-60゜,南倾506-1854m倾角52-55゜,南倾K2d:4360mN1t:1182N1s:1612E2-3a:3127E1-2z:3500N2d:582管理上旋转导向垂直钻井–PowerVNDS-PERFORM钻井系统技术上全日制日费监督制200-3150Φ508mm×150mΦ339、73mm×1650mΦ244、48mm×3180mΦ140mm×3500m地应力测定方法应用构造地质力学方法研究地应力得相对大小及大致方位应用成像测井确定地应力得方位应用水力压裂资料确定地应力大小Kaiser效应试验测定地应力大小根据断层特点及走向确定地应力得大小及方向

h

v

H根据断层特点确定地应力分布规律及地应力方向:

最大水平主地应力方向平行断层延伸方向

上覆地层压力v>最大水平主地应力H>最小水平主地应力h最大地应力方向椭圆形井眼得长轴方向即为最小水平主地应力方向最小水平主地应力方向最大水平主地应力方向成像测井测定地应力方向σHσhσHσh井眼坍塌破坏形状地应力测定方法上覆岩层压力由密度测井曲线经积分求出。水平主地应力测定方法主要有:

1、现场水力压裂试验法;

2、室内凯塞尔效应法

3、岩芯差应变试验法;

典型得水力压裂试验曲线出现剪切裂缝破裂漏失停泵裂缝闭合裂缝重张时间井口压力利用水力压裂试验数据计算地应力:地层破裂压力(Pf):地层破裂产生流体漏失时得井底压力裂缝延伸压力(Pr):使一个已存在得裂缝延伸扩展时得井底压力裂缝闭合压力(PFcp):使一个存在得裂缝保持张开时得最小井底压力,它等于作用在岩体上垂直裂缝面得法向应力,即最小水平主地应力。瞬时停泵压力(PISIP):关泵瞬间得裂缝中得压力。它一般大于PFcp,两者之间得差别一般在0、1～7MPa之间变化,它取决压裂工艺及岩石性质。在低渗透性地层,两者近似相等。水力压裂法测定地应力裂缝闭合点(B点)确定方法:利用裂缝闭合前后压力降低速度不同来确定。主要确定方法为:作出曲线得切线,其交点即为裂缝得开始闭合点。此外还有其它方法。如:(1)最大曲率点法(2)P---Log(t)图(3)Log(P)----Log(t)图凯塞尔效应法测定地应力得原理图声发射数压应力凯塞尔效应点凯塞尔效应测定地应力取芯方法岩样尺寸

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50mm试验装置及试验步骤～～～～6井B5井-2100-2200-2300-2400-2500-2600-2700-2800-2900-3000-3100F10F11F3F81F5海拔(m)W2ⅣW2ⅣW2ⅤW2ⅥW3ⅢF412mm日产油:175m3日产气:3039m3～～～～～～～～～～～～～？图例油层水层干层可能油层？(TVD:3120、00m)(TVD:2812、57m)？NNW10mm日产油:211m3日产气:28187m3B565剖面位置示意图T′T

涠洲12-1油田北块6井~B5井油藏剖面图W2ⅤW2ⅥW3Ⅲ19mm日产油:675m3日产气:52722m3W3Ⅲ？？05001000m正断层涠洲12-1油田北块B5井~5井油藏剖面图-2200-2300-2400-2500-2600-2700-2800-2900-3000海拔（m）B5井5井SSEW2ⅣW2ⅣW2ⅤW2ⅤW2ⅥW2ⅥW3ⅢW3ⅢW2ⅣW2ⅤW2ⅥW2ⅣW2ⅤW2ⅥF4F9F82F3F210mm日产油:211m3日产气:28187m314mm日产油:328m3日产气:43166m3～～～～～～～～图例油层水层干层～～～～～～～（TVD:3031.10m）（TVD:2812.57m）16mm日产油:557m3日产气:91347m36mm日产油:26m3日产气:少量12mm日产油:94m3日产气:少量B565剖面位置示意图T′T0500m250正断层涠洲12-1油田区块划分位置图00.51.0km278000280000282000284000286000108°56′108°52′108°53′108°54′108°55′20°51′20°49′20°50′20°51′20°49′20°50′108°52′108°53′108°54′108°56′278000280000282000284000286000108°55′WZ12-1-6WZ12-1-5中块3井区南块中块4井区北ILN2490XLN1955F2F82F4F5F1F3N3N1NN2F9F81F10块F11F2AFAWZ12-1-B5N1aN1b最大水平主地应力方向N100

E左右

h

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H最大水平主地应力WZ12-1-6井壁崩落椭圆长轴方位WZ12－1北油田地应力方向分析非均匀地应力作用下井壁坍塌将形成椭圆形井眼,椭圆井眼长轴为最小水平主地应力方向双井径测井数据:

WZ12-1-6井下部8、5"井眼段(MD:2380～2980m)井眼椭圆长轴方位N120°E就是由非均匀地应力造成得井壁坍塌而形成得椭圆井眼吗？C2-4臂井径>钻头直径C1-3臂井径<钻头直径椭圆井眼短轴方位(C1-3臂):N30°E井眼椭圆长轴方位N120°E,与井眼方位(N118°E)一致,且短轴小于钻头直径,键槽。C1-3C2-4键槽井眼涠洲12－1－1井地层倾角测井数据统计表WZ12-1-1井1400－1800米井段水平主地应力方位图(N50E)WZ12-1-1井1800－2890米井段水平主地应力方位图(N140E)WZ12-1-6井双井径确定得最大地应力方向:N30EWZ12-1-1井1800米以上井段最大地应力方向:N50E1800米以下井段最大地应力方向:N140E根据断层走向确定得最大地应力方向:N100E左右W12-1-1井地层倾角测井数据确定得主地应力方位,数据比较完整、可靠。在本阶段得涠二段坍塌压力分析中,我们采用了W12-1-1井1800米以上得最大水平地应力方向N50E:W12-1-1北油田地应力方位得初步确定Kaiser效应法测定W12-1油田地应力结果上覆地层压力v>最大水平主地应力H>最小水平主地应力hBZ25-1构造地震剖面图BZ25-1构造断层特征:重力正断层BZ25-1构造油藏预测剖面图BZ25-1构造断层特征:重力正断层地质力学方法研究结果地应力相对大小:最大水平地应力大致方位:N600-750E

BZ25-1-2井地应力方位频率图最大水平主地应力方位N65-70ENE最大水平主应力方位椭圆长轴方位BZ25-1-5井地应力频率图最大水平主地应力方位N70E

N椭圆长轴方位E最大水平主应力方位BZ25-1构造地应力方位与临近区域比较结果BZ25-1构造地应力大小与临近区域比较结果准噶尔盆地区域应力场示意图井眼形状法确定地应力方向

------水平主应力方向得玫瑰图井眼形状法确定南缘地区主地应力方向第三系底最大地应力方位分布声发射Kaisir效应法测定地应力实验结果准噶尔盆地南缘地应力大小测定结果准噶尔盆地南缘地应力值为:最大水平主地应力:2、3-2、85MPa最小水平主地应力:1、7-2、10MPa上覆地层压力:2、3-2、45MPa地应力分布规律:最大水平主地应力>上覆地层压力>最小水平主地应力区域地应力场横向分布规律计算板壳法计算地应力场:板受力—>弯曲变形—>曲率变化—>地层受力—>地应力板壳法计算地应力场计算公式:板壳法预测地应力场横向分布计算实例板壳法研究区域板壳法预测地应力场横向分布计算实例板壳法下第三系底最大地应力分布板壳法下第三系底最大地应力方位分布地应力纵向分布规律计算不同深度,不同性质得地层其地应力大小及非均匀性不同,即地应力不就是随井深增加而线性增大,对不同地层要分层计算地应力。地应力主要来自于上覆岩层得自重及地质构造运动产生得构造应力,用公式表示为:地应力纵向分