复杂泥页岩地层地应力的确定方法研究

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第三章地应力的工程地质研究

3.1.2 岩体应力的一些基本概念地壳岩体内的天然应力状态，是指未经人为扰动的，主要是在重力场和构造应力场的综合作用下，有时也在岩体的物理、化学变化及岩浆侵入等的作用下所形成的应力状态，常称为天然应力或初始应力。人类从事工程活动，在岩体天然应力场内，因挖除部分岩体或增加结构面而引起的应力，称为感生应力。

3.2 我国地应力场的空间分布特点及变化规律
3.2.1 地应力场的空间分布及其与板块运动的关系
1、我国地应力场的空间分布特点
以东经100～105o为界分东西两区。强度上：西强东弱（西高东低）方向上：西： NNE-SSW为主，东：近E-W。
2、地应力场的形成与板块运动的关系

b.饼状岩心是钻进过程中差异卸荷回弹的产物，破裂主要发生在一定高度的岩心根部，是由拉张和复合机制导致的。 c.饼状岩心的产生需具备特定的岩体力学条件：弹性高，储能条件好的岩性条件，如火成岩；整体块状的岩体结构条件；高地应力条件，最大主应力在30MPa以上。 (2)钻孔崩落现象：研究发现，一些钻孔的孔径不是圆的，而呈椭圆型，长短轴之差可达3-18cm。观察表明，这种孔径的增大是由于孔壁局部破损崩落所致，即钻孔崩落。

1.自重应力：
由岩体自重产生的应力为自重应力。在地表近水平的情况下，重力场在岩体内的某一任意类形成相当于上覆岩层重量的垂直正应力σz。

σz=γh
（r为岩石的容重；h为该点的埋深.）由于泊松效应（即侧向膨胀）造成水平正应力

σx=σy=λσz （λ称为岩体的侧压力系数。）

第4讲-岩石力学-油田地应力及其确定方法概要

地下压力概念图示
什么是孔隙压力
静水压力与地表自由水位沟通
• 海上—海平面 • 陆上—潜水面
静水压力取决于流体密度
-地层水密度随溶解固体（主要为盐）浓度的变化而变化。 -盐度受以下因素影响：原生水史、温度、成岩作用、靠近盐体、渗透性
地层孔隙压力状态分类表(据杜栩，1995)
压力系数 <0.75 0.75-0.9 0.9-1.1 1.1-1.5 >1.5
地应力及其确定方法
提纲
一、油田地应力的定义及组成二、油田地应力的确定方法三、分层地应力四、区域地应力预测
一、油田地应力的定义及组成
什么神秘的力量造成的满目疮痍，惨不忍睹造成了地貌沧海桑田的巨变
一、油田地应力的定义及组成
盐膏层
套管水泥环
套损区
什么原因导致深部盐层套管被挤毁？
一、油田地应力的定义及组成
地层压力预测方法
Eaton法求取地层压力
Eaton原始方法（Eaton,1972）利用的是孔隙压力和地震波旅行时间等参数的幂指数关系，这种关系并不随岩性或深度的变化而变化：
n
pp
po
( po
ph )
tn to
式中，pp-预测的孔隙压力； pob-静岩压力； ph-正常的静水压力； Δtn-地震波在正常的泥岩中的旅行时间； Δto-实测的地震波在泥岩中的旅行时间； n-Eaton指数。
(4)生烃作用在逐渐埋深期间，将有机物转化成烃的反应也产生流体体积
的增加，从而导致单个压力封存箱内的超压。许多研究表明与烃类生成有关的超压产生的破裂是烃类从源岩中运移出来进入多孔的、高渗透储集岩的机制，尤其是甲烷的生成在许多储集层中已被引为超压产生的原因。气体典型地同异常压力有联系，异常压力具有气体饱和的特点。当源岩中的有机质或进入储集层中的油转变成甲烷时，引起相当大的体积增加。在良好的封闭条件下，这些体积的增加能产生很强的超高压.

地应力和页岩气

总结：要点：1.地应力测量的意义，尤其是在页岩气开发中2.我国页岩气储量和分布3.现阶段我国页岩气勘探情况和世界页岩气进展1、研究地应力的重要性传统岩石工程开挖设计和施工是根据经验来进行。

当开挖是在小规模范围内和接近地表深度上进行时，经验类比的方法往往是有效的。

但是随着工程开挖规模的扩大和不断向深部发展，经验类比越来越失去其作用，根据经验进行开挖施工往往造成岩体工程的失稳、坍塌或破坏，引发工程事故。

地应力是各种岩石开挖工程变形和破坏的根本作用力；是确定工程岩体力学属性，进行围岩稳定性分析，实现开挖设计和决策科学化的必要前提条件。

地应力状态对地震预报、区域地壳稳定性评价、油田油井的稳定性、核废料储存、岩爆、煤和瓦斯突出的研究以及地球动力学的研究等也具有重要意义。

2、我国地应力测量存在许多问题与不足：第一，测量和监测深度不足目前，国际上最大地应力测量深度已达5 100 m．在德国的KTB 深钻及美国的SAFOD 计划中，应力测量深度一般达到2 000 ～ 3 000 m; 日本也建立了数10 座深度为1 000 ～3 800 m 的深井观测台站．我国的绝大部分应力测量深度仅数百米，超过 1 000 m 的深井观测极为稀少，这严重制约了测量数据在空间上的代表性。

第二，缺乏合理系统的地应力监测网络．我国虽然积累了大量的地应力测量数据，但数据分布不均且质量参差不齐，地应力监测台站少、布局不合理，大部分监测台站数据网络传输、数据分析处理能力也亟待加强，这些问题制约了地学领域的创新性发现。

第三，统一的地应力测量规范和标准亟待解决，我国科学家在这领域的发言权还挺少。

第四，据了解，我国地质钻井装备相对于国外还是有差距的，测量仪器的现代化和精度还有很大的进步空间，一些特殊环境的挑战，应该推进测量设备的科学性，智能性和创新性，紧密的结合现代计算机集成，研制高性能的地应力测量装备。

3、地应力测量在页岩气开发中的作用：水平井技术和压裂技术是页岩气开发的核心技术，这些技术的发展与该地区地应力分析是分不开的。

基于VTI介质的页岩储层地应力预测方法及应用研究

基于VTI介质的页岩储层地应力预测方法及应用研究
何成;程冰洁
【期刊名称】《物探化探计算技术》
【年(卷),期】2024(46)3
【摘要】地应力对页岩气的采集及储层改造具有重要的指导作用,准确的地应力预测可以为优化压裂改造提供依据。

页岩储层纵向上存在各向异性特征,为提高页岩储层地应力预测精度,将页岩储层等效为横向各向同性介质(VTI)模型,结合等效模型刚度矩阵参数、弹性系数及结构应变系数,开展页岩储层地应力场及应力差异比的三维模拟,预测水平主应力值、应力方向及应力差异比;并将地应力与储层裂缝、含气量相关参数相结合,分析三者之间存在的联系,并将该方法应用于试验工区龙马溪组页岩储层的地应力预测中。

结果表明,基于VTI介质模型的地应力预测结果相较于基于各向同性模型的精度更高,工区应力差异比整体较大,进行压裂改造较困难,压裂不易形成较好的裂缝网络;随水平最大主应力的增大,曲率值减小,含气量存在减小的趋势。

【总页数】10页(P262-271)
【作者】何成;程冰洁
【作者单位】成都理工大学“油气藏地质及开发工程”国家重点实验室;成都理工大学“地球勘探与信息技术”教育部重点实验室
【正文语种】中文
【中图分类】TE311
【相关文献】
1.基于储层预测的双相介质理论油气检测方法应用研究
2.基于VTI介质弹性参数的页岩脆性预测方法及其应用
3.基于VTI介质的叠前弹性阻抗反演方法应用——以川西坳陷须家河组致密砂岩裂缝性储层为例
4.基于原位地应力测试及流变模型的深部泥页岩储层地应力状态研究
5.裂缝密度反演的页岩储层地应力地震预测方法及应用
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井壁稳定问题(2)

井内泥浆对泥页岩的化学作用,最终可以归结到对井壁岩石力学性能参数、强度参数以及近井壁应力状态的改变。泥页岩吸水一方面改变井壁岩石的力学性能,使岩石强度降低;
另一方面产生水化膨胀,如果这种膨胀受到约束便会产生膨胀压力,从而改变近井壁的应力状态。
井内泥浆对泥页岩的作用机制不难理解,但如何将这种化学作用带来的力学效应加以定量化,并将其同纯力学效应结合起来研究井壁稳定性问题,过去相当长时间的研究中没有考虑这一问题。到目前为止,国内外关于化学力学耦合的文献很少。从文献资料来看,其研究方法主要表现在两个方面,即实验研究和理论研究两方面。
岩石越来越不稳定。
2) Sv > Sh1 = Sh2 地层坍塌压力与井斜方位角无关。并且, 随着井
斜角增大, 井壁坍塌压力开始变化较小,后随井斜角的增大, 井壁坍塌压力逐渐增大。
3) Sh1 > Sv > Sh2 根据国家地震局的水压致裂的压力测量结果表明,
在钻井深度范围内, 我国绝大多数地区处于此种应力状态。此时, 随着井斜角的增大, 井壁坍塌压力逐渐减小, 井壁趋于稳定。
φ= 28°, C = 18M Pa, η= 1。
3) Sh1 > S v > Sh2 原始资料: Sv = 10519M Pa, Sh1 = 11218M Pa, Sh2 = 7813M Pa,
Pp = 46103M Pa, φ=2616°, C = 23195M Pa, η= 0.4。
4) Sh1 > Sh2 > Sv 处于这种原地应力状态的现场资料极为少见, 这里给定: Sv =
研究思路：
1. 钻井液与泥页岩间的化学位差是导致水进出页岩的主要驱动力之一。 2. 化学位差导致的水进出泥页岩改变了近井眼处孔隙压力、页岩强度、近井眼处有效应力状态, 从而导致了井壁失稳的发生。 3. 综合考虑钻井液与页岩相互作用时的力学与化学方面的相互影响, 建立斜井中泥页岩井眼稳定的力学、化学耦合模型。

地应力的测井计算与标定方法

地应力的测井计算与标定方法赵军;杨福林【摘要】随着油气勘探开发的不断深入,地下油气储层的地应力分析也越来越受到重视.在油气勘探开发的过程中,诸如油气的运移、钻井过程中井壁的稳定性、采油过程的出砂、注水开发中的井网布置与调整、储层裂缝的发育状况等均与地应力有十分密切的关系.测井资料具有数据丰富、成本低、数据连续的优点,通过优选适当的模型,可以利用测井资料计算岩石的地应力大小.在利用测井资料计算地应力的基础上,根据Kaiser实验及现场水力压裂资料对计算的水平最大、最小主应力进行标定,建立了标定后的地应力计算模型.通过实际资料的计算与检验,证明了经刻度后的地应力模型更能真实反映实际地应力大小.【期刊名称】《科学技术与工程》【年(卷),期】2015(015)017【总页数】5页(P42-46)【关键词】地应力;标定;测井;水力压裂;Kaiser实验【作者】赵军;杨福林【作者单位】西南石油大学地球科学与技术学院,成都610500;西南石油大学地球科学与技术学院,成都610500【正文语种】中文【中图分类】TE151目前地应力的获取方法主要有水力压裂法[1—3]、岩石声发射Kaiser效应法[4—7]、测井资料计算法[8，9]等。

利用水力压裂资料确定地应力的方法是目前现场确定地应力最直接、最可靠的方法之一；岩石声发射资料计算地应力的方法是目前实验室确定地应力的重要方法[4]。

这两种方法获取的地应力数值比较准确，能够反映地层的真实地应力大小:但这两种方法在实际地应力求取中存在共同的局限性，即不能得到全井段连续的地应力剖面且测试成本高、耗时长。

测井具有测量深度大、成本低、测量数据连续的特点，因而采用此方法能够得到随深度连续变化的地应力剖面；但是这种间接的计算方法获得的地应力与实际的地应力值相比误差较大精度偏低[8]。

综合分析此三种方法各自的优缺点，提出在利用测井资料计算地应力基础上采用Kaiser实验数据及水力压裂获得的地应力值对其进行标定，提高测井资料计算地应力的精度以满足实际应用的需要。

第七章地应力测量方法(113)

空芯包体地应力计结构
空芯包体应变计的主体是一个用环氧树脂制成的壁厚3mm的空芯圆筒，其外径为36mm，内径为30mm。
在其中间部位，即直径35mm处沿同一圆周等间距（120o）嵌埋着三组电阻应变花。每组应变花由四支应变片组成，相互间隔45o。制作时，该空芯圆筒是分两步浇注出来的。
第一步，浇注直径为35mm的空芯圆筒，在规定位置贴好电阻应变花后，再浇注外面一层，使其外径达到36mm。在应力计的顶部有一个补偿应变片，以消除温度变化对测量结果的影响。
地应力分量与方向的计算
7.2 应力解除法
设地下某一点的应力为，主应力大小为，与大地坐标系XYZ关系用9个
方向余弦或9个夹角值可以完全确定。但在实测中，钻孔与岩层、与大地
坐标总会呈某一角度（仰角或俯角）。设xyz为钻孔坐标系，在该坐标系
下的地应力是实测地应力。由此，只要有了两套坐标系的相对关系和实测
两测点的间距缓缓地恢复到d0，观测扁千斤顶对岩壁施加的压力pc。
5、在巷道顶部再进行一次测量。 6、由两次测量的结果计算天然应力值。
7.2 应力解除法
一、基本原理
在钻孔中安装变形或应变测量元件，通过量测套芯应力解除前后，孔壁表面应变变化值来确定原始应力的大小和方向。
所谓套心应力解除是用一个较测量孔径更大的岩芯钻，对测量孔进行同心套钻，把安装有传感器元件的孔段岩体与周围岩体隔离开来，以解除其天然受力状态。
三河尖煤矿-980南翼回风巷1#测点局部柱状图
柱状
厚度(m)
埋深(m)
岩性描述
2号测点
11.5 8.6
泥岩，局部含砂高，偶为细
33
砂泥岩
砂岩，致密性脆
张小楼井地应力测点局部柱状图

泥页岩井壁稳定耦合研究

Ｙｗ等对Ｍａｃｓ页岩和清水在常温、ｅｎｏ常压下进行接
触实验，出膨胀应变与含水量存在一定的关系。得ＰＴｎＣｅ．ａｈｅ等ｌ研发了膨胀水化测试仪，１＇确定了页岩与钻井液接触时的体积变化系数或水化应力。对岩样施加轴压和围压，用模拟孔隙流体饱和岩样，当两端压力稳定后提高上流压力；上流端用钻井液滤液代替，钻井液滤液注入到岩样达到足够量后，流压力增下高至上流压力。当钻井液注入到岩样时．便发生反应，孔隙压力和围压随后开始变化：此时监测轴向和径向变形，至达到平衡。为了确定水化应力，实验中保直在
据表明￣１９泥页岩在地应力条件下，电斥力和孑５７］，１，－受Ｌ
上泥页岩吸水规律，确定泥页岩的吸水能力，即吸附扩散系数。在施加轴压的条件下，用蜡包裹的岩样留出将
一
端暴露在恒定流动的蒸馏水中。达到预定的实验时
５８１
断
块
油
气
田
２１０２年７月
力的形式表现出来Ｍ．．ｈｎｖｒ］究了页岩膨胀和含水量的关ＥＣｅｅｅｔ研系，结果表明，岩的膨胀量与含水量成正比．直于页垂层理方向的应变大于平行于层理方向的应变ＣＨ．．
持岩样长度和直径不变，轴压和围压分别升高。据轴根

岩石力学-井眼周围地层应力状态及井壁稳定预测

h ) (1
2
R 2 ) ( H
r2
h ) (1 3R4 ) cos2
2
r4

[
(1

2
)
2(1 )
(1
R2 r2
)
](P

Pp
)
h min
A
A
h max
典型的水力压裂试验曲线
监测裂缝扩展和关井后的压力，准确确定最小主应力
volume
(after Gaarenstroom et al., 1993)
典型的水力压裂试验曲线
破裂漏失
井出现剪切
口裂缝
停泵
压
力
裂缝重张
裂缝闭合
时间
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的井底压力裂缝延伸压力（Pr）：使一个已存在的裂缝延伸扩展时的井底压力
裂缝闭合压力（PFcp）：使一个存在的裂缝保持张开时的最小井底压力，它等于作用在岩体上垂直裂缝面的法向应力，即最小水平主地应力。
以孔隙弹塑性力学为基础的均质地层井壁稳定性分析理以孔隙弹塑性力学为基础的均质地层井壁稳定性分析理论和计算方法基本成熟论和计算方法基本成熟地应力本构模型给定的泥浆密度井周应力应变破坏准则提高泥浆密度结束稳定失稳七克台组裂隙岩芯在几种改进聚璜泥浆中的吸附扩散实验结果1012143kcl加量的吸附扩散系数cf002645kcl加量的吸附扩散系数cf002147kcl加量的吸附扩散系数cf00197指数3kcl加量的吸附扩散系数cf00264指数5kcl加量的吸附扩散系数cf00214指数7kcl加量的吸附扩散系数cf0019702040608100200300400500600700时间min清水中3kcl改进聚璜泥浆中5kcl改进聚璜泥浆中7kcl改进聚璜泥浆中硅酸盐泥浆中不同泥浆体系下泥岩吸水特不同泥浆体系不同泥浆体系下泥岩膨胀特下泥岩膨胀特10152025101520251015202530354045005010150202503035含水量对泊松比的影响含水量对内摩擦角的影响含水量对粘聚力的影响含水量对弹性模量的影响111213141516102030405060708090100时间天3kcl5kcl7kcl111151212513135102030405060708090100时间天改进的聚璜泥浆硅酸盐泥浆具有显著具有显著结构性层理裂缝结构性层理裂缝的泥页岩地层井壁的泥页岩地层井壁失稳问题难以像均质地层一样通过提高钻井液密度有效失稳问题难以像均质地层一样通过提高钻井液密度有效解决是目前研究的难点解决是目前研究的难点crookcrook20022002霍003井安集海河组泥页岩地层坍塌层理涠西南油田群在层理发育的涠二段流二段泥页岩地层中钻进定向井时井壁坍塌卡钻等井下复杂时有发生涠二段泥页岩地层泡水前涠二段泥页岩地层泡水后1020304050607017001900210023002500270029003100涠二段泥页岩涠二段地层坍塌掉块涠二段地层坍塌掉块层理性泥页岩力学特点之一

复杂地表环境条件的地下开采地表移动带的圈定研究

复杂地表环境条件的地下开采地表移动带的圈定研究王海军( 张长锁（北京矿冶研究总院，北京 100160）摘要：本文克服经典地表移动带圈定方法的缺点，采用岩石力学数值模拟圈定办法完成了复杂地表环境的地下开采移动带的圈定工作，实现了该“三下”矿山地下开采对地表建构筑物和铁路影响的量化分析，确保了矿山地下开采经济效益与环境效益的平衡。

关键词：地表移动带；“三下”矿山；数值模拟圈定方法Research on Ground Moving Range Delineation for a Underground Mining with Complex Surface Surroundings ConditionWang Haijun Zhang Changsuo （Being General Research Institute of Mining & Metallurgy, Beijing 100160 ）Abstract： This paper surmounted the disadvantages of classical method for delineating ground moving range, adopted rock mass mechanical numerical simulation method to delineate ground moving range of underground mine with complex surroundings condition. As a consequence, the quantitative analysis of effect between underground mining and surface building, structure & railways was done. And the balance between economy & environmental protection was guaranteed.Key Words: Ground moving range; Three-underground mining; Numerical simulation method for delineating地下开采会形成采空区，原岩应力场平衡被打破，围岩会产生变形、位移、开裂、冒落，甚至产生大面积移动。

地应力计算公式

地应力计算公式（一）、井中应力场的计算及其应用研究（秦绪英，陈有明，陆黄生 2003年6月）主应力计算根据泊松比μ、地层孔隙压力贡献系数V 、孔隙压力0P 及密度测井值b ρ可以计算三个主应力值：()001H v A VP VP μσσμ⎡⎤=+-+⎢⎥-⎣⎦()001h v B VP VP μσσμ⎡⎤=+-+⎢⎥-⎣⎦Hv b dh σρ=⋅⎰相关系数计算：应用密度声波全波测井资料的纵波、横波时差（p t ∆、s t ∆）及测井的泥质含量sh V 可以计算泊松比μ、地层孔隙压力贡献系数V 、岩石弹性模量E 及岩石抗拉强度T S . ① 泊松比22220.52()s p spt t t t μ∆-∆=∆-∆② 地层孔隙压力贡献系数 22222(34)12()b s s p m ms mp t t t V t t ρρ∆∆-∆=-∆-∆ ③ 岩石弹性模量 2222234s pb ss pt t E tt tρ∆-∆=⋅∆∆-∆④ 岩石抗拉强度 22(34)[(1)]T b s p sh sh S a t t b E V c E V ρ=⋅⋅∆-∆⋅⋅⋅-+⋅⋅注:,,,m ms mp t t ρρ∆∆分别为密度测井值，地层骨架密度，横波时差和纵波时差值。

,,a b c 为地区试验常数。

其它参数不同地区岩石抗压强度参数是参照岩石抗拉强度数值确定，一般是8～12倍，也可以通过岩心测试获得。

岩石内摩擦系数及岩石内聚力是岩石本身固有特性参数,可以通过测试分析获得.地层孔隙压力由地层水密度针对深度积分求取，或者用重复地层测试器RFT 测量.也可以通过地层压裂测试获得，测试时,当井孔压力下降至不再变化时，为储层的孔隙压力.（二）、一种基于测井信息的山前挤压构造区地应力分析新方法（赵军 2005年4月)基于弹性力学的测井地应力分析以弹性力学理论为基础,经过一定的假设条件和边界条件可以推演出用于计算地下原地应力的数学模型，用地球物理测井信息(包括声波全波列和密度等）确定模型参数，对地应力进行连续计算与分析。

地应力研究的理论基础-2

二．地应力研究的理论基础井眼不稳定性是全球范围内油田勘探、开发普遍存在的问题。

在钻井工程作业中，受各种因素的影响，井眼多发生垮塌、崩落、缩径、压裂、变形，甚至发生井涌、渗漏、卡钻等事故，这些问题在今天都被包含在井眼稳定的内容中。

因此，研究解决此类问题的办法对安全生产、提高作业效率、节约成本等具有非常重要的现实意义。

造成井眼不稳定的原因很多，包括自然的和人为的两个方面。

①在自然因素方面有：地质构造类型和原地应力、地层的岩性和产状、含粘土矿物的类型方面原因；同时，地层倾角、层面的胶结，以及地层强度、裂隙节理的发育情况、孔隙度、渗透性及孔隙中的流体压力等也会导致井壁不稳定。

②在人为方面有：钻井液的性能（失水、黏度、流变性、密度）、钻井液的成分与井壁岩石矿物的化学作用的强弱（水化、膨胀作用）、井周钻井液侵入带的深度和范围、井眼裸露的时间、钻井液的环空上返速度、对井壁的冲蚀作用、循环动压力和起下钻的波动压力、井眼轨迹的形状、钻柱对井壁的摩擦和碰撞等因素。

井眼的不稳定性问题，从广义上讲应包括脆性泥页岩井壁的坍塌剥落、塑性泥页岩井壁的缩径和井眼的粘弹塑性变形及地层在钻井液压力作用下的水力压破裂（多发生在砂岩层段）。

由于问题的复杂性，不可能对上述影响因素一一作出定量分析。

解决井眼不稳定壁问题主要从钻井液化学和岩石力学两个方面入手，抓住主要影响因素进行分析，才能获得较好的结果。

长期以来，由于种种原因，研究的焦点多集中于化学防塌机理方面（主要是研制钻井液体系），使得井眼不稳定现象大为减少，井眼不稳定技术研究取得了较大的进展。

但是，至今仍未能很好地解决水化程度弱的脆性泥页岩井壁的坍塌问题。

井眼岩石失稳坍塌，一般都可归结为井壁岩石所受的应力超过它在井眼状态下所能承受强度的结果，钻井液的侵蚀作用会减弱泥页岩的强度，同时产生的水化作用会改变泥页岩中的应力状态。

岩石的力学性质主要是指岩石的变形特征及岩石的强度。

为了研究井眼稳定性问题，有必要研究岩石的力学性质及其在物理环境下应力场中的反映。

准噶尔盆地复杂地区地层压力预测方法研究及应用

１３］目前地层孔隙压力预测方法可分为两大类［．
１２１，，ＰＡＥｒＨａｔｉＥＩＤｅｗｅｎＨＡＯＹｕＬＳ
（１．犐狀狊狋犻狋狌狋犲狅犲狅犺狊犻犮狊，犚犲狊犲犪狉犮犺犐狀狊狋犻狋狌狋犲狅狓犾狅狉犪狋犻狅狀犪狀犱犇犲狏犲犾狅犿犲狀狋，犡犻狀犻犪狀犻犾犻犲犾犱犆狅犿犪狀犘犲狋狉狅犆犺犻狀犪，犳犌狆狔犳犈狆狆犼犵犗犳狆狔，
准噶尔盆地复杂地区地层压力预测方法研究及应用
帕尔哈提１，新疆油田分公司，勘探开发研究院，地球物理研究所，乌鲁木齐８１．３００１１；新疆油田分公司，勘探开发研究院，克拉玛依８）２．中国石油，３４０００
［１１］如ＡＶＯ技术（和三Ｌｉｎｄｓａｏｗｎｅｒ，２００１）ｙ和Ｔ［１２］维地层孔隙压力预测技术（）等．Ｋａｎ等，１９９８［５］
过程中，由于对构造高部位现今地应力场、异常压力形成与局部分布、滑脱层结构与陡地层产状认识不足，钻开异常高压层时原始应力状态受到扰动，打破了原有的平衡，并在局部引起高度应力集中，造成井壁失稳．多次出现卡钻、井壁坍塌、钻井液漏失等工严重影响了钻井速度．地层压力预测结果在程事故，那些环节上出现了问题，怎样提高预测精度，是本文要研究的内容．
第２４卷第４期页码：）２００９年８月（１３７７～１３８３

岩石力学地应力PPT课件

σ0 σ90 2
1 tan 2 2
1
2 αPp KPc
tan 2 σ0 σ90 2 σ45
σ0 σ90
四、现场水压致裂法测量地应力大小
根据多孔弹性介质力学理论，从井壁受力状态出发，通过测出地层破裂压力，裂隙重张压力，裂隙闭合压力，可求出最大、最小水平主地应力。
水力压裂试验可以比较精确地测定最小水平主地应力。测量最大水平主地应力的精度受地层孔隙度、渗透率、孔隙连通性影响较大。
岩石力学
Rock Mechanics
地应力
主要内容
第一节概述第二节地应力的测量方法第三节地应力纵横向分布的计算
第一节概述
一、天然应力的概念
1.天然应力：人类工程活动之前，天然状态下，岩体内部存在的应力，称为岩体天然应力或岩体初始应力，有时也称为地应力。
2.重布应力：人类进行工程建设将引起一定范围内岩体初始应力的改变，工程建设扰动后的岩体应力称为重布应力或二次应力。
F82 N1b
F81
WZ12-1-B5
WZ12-1-6
N1a
F3
WZ12-1-5
F2
最大水平主应力
FA
F2A
F1
南
块
2305000 20°50′
20°50′ 2305000
2304000
2304000
2303000 20°49′
20°49′ 2303000
2302000
2302000
108°52′ 278000
Principal stresses are
z
usually parallel and normal to the surface.

地应力及其确定方法综述

地应力及其确定方法综述【摘要】通过对比通过地应力测量方法、计算方法的分析和对比，为以后利用常规测井资料和成像测井资料计算地应力的多种方法奠定基础，进而从不同的角度对地应力进行了研究，不仅有助于提高地应力的计算准确率，而且可以多角度对地应力的形成过程进行因素分析。

【关键词】地应力；测量；水力压裂；凯瑟效应实验1.地应力地应力主要由垂力应力、构造应力、孔隙压力等组合而成。

在油田应力场研究中，孔隙压力对地应力的影响是非常重要的，实际上，由于地层岩石力学性质的非线性特征，地应力的各种成因分量间不是独立的，人们只是从其成因和研究分析问题的方便才对地应力进行分类的。

构造应力与上覆岩层压力构成了地应力，它作用于整个地质体上。

对于某一特定的地质体来说，将作用于其单位表面上的法向地应力定义为主应力。

在主应力方向上剪切应力为零，这样就可以把复杂的地应力归结为三个相互垂直的主应力，即三轴向应力（图1）。

通常其中一个基本上是垂直的，叫做垂向应力（Sv）；另外两个主应力基本上是水平的，称为最大、最小水平应力（SH、Sh）。

垂向应力由重力应力（上覆岩层压力）所构成，水平应力则主要由构造应力所构成。

在三个主应力中，垂向应力是比较容易确定的，其大小可由密度测井曲线确定，其方向是垂直的。

对于水平应力的方向，现在有许多方法，在油田中广泛采用井壁崩落法确定水平应力的方向，取得了良好的效果，测量水平应力大小的方法有水力压裂法、凯瑟效应实验、差应变法等。

2.地应力测量方法2.1水力压裂法用水力压裂法确定最小水平应力是目前进行深部绝对应力测量最精确的方法，在国内外都有着广泛的应用。

1989年3月30日测井公司在川西南界石场界19井进行了地应力测量试验，整个工艺是成功的，井口密封装置可以在68MPa高压下正常工作，仪器系统工作正常，记录到了类似于标准地应力曲线形状的压力曲线，但由于水泥环窜漏及施工时开压太快，未能反映出地层破裂压力，这口井的试验为今后进行地应力测试提供了宝贵的经验。

钻井工程知到章节答案智慧树2023年中国石油大学(华东)

钻井工程知到章节测试答案智慧树2023年最新中国石油大学（华东）绪论单元测试1.一口井的基本工艺过程依次分为钻前工程、钻进工程、完井工程。

参考答案:对2.钻前工程主要包括修公路、平井场、钻井设备搬运及安装、井口准备等参考答案:对3.钻进工程包括钻进、洗井、接单根、起下钻、换钻头等参考答案:对4.钻进是指钻头破碎岩石、加深井眼的过程。

参考答案:对5.一般情况下，一口井的钻进过程只有一次开钻。

参考答案:错6.在已打好的井眼中下入套管，并在井壁和套管间注入水泥浆，将套管和地层固结成一体的工艺过程称为固井。

参考答案:对7.完井是指油井完成前的各项工作，包括钻开生产层、确定油气层和井眼的连通方式、安装井底井口装置等。

参考答案:对8.探井是为探明地质情况、获取地下油气资源分布及相应性质等方面资料而钻的井。

参考答案:对9.为了在地下岩层中钻出所要求的孔眼而采用的钻孔方法称为钻井方法。

参考答案:对10.以勘探开发石油天然气资源及获取地下信息为目的，在地层中钻出的具有—定深度的圆柱形孔眼称为油气井。

参考答案:对第一章测试1.井内液柱压力与孔隙压力之差越大，岩石强度越大，塑性越大。

参考答案:对2.通常情况下，基岩应力等于上覆岩层压力与地层孔隙压力之差。

参考答案:对3.有效应力（外压与内压之差）越大，岩石强度越小，塑性越大。

参考答案:错4.地应力水平越高，岩石的塑性越小，强度越低。

参考答案:错5.同种岩石的强度一般随埋藏深度的增加而增大。

参考答案:对6.砂岩和粉砂岩的硬度主要取决于矿物成分和胶结物类型。

参考答案:对7.岩石结构、井眼周围岩石的应力状态、钻井液性质均影响岩石力学性质。

参考答案:对8.岩石强度与岩石的内聚力和岩石颗粒间的内摩擦力无关。

参考答案:错9.岩石可钻性可理解为岩石破碎的难易性，反映岩石抵抗钻头破碎的能力。

参考答案:对10.根据塑性系数大小将岩石分为三类：脆性岩石、脆塑性岩石、塑性岩石。

参考答案:对11.塑性系数是表征岩石塑性和脆性大小的参数。

(完整word版)地应力计算公式

① 泊松比22220.52()s p spt t t t μ∆-∆=∆-∆② 地层孔隙压力贡献系数 22222(34)12()b s s p m ms mp t t t V t t ρρ∆∆-∆=-∆-∆ ③ 岩石弹性模量 2222234s pb ss pt t E tt tρ∆-∆=⋅∆∆-∆④ 岩石抗拉强度 22(34)[(1)]T b s p sh sh S a t t b E V c E V ρ=⋅⋅∆-∆⋅⋅⋅-+⋅⋅注：,,,m ms mp t t ρρ∆∆分别为密度测井值，地层骨架密度，横波时差和纵波时差值。

,,a b c 为地区试验常数。

其它参数不同地区岩石抗压强度参数是参照岩石抗拉强度数值确定,一般是8～12倍,也可以通过岩心测试获得。

岩石内摩擦系数及岩石内聚力是岩石本身固有特性参数,可以通过测试分析获得。

地层孔隙压力由地层水密度针对深度积分求取,或者用重复地层测试器RFT 测量。

也可以通过地层压裂测试获得,测试时,当井孔压力下降至不再变化时,为储层的孔隙压力。

（二）、一种基于测井信息的山前挤压构造区地应力分析新方法（赵军 2005年4月）基于弹性力学的测井地应力分析以弹性力学理论为基础,经过一定的假设条件和边界条件可以推演出用于计算地下原地应力的数学模型,用地球物理测井信息(包括声波全波列和密度等)确定模型参数,对地应力进行连续计算与分析。

浅谈页岩气地震勘探技术_王万合

科技·探索·争鸣科技视界Science &Technology VisionScience &Technology Vision科技视界0序言页岩气是指以吸附、游离或溶解状态赋存于泥页岩中的天然气，其特点是页岩既是源岩，又是储层和封盖层。

在埋藏温度升高或有细菌侵入时，泥页岩中的有机质，甚至包括已生成的液态烃，就裂解或降解成气态烃，游离于基质孔隙和裂缝中，或吸附于有机质和黏土矿物表面，在一定地质条件下就近聚集，形成页岩气藏[1]。

页岩气作为一种非常规天然气资源，已经越来越得到各国的重视。

1地震勘探技术目前，国内已陆续开展了部分地区的页岩气地震勘探试验，如对施工观测系统选择的试验等，获得了一些原始地震数据以及时间剖面，根据剖面相位、波组特征分析，取得了一些有价值的结论。

就页岩气地震勘探而言，若想解决好反射波（组）与页岩层段之间的相互关系，并为井位布设和后期进一步的勘探开发提供科学依据，笔者认为应从以下几个方面的进行研究。

1.1构造情况对于页岩，其本身即是生气场所也是重要的盖层，在构造转折带、地应力相对集中带以及褶皱-断裂发育带，通常是页岩气富集的重要场所。

在这些地区，裂缝发育程度较高，能够为页岩气提供大量的储集空间。

成藏之后发生的构造运动也能诱发页岩裂缝的发育，也有利于页岩气的富集，但这可能会破坏页岩本身作为盖层的部分[2]，若是通过运移机制进入页岩外部的储集层，则外部储集层构造特征的研究也十分重要。

地震勘探技术以物性差异（波阻抗差异）为基础，是一种探测构造最有效、经济的地球物理方法。

因此，通过地震勘探技术探明勘探区内的构造情况，再根据页岩气的沉积储层预测，可有效获得区内页岩气有利区。

1.2储层标定储层的标定是确定页岩层段的主要手段，但前提是勘探区内必须有已知的页岩气勘探孔，通过钻井揭露的页岩层段情况，结合地震反射波组特征，对地质主要层位进行标定，从而获得区内不同时代地层反射波（组）特征，根据该特征可实现对全区页岩层段的波组追踪，从而为后期确定储层的厚度、埋深及属性提取研究提供了坚实的基础。

浅谈页岩气地震勘探技术

页岩气地震勘探的主要目的就是寻找页岩气勘探开发的有利区域要要要野甜点冶,为井位部署和开发方案的制订提供科学依据袁通过区域内构造的分布情况尧页岩气储层的厚度及埋深尧多属性优选尧分析和提取技术袁按照埋深介于 1000耀3000m 范围尧构造相对简单尧优质页岩厚度大于 30m 的原则袁最终可获得野甜点冶的分布规律袁为目标区块井位的部署及开展其它相关工作提供了较为全面尧详实的数据[3]遥
揖关键词铱页岩气曰地震勘探曰甜点 A Brief Talk about the Technology of Seismic Exploration on Shale Gas WANG Wan-he
渊Xi爷an Research Institute, China Coal Technology and Engineering Group Corp., Xi爷an Shaanxi 710077, China冤揖Abstract铱This article tells us basic understanding about shale gas袁and proposes us several aspects should be focused on about the technology of seismic exploration in shale gas, that is structure for shale area, reservoir calibration, the thickness forecast and depth calculation, optimalizes, analyses,and extracts sensitive properties about shale gas. Then obtains the relationship between seismic data volume and shale gas reservoirs, So as to achieve the prediction of 野The dessert冶on shale gas.