第五章地应力分析
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第五章地应力分析
500 m
W
Ⅲ 3
T
剖面位置示意图
6
B5
5
T′
2308000
2308000
2307000 20°51′
20°51′ 2307000
278000 108°52′
涠洲12-1油田区块划分位置图
280000 108°53′
108°54′
282000
108°55′
284000
10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：作出曲线的切线， 其交点即为裂缝的开始闭合点。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
声发射数
凯塞尔效应法测定地应力的原理图
凯塞尔效应点
压应力
凯塞尔效应测定地应力取芯方法
45 度 45 度
岩样尺寸 2550 mm
试验装置及试验步骤
微机
Locan AT 声发射仪
声发射探头
MTS 伺服 增压器
压力 排量 伺服控制
MTS 控制器
供液 反馈
MTS 液压源
海拔（m）
-2100
F10
-2200 -2300 -2400 -2500 -2600 -2700 -2800 -2900 -3000 -3100
Φ508mm ×150 m
Φ339.73mm ×1650m
Φ244.48mm ×3180m
Φ140mm ×3500m
N2d：582 N1t:1182 N1s:1612
E2-3a:3127 E1-2z:3500
-
2 管理上 0 0 3 1 技术上 5 0
W
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剖面位置示意图
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2308000
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涠洲12-1油田区块划分位置图
280000 108°53′
108°54′
282000
108°55′
284000
10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：作出曲线的切线， 其交点即为裂缝的开始闭合点。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
声发射数
凯塞尔效应法测定地应力的原理图
凯塞尔效应点
压应力
凯塞尔效应测定地应力取芯方法
45 度 45 度
岩样尺寸 2550 mm
试验装置及试验步骤
微机
Locan AT 声发射仪
声发射探头
MTS 伺服 增压器
压力 排量 伺服控制
MTS 控制器
供液 反馈
MTS 液压源
海拔（m）
-2100
F10
-2200 -2300 -2400 -2500 -2600 -2700 -2800 -2900 -3000 -3100
Φ508mm ×150 m
Φ339.73mm ×1650m
Φ244.48mm ×3180m
Φ140mm ×3500m
N2d：582 N1t:1182 N1s:1612
E2-3a:3127 E1-2z:3500
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岩体力学05-地应力及其测量讲述
ub
uc
1 2
(ua
ub)2
(ub
uc)2
(uc
ua)2
tg2
2ua
3(ub uc） (ub uc）
③测量步骤： 选点、钻孔：130mm ，深
度一般小于30m ; 在孔底打一测量孔：36mm，
深度一般50cm，并洗干净； 安装应变计：并与应变仪连接，
h min
A
A
h max
假设：
天然应力为水平应力场，其铅直应力v=gz
假设在均质、各向同性、连续的线弹性岩体中 的一
个小圆孔。作用应力为h,max、h,min，根据弹性理论 中的柯西解，未加水压力时，A点的应力为：
A=3h,min-h,max
在水压力作用下，孔壁产生拉裂破坏的条件为:
第六章 地应力及其测量
一、地应力的概念及研究意义 二、地应力成因及分布的一般规律 三、地应力测量的基本原理及方法
地应 力确 定方
法
自重应力理论
天然应力测量 大地水准测量
地变形量测
三角网测量
GPS测量 地震震源机制解
一、根据自重应力理论确定岩体中的天然应力 适用于：地质构造简单、地层平缓、当地侵蚀基 准面稳定
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。
3．实测垂直应力V基 本上等于上覆岩层的重 量
• 对全世界实测垂 直应力资料的统 计分析，在深度 25~2700m的范围 内，垂直应力呈 线性增长，大致 相当于按平均重 度27kN/m3计算 的应力值H。
地应力_精品文档
地应力什么是地应力？地应力（Geostress）指的是地球内部的应力状态。
地应力影响着地下岩石的变形和破裂，对地下工程和地震活动有重要影响。
地应力的研究对于地质灾害的预测和工程设计具有重要意义。
地应力的成因地应力的形成和分布受多种因素影响，主要包括地壳运动、地质构造变形和岩石的物理性质。
地壳运动地壳运动是地应力形成的基础。
地壳运动引起了岩石的变形和应力的积累。
常见的地壳运动包括板块运动、地震和火山活动。
这些地壳运动导致了应力在岩石体内的传递和积累，形成了地应力。
地质构造变形地质构造变形是地应力形成的重要原因。
地球内部存在着各种各样的构造，如断裂带、褶皱带、剪切带等。
这些构造的形成和变形会导致地应力的分布和变化。
地质构造变形的程度和方式对地应力的大小和方向有着重要影响。
岩石的物理性质岩石的物理性质对地应力的形成和传递也有重要影响。
岩石的弹性模量、剪切模量和泊松比等物理参数决定了岩石的应力特性。
不同的岩石类型具有不同的物理性质，因此地应力的大小和方向也会有所不同。
地应力的测量方法为了研究地应力，科学家们发展了多种地应力测量方法。
下面介绍几种常见的地应力测量方法：岩石力学试验岩石力学试验是直接测定地应力的一种常用方法。
通过测定岩石样品在不同应力下的变形情况，可以推断出地应力的分布和大小。
这是一种比较准确的地应力测量方法，但需要进行大量的实验工作。
岩石应力释放法岩石应力释放法是通过测量岩石体内的应力释放情况来推断地应力的方法。
通过测量岩石样品在加载和卸载过程中的变形情况，可以推算出地应力的大小和方向。
这种方法适用于室内实验和野外观测。
地震测井法地震测井法使用地震波测量地下的地应力。
通过检测地震波在岩石体内的传播速度和方向变化，可以推断出地应力的分布和大小。
这种方法适用于地下深部地应力的研究。
地应力的应用地应力的研究对于地质灾害的预测和工程设计具有重要意义。
以下是地应力应用的几个方面：地下工程地下工程是地应力的主要应用领域之一。
第五章地应力资料重点
油层
NNW
图 水层
涠洲12-1油田北块6井~B5井油藏剖面图
6井
B5井
F5
F81
W
Ⅳ 2
12mm 日产油:175m3 日产气:3039m3
W
Ⅴ 2
19mm
日产油:675m3
F3
日产气:52722m3
10mm 日产油:211m3 日产气:28187m3
WⅥ
F4
W2Ⅵ W3Ⅲ
F11
Φ508mm ×150 m
Φ339.73mm ×1650m
Φ244.48mm ×3180m
Φ140mm ×3500m
N2d：582 N1t:1182 N1s:1612
E2-3a:3127 E1-2z:3500
-
2 管理上 0 0 3 1 技术上 5 0
全日制日费监督制
旋转导向垂直钻 井 – PowerV
E2-3a:2858m E1-2z:3484m
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°
中完位置2442m
N2d:200m N1t:720m N1s:1398m E2-3a:2837m E1-2z:3876m K2d:4200m
地应力测量技术及分布规律
有关地应力的内容
地应力的概念 地应力的来源 地应力的测量方法 地应力区域分布规律的数值模拟 地应力纵向分布规律
地应力的概念:
地应力：地下某深度处岩石受到的周围岩体对它的 挤压力。
一般在深度H处和岩体所受到的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 互垂直的二个水平主地应力。大多数情况下三个主 地应力值是不相等的。
NNW
图 水层
涠洲12-1油田北块6井~B5井油藏剖面图
6井
B5井
F5
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Ⅳ 2
12mm 日产油:175m3 日产气:3039m3
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19mm
日产油:675m3
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日产气:52722m3
10mm 日产油:211m3 日产气:28187m3
WⅥ
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W2Ⅵ W3Ⅲ
F11
Φ508mm ×150 m
Φ339.73mm ×1650m
Φ244.48mm ×3180m
Φ140mm ×3500m
N2d：582 N1t:1182 N1s:1612
E2-3a:3127 E1-2z:3500
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2 管理上 0 0 3 1 技术上 5 0
全日制日费监督制
旋转导向垂直钻 井 – PowerV
E2-3a:2858m E1-2z:3484m
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°
中完位置2442m
N2d:200m N1t:720m N1s:1398m E2-3a:2837m E1-2z:3876m K2d:4200m
地应力测量技术及分布规律
有关地应力的内容
地应力的概念 地应力的来源 地应力的测量方法 地应力区域分布规律的数值模拟 地应力纵向分布规律
地应力的概念:
地应力：地下某深度处岩石受到的周围岩体对它的 挤压力。
一般在深度H处和岩体所受到的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 互垂直的二个水平主地应力。大多数情况下三个主 地应力值是不相等的。
第5章-地应力及岩石强度
C p H C p H
C p H
t ma (1 e
C p H
)
利用该式，作出埋深 与声波时差的交会图，建 立正常压实趋势线，进而 利用等效深度法预测地层 压力。
H (lnto lnt L ) / C p
四、地层孔隙压力预测
2、利用等效深度法预测异常地层压力
地应力和岩石强度
地应力是指存在于地壳岩体中的内应力。它是由 地壳内部垂直运动和水平运动的力及其它因素的 力引起的介质内部单位面积上的作用力。 垂向应力 最大水平主应力 最小水平主应力
v
H1
H2
由于岩石的变形和破坏取决于其所受到的有 效应力的大小，因此，常常也把地层孔隙压力作 为地应力的一个重要组成部分。
原地最大水平主应力方向，因此，通过对这两 种类型裂缝的研究可以确定地应力的方向。
一、成像测井资料研究地应力大小及方向
2、利用钻井诱导缝确定地应力方向
与天然裂缝相比，与应力相关的钻井诱导缝在成像图上具 有如下显著特点： （ 1 ）呈 180 。 对称出现，天然裂缝根据产状不同，在成像图上 的表现特征不同，但出现方位不对称是天然裂缝最显著的特点。 垂直的天然裂缝通常单个出现，而斜切井眼的天然裂缝在图像 上一般为完整的正弦线，随裂缝倾角降低，正弦线逐渐变得平 缓; （2）开度较稳定，缝面较平直；天然裂缝的开度不稳定，缝宽 变化较大； （3）重泥浆压裂缝能够直接切穿不同岩石，在砾石层中可以直 接切穿砾石；天然开启缝一般则绕砾石而过。 （4）诱导缝的延伸都不大，深侧向电阻率值下降不很明显。
四、地层孔隙压力预测
1、异常压力地层的测井显示特征
异常高压地层：孔隙流体压力比正常压力高，使得颗粒间有效 应力减小，地层的孔隙度将增大，密度、电阻率、自然伽马射 线强度减小，而中子孔隙度、声波时差则增大； 异常低压地层：孔隙度、中子孔隙度、声波时差减小，而密度、
C p H
t ma (1 e
C p H
)
利用该式，作出埋深 与声波时差的交会图，建 立正常压实趋势线，进而 利用等效深度法预测地层 压力。
H (lnto lnt L ) / C p
四、地层孔隙压力预测
2、利用等效深度法预测异常地层压力
地应力和岩石强度
地应力是指存在于地壳岩体中的内应力。它是由 地壳内部垂直运动和水平运动的力及其它因素的 力引起的介质内部单位面积上的作用力。 垂向应力 最大水平主应力 最小水平主应力
v
H1
H2
由于岩石的变形和破坏取决于其所受到的有 效应力的大小，因此，常常也把地层孔隙压力作 为地应力的一个重要组成部分。
原地最大水平主应力方向，因此，通过对这两 种类型裂缝的研究可以确定地应力的方向。
一、成像测井资料研究地应力大小及方向
2、利用钻井诱导缝确定地应力方向
与天然裂缝相比，与应力相关的钻井诱导缝在成像图上具 有如下显著特点： （ 1 ）呈 180 。 对称出现，天然裂缝根据产状不同，在成像图上 的表现特征不同，但出现方位不对称是天然裂缝最显著的特点。 垂直的天然裂缝通常单个出现，而斜切井眼的天然裂缝在图像 上一般为完整的正弦线，随裂缝倾角降低，正弦线逐渐变得平 缓; （2）开度较稳定，缝面较平直；天然裂缝的开度不稳定，缝宽 变化较大； （3）重泥浆压裂缝能够直接切穿不同岩石，在砾石层中可以直 接切穿砾石；天然开启缝一般则绕砾石而过。 （4）诱导缝的延伸都不大，深侧向电阻率值下降不很明显。
四、地层孔隙压力预测
1、异常压力地层的测井显示特征
异常高压地层：孔隙流体压力比正常压力高，使得颗粒间有效 应力减小，地层的孔隙度将增大，密度、电阻率、自然伽马射 线强度减小，而中子孔隙度、声波时差则增大； 异常低压地层：孔隙度、中子孔隙度、声波时差减小，而密度、
51岩体中的地应力19页PPT
要点：
1、安置三个应变计，读初始读数
槽
2、挖槽，应力被解除，应变计有变化
3、扁千斤顶装于槽中加压，直到应变
岩
计恢复，
应
体
变
片
4、这时扁千斤顶的压力为槽壁上原
有的应力
66、节制使快乐增加并使享受加强。 ——德 谟克利 特 67、今天应做的事没有做，明天再早也 是耽误 了。— —裴斯 泰洛齐 68、决定一个人的一生，以及整个命运 的，只 是一瞬 之间。 ——歌 德 69、懒人无法享受休息之乐。——拉布 克 70、浪费时间是一桩大罪过。——卢梭
地壳浅部（3000m以内）地应力的变化规律：
（一）属不稳定应力场，是时间和空间的函数 1、地应力场是三向不等压的空间应力场。 2、三个主应力的大小和方向是随着空间和时间而变化的。
（二）实测垂直应力基本等于上覆岩层的重量
v H
世界各国垂直应力σv与随深度H的变化规律图
v H
该图是霍克（E.Hoek）和布朗（E.T.Brown）总结出的
H
H为深度，单位为m
二、自重应力与海姆假说
（一）自重应力
假定岩体为均匀、连续且各向同性 的弹性体，将岩体视为半无限体， 则岩体中某点的自重应力为：
z z
因岩体视为各向同性的弹性体，由于岩体单元在各个方向都 受到与其相邻岩体的约束，不可能产生横向变形，即：
x y 0
考虑广义虎克定律，则有：
x E1x (y z) 0 y E1y (z x) 0
5.2 洞室周边应力分布规律
5.1 岩体中的地应力及量测方法
自重应力
天然应力（初 始应力）
构造应力
岩
体
地震应力
中
的
地应力测试方法分析
地应力主要测试方法总结摘要：本文总结了目前使用较为广泛的26种地应力测试，并对这些方法的基本原理做了简要介绍。
这26种方法按照数据源途径可以分为5大类，分别为基于岩芯的方法、基于钻孔的方法、地质学方法、地球物理学方法以及基于地下空间的方法。
最后文章对这些方法进行了的优缺点和适用范围进行了分析对比。
蓄存在岩体内部未受到扰动的应力称之为地应力，地应力可以分为两类，原地应力和诱发应力，而原地应力主要来自五个方面:岩体自重、地质构造活动、万有引力、封闭应力和外部荷载。
地应力具有多来源性且受到多种因素的影响，因此地壳岩体地应力分布复杂多变。
从海姆假说认为“岩体中赋存的应力近似为静水压力状态，且等于上覆岩体自重”到金尼克假说认为“垂直应力等于上覆岩体自重，水平应力等于岩体泊松效应产生的应力”，人们对岩体应力的认识逐步提高，并利用实测数据否定了以上两种假说。
社会发展的需求直接催生了大量地应力测试和估算方法，而这些方法的发展又进一步促进了人类社会的基础设施建设、资源和能源开发。
随着人类对能源和矿产资源需求量的增加和开采强度的不断加大，浅部矿产资源日益减少，国内外矿山都相继进入深部资源开发状态，而深部开采中遇到的“三高”问题(高地应力、高地温、高水压) 将成为深部开采岩体力学研究中的焦点和难点问题。
准确确定深部开发空间区域的原地应力状态是解决以上难题的必要途径之一，这就需要进行地应力测试方法和技术的研究。
从地应力概念提出至今，各国科学家提出了数十种地应力测试方法，将其按照数据来源进行归类，大概可以分为五大类:基于岩芯的方法、基于钻孔的方法、地质学方法、地球物理方法( 或地震学方法)、基于地下空间的方法。
下面将对各种方法的测试原理和方法发展的脉络作一些简要介绍，表1包括了目前认可程度和使用范围较广的各种方法.表1 原地应力测试和估算方法汇总1 基于岩心的方法1.1 非弹性应变恢复法非弹性应变恢复法(ASR)是通过测量现场从井孔取得的定向岩芯与时间相关的应变松弛变形来反演原地应力场方向和量值的一种方法。
岩石力学第五讲、地应力
5、地温梯度3℃/100m--热膨胀、收缩– 压应力
6、地表剥蚀的影响：松弛的速度、封闭应力
←大陆板快的推挤 中国板块的主应力迹线
地幔对流机制→ 上升流与下降流
第二节 自重应力与构造应力
1、原岩应力的地位与重要性： 力学研究的基本问题 岩体的荷载与材料力学的荷载 研究原岩应力的意义。 2、自重应力： 上覆岩体的重力引起的应力。 研究时将岩体视为半无限体的均 匀、连续、各向同性的弹性体。 垂直应力：σz = γH 水平应力：横向约束不变形，
第五节 地应力实测方法2
三、三孔交汇实测方法 为得到三维主应力的大小和方向， 将三个孔的实测资料汇总在一起。 1、孔径变形法：测量应力解除后钻孔直 径的变化量，在完整岩体内适用。 按弹性力学平面问题，圆孔孔径的变化： △d = f（E，μ，P x，P y，P x y，θ） 故至少应有三个不同方向的孔径变化才 能计算出P x，P y，P x y，一般在钻 孔变形计中安排4个孔径变化测头。 一般不测量沿钻孔轴线方向的应变，而 用三个孔的测量结果计算三维地应力
第三节
地应力的一般规律
一、重力应力场与构造应力场的分布特点： 1、重力应力场： ☆以垂直应力为主，垂直应力大于水平应力； ☆应力为压应力 ☆应力随深度增加而增加 在构造不发育地区、第四纪冲积层、裂隙 发育地区、岩性较软的塑性岩体地区，其应 力场基本符合重力应力场的分布规律。 2、构造应力场： ☆应力有压应力，也可有拉应力 ☆以水平应力为主，水平应力大于垂直应力 ☆分布很不均匀，通常以地壳浅部为主。 原岩应力基本由重力应力场和构造应力场叠加。 构造应力是复杂多变的，难以有定量的规律。
一、应力解除法实测的基本原理 1、岩体内有原岩应力 2、原岩应力已使岩体产生变形 3、将岩块从岩体母体分离出来，原岩 应力得到解除，变形将恢复 4、测量恢复的变形值，根据应力应变 关系，计算引起变形的应力值。 二、应力解除法的步骤： 1、钻大孔至测点，避开二次应力影响； 2、磨平孔底，钻同心小孔（测量孔）， 一次扰动； 3、在测量孔安装测应变和位移的元件； 4、大孔套取岩芯，二次扰动，测量本 次扰动时应力解除后的应变。 5、用弹性力学中关于圆孔问题的解析 解建立观测方程。
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瞬时停泵压力（PISIP）：关泵瞬间的裂缝中的压力。它一般大于PFcp，两 者之间的差别一般在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。
A
35
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：作出曲线的切线， 其交点即为裂缝的开始闭合点。此外还 有其它方法。
不同构造区域、不同性质地层地应力大小不同。
A
3
地应力大小表示方法
H
v
hmin
A
地表
hmax
4
地应力的来源：
❖ 上覆岩体的自重； ❖ 地质构造运动产生的构造应力； ❖地温梯度的不均匀性和地层中的水压梯
度。
A
5
A
6
A
7
A
8
A
9
A
10
A
11
A
12
A
13
A
14
N2d:502m N1t:1136m N1s:1820m
1530-1632m，倾角55 ゜，倾向南偏东5゜ 1632-1642m，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 ゜
F5
F81
W
Ⅳ 2
12mm 日产油:175m3 日产气:3039m3
W
Ⅴ 2
19mm
日产油:675m3
F3
日产气:52722m3
10mm 日产油:211m3 日产气:28187m3
W2Ⅳ
W2Ⅴ
？ ？
？ ？
W2Ⅵ
F4
W2Ⅵ
～
W3Ⅲ
F11
W3Ⅲ
W3Ⅲ (TVD:2812.57m)
(TVD:3120.00m)
A
29
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
v
最大地应力方向
H
h
A
30
成像测井测定地应力方向
椭圆形井眼的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
A
31
井眼坍塌破坏形状
如：（1）最大曲率点法 （2）P---Log（t）图 （3）Log（P）----Log（t）图
A
36
凯塞尔效应法测定地应力的原理图
声发射数
凯塞尔效应点
A 压应力
37
凯塞尔效应测定地应力取芯方法
45 度 45 度
岩样尺寸
2550 mm
A
38
试验装置及试验步骤
微机
Locan AT 声发射仪
声发射探头
A
18
A
19
A
20
A
21
A
22
A
23
A
24
A
25
A
26
地应力测定方法
❖ 应用构造地质力学方法研究地应力的相对 大小及大致方位
❖ 应用成像测井确定地应力的方位 ❖ 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
A
27
A
28
根据断层特点及走向确定地应力的大小及方向
σh
σH
σH
A σh
32
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；
A
ห้องสมุดไป่ตู้
33
典型的水力压裂试验曲线
破裂漏失
井 口
出现剪切 裂缝
停泵
压
力
裂缝重张
裂缝闭合
时间
A
34
利用水力压裂试验数据计算地应力：
P
地应力测量技术及分布规律
A
1
有关地应力的内容
地应力的概念 地应力的来源 地应力的测量方法 地应力区域分布规律的数值模拟 地应力纵向分布规律
A
2
地应力的概念:
地应力：地下某深度处岩石受到的周围岩体对它的 挤压力。
一般在深度H处和岩体所受到的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 互垂直的二个水平主地应力。大多数情况下三个主 地应力值是不相等的。
2500-2849m，倾角6-8 ゜，南偏东25 ゜
断点位置：1632m、2350m、2444m
A
16
N2d:506m N1t:1250m N1s:1812m
E2-3a:3067m E1-2z:4128m
K2d:4360m
506-1854m倾角52-55゜，南倾
1854-2170m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
H min
FCP
H max 3 H min Pp Pf St
St Pf Pr
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。
倾角测井界面1:1960-1980m 倾角测井界面2:2240-2290m
E2-3a:2858m E1-2z:3484m
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°
MTS 伺服 增压器
A
压力 排量 伺服控制
MTS 控制器
供液 反馈
MTS 液压源
39
海拔（m）
-2100
F10
-2200 -2300 -2400 -2500 -2600 -2700 -2800 -2900 -3000 -3100
油层
NNW
图 水层
涠洲12-1油田北块6井~B5井油藏剖面图
6井
B5井
中完位置2442m
A
15
N2d:200m N1t:720m N1s:1398m E2-3a:2837m E1-2z:3876m K2d:4200m
本井1490米以上测量段，地层倾角因井眼等影响因素造成 5401490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。
A
17
Φ508mm ×150 m
Φ339.73mm ×1650m
Φ244.48mm ×3180m
Φ140mm ×3500m
N2d：582 N1t:1182 N1s:1612
E2-3a:3127 E1-2z:3500
-
2
管理上
0
0
3
1
技术上
5
0
全日制日费监督制
旋转导向垂直钻 井 – PowerV
NDS-PERFORM钻井 系统
A
35
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：作出曲线的切线， 其交点即为裂缝的开始闭合点。此外还 有其它方法。
不同构造区域、不同性质地层地应力大小不同。
A
3
地应力大小表示方法
H
v
hmin
A
地表
hmax
4
地应力的来源：
❖ 上覆岩体的自重； ❖ 地质构造运动产生的构造应力； ❖地温梯度的不均匀性和地层中的水压梯
度。
A
5
A
6
A
7
A
8
A
9
A
10
A
11
A
12
A
13
A
14
N2d:502m N1t:1136m N1s:1820m
1530-1632m，倾角55 ゜，倾向南偏东5゜ 1632-1642m，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 ゜
F5
F81
W
Ⅳ 2
12mm 日产油:175m3 日产气:3039m3
W
Ⅴ 2
19mm
日产油:675m3
F3
日产气:52722m3
10mm 日产油:211m3 日产气:28187m3
W2Ⅳ
W2Ⅴ
？ ？
？ ？
W2Ⅵ
F4
W2Ⅵ
～
W3Ⅲ
F11
W3Ⅲ
W3Ⅲ (TVD:2812.57m)
(TVD:3120.00m)
A
29
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
v
最大地应力方向
H
h
A
30
成像测井测定地应力方向
椭圆形井眼的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
A
31
井眼坍塌破坏形状
如：（1）最大曲率点法 （2）P---Log（t）图 （3）Log（P）----Log（t）图
A
36
凯塞尔效应法测定地应力的原理图
声发射数
凯塞尔效应点
A 压应力
37
凯塞尔效应测定地应力取芯方法
45 度 45 度
岩样尺寸
2550 mm
A
38
试验装置及试验步骤
微机
Locan AT 声发射仪
声发射探头
A
18
A
19
A
20
A
21
A
22
A
23
A
24
A
25
A
26
地应力测定方法
❖ 应用构造地质力学方法研究地应力的相对 大小及大致方位
❖ 应用成像测井确定地应力的方位 ❖ 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
A
27
A
28
根据断层特点及走向确定地应力的大小及方向
σh
σH
σH
A σh
32
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；
A
ห้องสมุดไป่ตู้
33
典型的水力压裂试验曲线
破裂漏失
井 口
出现剪切 裂缝
停泵
压
力
裂缝重张
裂缝闭合
时间
A
34
利用水力压裂试验数据计算地应力：
P
地应力测量技术及分布规律
A
1
有关地应力的内容
地应力的概念 地应力的来源 地应力的测量方法 地应力区域分布规律的数值模拟 地应力纵向分布规律
A
2
地应力的概念:
地应力：地下某深度处岩石受到的周围岩体对它的 挤压力。
一般在深度H处和岩体所受到的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 互垂直的二个水平主地应力。大多数情况下三个主 地应力值是不相等的。
2500-2849m，倾角6-8 ゜，南偏东25 ゜
断点位置：1632m、2350m、2444m
A
16
N2d:506m N1t:1250m N1s:1812m
E2-3a:3067m E1-2z:4128m
K2d:4360m
506-1854m倾角52-55゜，南倾
1854-2170m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
H min
FCP
H max 3 H min Pp Pf St
St Pf Pr
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。
倾角测井界面1:1960-1980m 倾角测井界面2:2240-2290m
E2-3a:2858m E1-2z:3484m
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°
MTS 伺服 增压器
A
压力 排量 伺服控制
MTS 控制器
供液 反馈
MTS 液压源
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海拔（m）
-2100
F10
-2200 -2300 -2400 -2500 -2600 -2700 -2800 -2900 -3000 -3100
油层
NNW
图 水层
涠洲12-1油田北块6井~B5井油藏剖面图
6井
B5井
中完位置2442m
A
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N2d:200m N1t:720m N1s:1398m E2-3a:2837m E1-2z:3876m K2d:4200m
本井1490米以上测量段，地层倾角因井眼等影响因素造成 5401490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。
A
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Φ508mm ×150 m
Φ339.73mm ×1650m
Φ244.48mm ×3180m
Φ140mm ×3500m
N2d：582 N1t:1182 N1s:1612
E2-3a:3127 E1-2z:3500
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管理上
0
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技术上
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全日制日费监督制
旋转导向垂直钻 井 – PowerV
NDS-PERFORM钻井 系统