第五章地应力分析
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
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。
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。
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 ゜
不同构造区域、不同性质地层地应力大小不同。
地应力大小表示方法
H
v
hmin
地表
hmax
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。
N2d:502m N1t:1136m N1s:1820m
倾角测井界面1:1960-1980m 倾角测井界面2:2240-2290m
NDS-PERFORM钻井 系统
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
根据断层特点及走向确定地应力的大小及方向
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
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
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
利用水力压裂试验数据计算地应力：
P
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。
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。
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
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
W2Ⅳ
W2Ⅴ
？ ？
？ ？
W2Ⅵ
F4
W2Ⅵ W3Ⅲ
F11
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
N2d:506m N1t:1250m N1s:1812m
W3Ⅲ
W3Ⅲ (TVD:2812.57m)
(TVD:3120.00m)
例
？
0
500
1000 m
T
干 层 可能油层
正断层
剖面位置示意图
T′
6
B5
5
海拔（m）
-2200 F4
-2300
-2400
-2500
W2Ⅵ
-2600
涠洲12-1油田北块B5井~5井油藏剖面图
B5井
5井
F9
v
最大地应力方向
H
h
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百度文库
最小水平主 地应力方向
最大水平主地应力方向
井眼坍塌破坏形状
σh
σH
σH
σh
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；
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
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
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。
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
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。
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。
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 ゜
不同构造区域、不同性质地层地应力大小不同。
地应力大小表示方法
H
v
hmin
地表
hmax
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。
N2d:502m N1t:1136m N1s:1820m
倾角测井界面1:1960-1980m 倾角测井界面2:2240-2290m
NDS-PERFORM钻井 系统
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
根据断层特点及走向确定地应力的大小及方向
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
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
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
利用水力压裂试验数据计算地应力：
P
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。
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。
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
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
W2Ⅳ
W2Ⅴ
？ ？
？ ？
W2Ⅵ
F4
W2Ⅵ W3Ⅲ
F11
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
N2d:506m N1t:1250m N1s:1812m
W3Ⅲ
W3Ⅲ (TVD:2812.57m)
(TVD:3120.00m)
例
？
0
500
1000 m
T
干 层 可能油层
正断层
剖面位置示意图
T′
6
B5
5
海拔（m）
-2200 F4
-2300
-2400
-2500
W2Ⅵ
-2600
涠洲12-1油田北块B5井~5井油藏剖面图
B5井
5井
F9
v
最大地应力方向
H
h
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百度文库
最小水平主 地应力方向
最大水平主地应力方向
井眼坍塌破坏形状
σh
σH
σH
σh
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；
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
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
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。
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