1-利用测井资料计算地应力和地层压力
应用测井资料计算地应力以及地层破裂压力——以库车坳陷克拉A井解释为例
根 据 声 波 全 波 列 测 井 资 料 与 密 度 测 井 资 料 可 以
１ ２ 孔 隙 流 体 压 力 和 上 覆 岩 层 压 力 的 计 算 ．
关 键 词 ： 力 压 裂 ； 井 资 料 ； 层 破 裂 压 力 ； 应 力 水 测 地 地 地 应 力 是 存 在 于 地 壳 中 的 内 应 力 ， 是 由 于 地 它
壳 内 部 的 垂 直 运 动 和 水 平 运 动 的 力 及 其 他 因 索 的 力 而 引 起 介 质 内 部 单 位 面 积 上 的 作 用 力 。地 壳 岩 石 中 时 时 处 处 都 存 在 地 应 力 。 壳 中 不 同 地 区 、 同 深 度 地 不 地 层 中 的 地 应 力 的 大 小 和 方 向 随 时 问 和 空 问 变 化 而
位 ， 数 ｏ １３ 系 【 ． ４×１ 。 一 ０
式 中 ： 最 小 水 平 应 力 ； ａ Ｏ－ 垂 向 应 力 （ 覆 岩 层 压 力 ） Ｆ 度 测 井 资 ＇－ ｖ 上 ，ｈ密
料 计 算得 到 ； Ｐ。 孔 隙 流 体 压 力 ；
一
１ １ ２ 在 横 波 资 料 未 知 的情 况 下 ， 算 岩 石 各 弹 性 ．． 计
维普资讯
２０ 年第 １ 期 ０６ １
内蒙 古石 油化 工
１５ ０
应用测井资料计算地应力 以及地 层破裂压 力
以库车坳陷克拉 Ａ 井解释为例
许 赛 男 ， 小 平 。黄
（ ．长江大学教 育部油气资源 勘探技术重点实验室 ；．长江大学地球物理与石油资源学院 ， 北 荆州 １ ２ 湖 ４４２） ３ ０ ３ 摘 要 ： 石 油勘 探 开 发 过 程 中 ， ＇ 越 来 越 认 识 到 地 应 力 方 向 的 重 要 性 。 水 力 压 裂缝 的 延 伸 方 向 在 Ａ－ｆ ￣ ｌ
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。
利用测井、压裂资料求取储层地应力的方法
利用测井、压裂资料求取储层地应力的方法随着石油勘探技术的不断提高，储层地应力的求取也受到了越来越多的关注，石油勘探中的储层地应力问题已经成为当今石油勘探的热门研究话题之一。
储层地应力的估算技术广泛应用于钻井、注水、压裂以及其他石油勘探设计中，对石油勘探非常重要。
在现实应用中，储层地应力求取方法主要有两种，一种是受力测试，一种是直接利用测井数据求取储层地应力。
受力测试是一种能够直接测量储层地应力的方法，能够在真实环境下估算储层地应力，但要求钻井深，费时费力。
而利用测井数据求取储层地应力的方法可以缩短求取储层地应力的时间，更节省经费。
首先，对于测井数据，要了解其实际的物理意义，以便正确的求取储层地应力。
根据测井曲线可判断出储层吸水性、渗透率以及油气分布，这可以为利用测井数据求取储层地应力提供有力的技术支持。
一般来说，利用测井数据求取储层地应力主要采用统计介电法、深度改正法、声波法以及三参数渗透强度模型等模型。
其次，在利用测井数据求取储层地应力时，可以利用压裂资料中的受压状态计算储层地应力，由此可以获得更准确的储层地应力值。
压裂是调整地层压力状态的重要技术，利用实施压裂前后的测井变化和应力变化，可以估算储层地层压力，进而求取储层地应力。
最后，要注意，由于储层地应力具有地层特殊性，不同的测试方法无法得出完全一致的结论。
因此，在采取求取储层地应力方案时，应注意把握不同方法的精度以及将不同方法得出的结论融合，才能得到比较准确的储层地应力结果。
总之，测井和压裂资料是求取储层地应力的主要资料，也是现在求取储层地应力的重要手段之一。
不同的求取方法具有不同的特点，把握好它们的各自优势，融会贯通，正确合理地综合利用，才能进一步提高求取储层地应力的准确性。
利用测井、压裂资料求取储层地应力的方法
利用测井、压裂资料求取储层地应力的方法随着我国石油天然气勘探开发的不断深入，储层地应力越来越成为石油天然气勘探开发的重要参量，精确测定储层地应力已经成为当前石油勘探开发中重要的问题。
因此，利用测井、压裂资料求取储层地应力已经成为当今勘探开发中重要的研究课题。
首先，为了求取储层地应力，应从储层的岩性特征和水文-热特征出发，分析定量地评价储层地应力。
岩石的压溶强度（SR）和抗压强度（UC）是构成地应力的基本参量，因此在进行储层地应力分析之前，首先要建立对岩性特征的良好认识。
其次，应分析储层水文特征，剪笼压力（Pc）是构成地应力的重要参量，直接反映地应力的大小。
此外，压裂资料是求取储层地应力的重要依据。
压裂资料与储层地应力具有紧密的联系，因此压裂资料可用来推测储层的地应力。
根据压裂实验分析，压裂次数多的区域，即注水性强的区域，其储层地应力较小；而压裂次数较少的区域，注水性弱的区域，其储层地应力较大。
针对储层地应力，可采用以上方法建立模型，计算出地应力的色块图，使地应力浅析更加方便、快捷。
从而达到掌握储层的开发乃至考虑技术参数的改善等研究方向。
最后，利用测井、压裂资料求取储层地应力有重要意义。
储层地应力直接反应地层构造特征，模拟地层受压、剪切及地层表面和底界的变形，可以分析油藏发育情况，掌握油气运移规律，改善技术指标，从而提高石油开发效率。
以上就是利用测井、压裂资料求取储层地应力的方法，希望大家能从中得到收获，运用到实际的研究中。
基于测井资料的地应力计算及影响因素分析
广Ｏ ＝ ＂ ｘ
一 ＾ 伽妒 ）
． ｛
２ 影响现今地应力场分布特征的因素
（ ） １ 埋深情 况 。地应 力随深度增Ｊ而增 Ｊ ， 随着深度 的增加 Ｊ ｕ Ｊ 但 ｕ 各向应力的增加速 度变化规律如何？应力值 的大小关 系随井 深如何变
化？基于本区域１ ［ 井的测井资料汁算 出的地应 力，对 深度 与应力值 ０Ｉ － 之间的关系进行分析。
图２ 岩石力学性质 对三向主应 力的影响
综上所述 表明 ， 石力学性 质主要影响最 大最小水平主应力，对 岩 水平 主应 力的影响随深度增 Ｊ而变 大＝这主要是因为随着深度增加垂 儿 Ｊ 直应 力越来越大 ，对应的水 平分量越来 越大 ，所以对水平 （ １ ） 转４ 页
学 术 研 讨
炼 ，学校场地情况明显不足 另外 ．很 多青少 年学生进行武术健身活 动都是 自发的 ，或 者山社 团组织 ，并没有 专业的教师 指导和技 术培
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学 术 研 讨
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地应力的测井计算与标定方法
２ ０ １ ４年 ９月 １日收到 第一作者简介 ： 赵 国家“ 十二五 ” 重大专项
式（ ３ ） 中：
ｃ 广 ｈ分 别 为 水 平 最 大 、 最小 主应力 ； ／ Ｘ
为泊松 比； Ｏ ｒ 为Ｂ ｉ ｏ ｔ 系数 ； ／ ３ 。 、 ／ ３ 为构造应力 系数 ； Ｐ 。 为 地层 孔 隙压力 ； 为地层 水平 骨架 应 力非 平衡
因子 。 １ ． ２ ． １ 地层 水 平骨 架应 力非 平衡 因子
⑥
２ ０ １ ５ Ｓ ｃ ｉ ． Ｔ ｅ ｃ ｈ ． Ｅ ｎ ｇ ｒ ｇ ．
地应 力的测 井计算与标定方法
赵 军 杨 福 林
（ 西南石油大学地球科学与技术学 院， 成都 ６ １ ０ ５ ０ ０）
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
式（ ２ ） 中： ｐ 为采 样 间 隔 内密度 测 井平 均 值 ； Ａ Ｄ 为
１ ． ２ 水 平 应力 的计 算 本 次采 用 三 向地 应力 模 型作 为建立 地 层水 平地
应力数学公式的理论依据。即地应力等于地层孔隙 应力 和地 层 骨架应 力 以及水 平 面上 和 ） ， 方 向上 的
关键词
地应力
标定
测井
水力压裂 Ａ
Ｋ ａ ｉ ｓ ｅ ｒ 实验
中图法分类号
Ｔ Ｅ ｌ ５ １ ；
利用测井资料计算地应力和地层压力
利用测井资料计算地应力和地层压力测井是一种获取地下地质信息的技术手段，通过测井资料可以计算地应力和地层压力。
地应力是指地下岩石受到的应力状态，包括水平应力(SHmax)、垂直应力(Sv)和最小水平应力(Shmin)。
地层压力是指地下岩石受到的压力，它是由地质构造和地下岩石自身重力作用所引起的。
测井资料中常用的数据包括密度、声波速度和孔隙压力。
根据这些数据，可以使用不同的方法计算地应力和地层压力。
下面将详细介绍两种常用的计算方法。
第一种方法是利用测井参数计算地应力：1.密度测井：通过测井仪器测量孔隙岩石的密度，可以得到地下岩石的密度值。
地应力与密度有关，通常可以利用下面的公式计算地应力：Sv = ρgzh + ΔP其中，Sv为垂直应力，ρ为地下岩石的密度，g为重力加速度，z为垂直坐标(由测井资料中测得的深度)，h为大地水平应力增加系数(通常假设为1，即认为大地水平应力与垂直应力相等)，ΔP为孔隙流体压力。
2.声波速度测井：通过测井仪器测量岩石中声波传播的速度，可以得到地下岩石的声波速度值。
根据地震黏滞剪切模量理论，可以利用下面的公式计算地应力：SHmax = 0.87ρVs^2其中，SHmax为最大水平应力，ρ为地下岩石的密度，Vs为地下岩石的声波速度。
这个方法需要选取与地层相互作用最大的水平应力作为SHmax，通常选取沉积岩中的垂向最大应力作为最大水平应力。
第二种方法是利用测井参数计算地层压力：1.密度测井：利用密度测井得到的岩石密度和地下深度，可以计算出不同深度的岩石压力。
地层压力随深度增加而增加。
2.孔隙压力测井：通过测井仪器测量岩石中孔隙流体的压力，可以得到地下岩石的孔隙压力值。
地层压力与孔隙压力有关，可以利用下面的公式计算地层压力：Ppore = ρgh其中，Ppore为孔隙压力，ρ为地下岩石的密度，g为重力加速度，h为大地水平应力增加系数。
综上所述，利用测井资料可以计算地应力和地层压力。
利用测井资料计算储层压力
利用测井资料计算储层压力曾科（大庆石油学院）摘要油田进行注水开发后，地层的压力会出现三大矛盾。
这些问题是调整井套损的主要原因。
为了解决这一问题，就必须清楚地了解地层的压力。
为此，本文研究了地层压力和测井资料的关系，通过9口RFT测试井93个小层孔隙压力测试结果与水淹层测井系列测井信息之间关系的研究，利用统计回归，形成了一套萨北开发区利用水淹层测井资料定量计算地层压力的理论模型。
提高了利用测井资料计算地层压力的准确程度。
AbstractAfter water flooding oil reservoir, the formation of pressure there will be three major contradictions. The problems are of predominant reason for well casing damage of matching well. Therefore the paper research relation between strata pressure and log reading. By studying the relation between test data of ninety-three small stratum and well-logging data with logging unit of water-out interval logging series of nine RFT test well, with statistical regression we come into being three theory models making use of log reading of SaBei developing district water-out interval.To improve the calculation accuracy of the formation pressure using logging data.前言利用测井资料对已注水开发的砂岩油田调整井的地层孔隙压力进行预测，这是油田地质、工程技术人员普遍关心的问题。
基于测井资料的地应力连续剖面计算方法
基于测井资料的地应力连续剖面计算方法王涛;王磊;王庆军;靳文博【摘要】利用某海相油田M区块的测井资料对岩石力学参数进行了计算,结合水力压裂实验反演得出的构造应力系数,应用黄氏模型和组合弹簧模型对该区域的地应力进行了计算,并绘制了随深度连续变化的地应力剖面图.计算结果表明,2种模型的计算结果吻合度很高,证实了该计算方法的准确性；构造应力是影响地应力的主要因素,系数测试对地应力剖面计算的准确性有着重要的影响.【期刊名称】《长江大学学报（自然版）理工卷》【年(卷),期】2012(009)011【总页数】4页(P116-119)【关键词】地应力剖面;测井资料;黄氏模型;组合弹簧模型【作者】王涛;王磊;王庆军;靳文博【作者单位】西南石油大学石油工程学院,四川成都610500;青海油田采油三厂,青海茫崖816400;中国石油天然气股份有限公司大港石化分公司,天津300280;西南石油大学石油工程学院,四川成都610500【正文语种】中文【中图分类】TE357随深度连续变化的地应力剖面可以反映地应力场在纵向上的变化规律，准确获取分层地应力数据对于钻井工程、油气藏开发、采油工程等各个环节都有着极其重要的意义。
下面，笔者以某海相油田M区块为例，利用钻井过程中的地层漏失实验数据和测井数据，给出了获得地应力剖面的一种计算方法。
计算的基本方法是首先估算出垂直应力，然后根据地层特点选择适当的模型计算水平地层应力。
1.1 估算垂直应力该油田M区块主要是海上油气井，为保证计算结果有较高的精度，在此采用樊洪海等[1]提出的计算上覆岩层压力的方法来计算垂直地应力。
即：式中，Goi为一定深度上覆岩层压力梯度，kg/L；ρw、hw分别为海水的密度及水深，kg/L、m；ρo、ho分别为上部无密度测井地层段平均密度及厚度，g/cm3、m；ρbi为一定深度的密度散点数据，kg/L；Δh为计算的深度间隔，m。
1.2 计算水平应力前人提出了多种水平应力计算模型，各种模型基本是以垂直应力、孔隙应力和泊松比为基础，分别根据不同的理论假设来计算水平应力。
基于测井资料的TIV地层水平地应力计算方法
基于测井资料的TIV地层水平地应力计算方法夏宏泉; 刘畅; 李高仁; 蒋婷薇【期刊名称】《《石油钻探技术》》【年(卷),期】2019(047)006【总页数】6页(P67-72)【关键词】TIV地层; 各向异性; 水平地应力; 层理面产状; 测井资料; 数学模型【作者】夏宏泉; 刘畅; 李高仁; 蒋婷薇【作者单位】油气藏地质及开发工程国家重点实验室(西南石油大学) 四川成都610500; 中国石油长庆油田分公司勘探开发研究院陕西西安 710021【正文语种】中文【中图分类】TE357.1在致密油开发中，水平地应力的计算对于优选压裂试油层段和优化试油完井方案等具有重要意义[1-3]。
地层的各向异性可以分为极端各向异性、单斜各向异性、正交各向异性和横向各向同性等4大类[4]。
其中，横向各向同性的各向异性地层，又分为具有垂直对称轴的横向各向同性（transverse isotropy with a vertical axis of symmetry，TIV）和具有水平对称轴的横向各向同性（transverse isotropy with a horizontal axis of symmetry，TIH）2种。
TIV地层一般是由平行排列的水平裂缝、层理面导致其水平和垂直方向上的物理性质不同而产生的。
合水地区三叠系延长组的长6、长7和长8段低孔低渗砂岩储层是鄂尔多斯盆地的主力油层[5]，岩心声速各向异性测定结果和岩石力学试验结果表明，该段储层具有明显的TIV各向异性特征（如弹性模量和泊松比在水平与垂直方向上的差异较大[6]）。
如何连续准确计算TIV地层的单井水平地应力剖面，是石油工程利用测井资料获得岩石力学参数亟需解决的问题。
目前广泛应用的地应力计算模型有Eaton模型、Anderson模型和Newberry模型以及黄荣樽等人提出的“六五”模型和“七五”模型等[7]，但这些模型没有考虑地层各向异性对水平地应力的影响。
用测井曲线计算地应力的方法
1
−
ν 1−ν
+ 1
。
根据地层破裂压力和坍塌压力，可以求产保持井壁稳定的合理泥浆密度范围，最大泥浆密度 ρmax 为
岩石的自然破裂压力梯度：
ρmax
= 100 p f DEP
(13)
最小泥浆密度 ρmin 为岩石的坍塌压力梯度：
DOI: 10.12677/jogt.2020.421008
77
石油天然气学报
2. 用地球物理测井确定地应力的方法
在油田勘探中，为了确定煤层深度厚度，要进行地球物理测井，常规的测井资料包含声波时差，密 度等资料，为了计算地应力，还需横波时差，利用纵波、横波时差、地层密度就可计算地层强度和最大 最小主应力。根据测井资料计算的压力和泊松比称为动态压力和动态泊松比，实验室的测试结果称为静 态参数。
关键词
测井曲线，地应力，杨氏模量，安全泥浆窗口，应力方向
Copyright © 2020 by author(s), Yangtze University and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY 4.0). /licenses/by/4.0/
赵伟 等
力学参数：
( ) Gdyn =
ρb ∆ts 2
= Kdyn
ρb
(
1 ∆tc
)2
−
4 3
Gdyn
(1)
Edyn
=
9Gdyn × Kdyn Gdyn + 3Kdyn
ν dyn
=
3Kdyn 6Kdyn
用测井曲线计算储层地应力的方法研究
用测井曲线计算储层地应力的方法研究【摘要】导致地应力的出现，其原因多样且很复杂，然而油田的开发离不开压力，尤其是准确的地应力数值。
在现场测试中，测井曲线能够很好地反应地下岩石的受力情况，所以可以通过建立测井曲线资料与地应力之间的某种关系，来间接得到地应力数值。
本文在详细理解测井原理和地应力成因的基础上，推导出测井曲线资料和地应力参数之间的关系，并结合现场实践应用，证实关系的准确性，以期提高和完善测井曲线资料和地应力参数之间的关系。
【关键词】地应力测井曲线岩石力学参数模型1 测井曲线资料解释地应力地层之间或同一地层内的岩石或者同一性质的岩石的地层孔隙结构、岩石力学参数等方面的不同，从而导致地层地应力的非均质性。
若依靠实测需找层内或层间地应力的分布规律，这是不切实际的。
结合测井曲线的资料和分层地应力的解释模型，可以分析地层之间或同一地层内的地应力的数值[1-4]。
1.1 垂向地应力的确定重力应力由岩体自重引起，岩体自重不仅产生垂直应力，而且由于泊松效应和流变效应也会产生水平应力。
垂向应力主要是由重力应力引起的，单元岩体所受到的垂向应力（）可由密度测井资料求出，即：式中：—上覆岩石压力，；—目的层以上第i段地层的平均密度，。
—目的层以上第段地层厚度，—重力加速度，1.2 水平地应力的确定目标区地层平缓，近水平地层，因此选取如下的计算模型。
对于构造平缓地区，其水平地应力主要来源于上覆地层压力，另一部分来源于地质构造力，此时分层地应力计算模型为：式中：—构造应力系数；—上覆岩层压力，水平最大、最小地应力，；—孔隙压力，；—泊松比，无因次；—弹性模量，；—有效应力系数，—地层倾角；—地层上倾方位角；—最大水平主应力方向2 主要系数的确定测井资料与岩石力学特性参数的关系。
利用测井资料求解计算地应力所需的岩石力学参数，以泊松比为例。
式中：——泊松比，无因次；——弹性模量，；——有效应力系数；——岩石的横波、纵波时差，；——岩石的容积密度，，分别为地层和岩石骨架密度，；分别为致密岩石的纵波、横波时差，。
利用测井资料预测地层孔隙压力方法研究综述
正 常 压 实 情 况 下 ， 质 沉 积 物 的 垂 直 有 效 应 力 随 着 埋 藏 深 泥
Ｈ 去１ ｔ‘ ｎ， 一 ｎ ｏ ￣ｌ △一 Ａ
（） ８
度的增加而逐渐增大 ， 孔隙度减少 。因此上式可 以改为孔隙度随
深度变化 的关 系：
（ （ Ｐ Ｄ 一 。・ｅ “ （） ２
由公 式 （ ） 以做 出 深 度 一 声 波 时 差 对 数 的 交 会 图 （ ８可 Ｈ—
对于泥质沉积物 ， Ｌ 孑 隙度 （ ） ｑ 与垂 直有 效应 力 （ ｏ 即上 掇岩层
压力 Ｐ） ０ 的关 系 如 下 ：
一 ・ｅ Ｋ ０ － Ｐ （） １
由于 Ａｏ “ △ （ 一 ｅ Ｈ ｔ ｅ 》 ｔ １ ’） 所 以 Ａ￣ Ａｏ “ ｔ ｔｅ
（） ７
公式 （） ７ 又可写为 ：
地层孔隙压力 （ 简称地层 压 力） 是指地层孑 隙中液体（ 、 、 Ｌ 油 气 水） 所具有的压力 ， 是研究井壁稳定不 可缺少 的基础参数 。从 ２ Ｏ 世纪 ６ Ｏ年代初意识到地层 孔隙压力在 油气井 中的重要性并开始 探索估计其值的的方法开 始 ， 地层 孔 隙压 力 的预测研 究 已经有 ４ Ｏ年的历史了。 目前用 于预 、 、 监 检测原 始地层孑 隙压力 的方法 Ｌ
层压力的 目的
（） ４
将式 （ ） （） 入公 式（ ）化 简得 ： ４ 、３代 ２，
（ — Ａｔ ） － Ａｔ 一 Ａ ）・ｅ ‘ △ｔ ＿（ ０ ｔ 一： “ （） ５ （） ６
在油 田施工过 程中 ， 最为 常用 的方 法是 根据 孑 隙 度随 深度 Ｌ
的变化 关系， 立 一Ｈ正 常趋 势线 ， 建 对地层压力进行预测 。
应用测井资料计算地应力以及地层破裂压力_以库车坳陷克拉A井解释为例
Ξ应用测井资料计算地应力以及地层破裂压力——以库车坳陷克拉A井解释为例许赛男1、2,黄小平2(11长江大学教育部油气资源与勘探技术重点实验室;21长江大学地球物理与石油资源学院,湖北荆州 434023) 摘 要:在石油勘探开发过程中,人们越来越认识到地应力方向的重要性。
水力压裂缝的延伸方向以及注采井网合理布置等,都和地应力的方向有密切关系。
现今地应力方向及其大小对于钻井工艺设计、储层压裂改造和开发设计等都具有重要意义。
利用D S I测井资料可以获取地层的纵、横波资料,进行岩石机械特性参数计算,依据岩石力学原理,可计算地应力及预测地层破裂压力。
关键词:水力压裂;测井资料;地层破裂压力;地应力 地应力是存在于地壳中的内应力,它是由于地壳内部的垂直运动和水平运动的力及其他因素的力而引起介质内部单位面积上的作用力。
地壳岩石中时时处处都存在地应力。
地壳中不同地区、不同深度地层中的地应力的大小和方向随时间和空间变化而变化构成地应力场。
一般地层深处的地应力可以用三个主应力来表示,一个为上覆地层应力Ρv,一般可认为其为垂直方向。
另两个分别为水平最大应力ΡH和水平最小应力Ρh,这两个水平应力一般不相等。
(由于最小水平应力即为地层的闭合应力,并且压裂的裂缝沿垂直于最小水平应力方向的平面延伸,所以在此主要介绍最小水平应力的计算方法)上覆地层应力可通过密度测井数据来求得。
综合弹性理论,声波测井资料和密度测井资料,得出了连续地应力剖面。
1 地应力研究方法在此利用B i o t(1954)多孔介质弹性形变理论导出的A nders on模型来计算〔1〕。
其计算公式如下:Ρh=(Λ1-Λ)(Ρv-ΑP p)+ΑP p(1)式中:Ρh—最小水平应力;Ρv—垂向应力(上覆岩层压力),由密度测井资料计算得到;P p—孔隙流体压力;Λ—泊松比;Α—B i o t常数。
1.1 岩石各弹性参数的计算1.1.1 横波资料已经给定的情况下,计算上述各弹性参数〔2〕岩石纵波速度V p和横波速度V s与拉梅系数Κ、Λ的关系为:纵波速度:V p=1D TC =Κ+2ΛΘb(2)横波速度:V s=1D T S =ΛΘb(3)根据声波全波列测井资料与密度测井资料可以计算各弹性参数,包括:岩石的剪切模量、泊松比、杨氏模量、体积弹性模量和体积压缩系数。
利用测井、压裂资料求取储层地应力的方法
利用测井、压裂资料求取储层地应力的方法杨红;许亮;何衡;梁峰;王京舰;于海棠【期刊名称】《断块油气田》【年(卷),期】2014(021)004【摘要】地应力和破裂压力是十分重要的工程基础参数.文中利用声波、密度和自然伽马等测井资料计算出地层岩石动态力学参数;由于实际工程中采用的是岩石静态力学参数,故通过拟合的动静态参数转换关系式计算出了岩石力学静态参数;实际工程应用必须考虑构造应力,结合典型井段的压裂资料和测井资料反算出地层构造应力系数,结合地应力计算模型和破裂压力计算模型,使用VB6.0编程计算地应力.以×井3 590～3 920 m层段为例,计算出岩石力学参数、地应力和破裂压力连续剖面.该层段构造应力系数为0.462和0.586;最小水平主应力62.417～84.565MPa;最大水平主应力67.651～94.474 MPa;破裂压力75.346～93.241MPa.文中所使用的方法计算结果精度高、实用性强.【总页数】4页(P509-512)【作者】杨红;许亮;何衡;梁峰;王京舰;于海棠【作者单位】延长油田股份有限公司开发部,陕西延安716000;延长油田股份有限公司开发部,陕西延安716000;中国石油长庆油田公司油气工艺研究院,陕西西安710018;延长油田吴起采油厂,陕西吴起717600;中国石油长庆油田公司勘探开发研究院,陕西西安710018;延长油田股份有限公司开发部,陕西延安716000【正文语种】中文【中图分类】TE122.2+3;P631.8【相关文献】1.利用测井资料求取地应力及压裂控制研究 [J], 邹存友;李治平;王树平;黄志文2.基于测井和压裂资料的储层三向地应力求取方法 [J], 徐延涛;王杏尊;罗勇;郭士生;曾冀3.利用声全波测井资料求取储层渗透率的方法与应用研究 [J], 伍先运;王克协;郭立;余仕成;董庆德4.利用声全波测井资料求取储层渗透率的方法与应用研究 [J], 伍选运;王克协5.综合运用微型压裂,岩心和声波测井资料求取就地应力剖面 [J], Ahmed,U;陈涛因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
1-利用测井资料计算地应力和地层压力
（2）有效应力法
由Terzaghi有效应力定理知，地层孔隙压力与岩石的
有效应力之间存在如下关系
P0 Pp
测井Vp/Vs：=624.06e
(-1.4035Vp/Vs)
(10) (11) (12)
测井：=96.768e-2.4772 实验：=104.58e-2.6793
2G1 u
b
1 4 2 2 3 t s t c
Kb
Cb
体积弹性模量
地层压缩系数
1 / Kb
1 1 4 ma t 2 3 t 2 mas mac
C ma
骨架压缩系数
Biot弹性系数
与孔隙压力 成比例
A、井壁崩落法
井眼崩落
1、地应力方向的确定 A、井壁崩落法
溶蚀性垮塌
冲刷性垮塌
键槽性垮塌
塑性变形
地应力性崩落
B、压裂缝法
h H
C、应力释放裂缝法
应力释放裂缝的走向指示 最大水平主应力的方向
最大水平 主应力方向 为近东西
D、横波各向异性法
入射横波 反射横波
SH
法线
1
井 斜 角
3 时差(us/ft)
黄荣樽模型
谭廷栋模型
u ( P0 Pp ) 1 u 2u Pf Pp ( P0 Pp ) 1 u 2u Pf Pp ( k )( P0 Pp ) t 1 u 2u Pf Pp ( k )( P0 Pp ) t 1 u Pf Pp
井下 就地 应力
有效径向应力 孔隙流体压力 有效井周应力 泥浆柱压力
剪切应力
井 壁 破 裂
用测井曲线计算地应力的方法
1于地应力比较大，导致井壁坍塌，经常出现卡钻，影响后期的作业；煤 层巷道面由于应力集中，出现岩爆，会发生塌方，导致重大的工程事故发生，导致安全事故发生，用测 井的方法进行计算地应力，快捷方便，对于生产采取措施有巨大的指导意义。
用测井曲线计算地应力的方法
赵 伟1，赵发展1，刘 侃1，任玺宁1，郭海桥2，张周爱2 1神华地质勘查有限责任公司，北京 2神华宝日希勒胜利能源有限公司，北京
用测井曲线计算地应力的方法
收稿日期：2020年2月12日；录用日期：2020年3月12日；发布日期：2020年3月30日
摘要
由于煤矿开采地区存在着地应力，在整个地质作业过程中，从煤矿的钻孔到煤层巷道施工，都存在着应 力失稳安全问题。为了预防岩爆、坍塌等地质灾害的发生，必须提前确定作业区地应力的大小和方向。 目前，在地质矿产开发中地应力的测量方法比较多，但是用测井资料计算地应力有相对比较快速的特点， 而且误差比较小。本文以纵波、横波、密度、自然伽马等测井资料为依据，计算地层的杨氏模量、剪切 模量、最大主应力、最小主应力，确定钻探安全泥浆窗口；用带有方位的井径资料确定地应力方向，为 钻探施工和采煤作业提供有效的地应力预警资料，以防止灾害的发生。
2. 用地球物理测井确定地应力的方法
在油田勘探中，为了确定煤层深度厚度，要进行地球物理测井，常规的测井资料包含声波时差，密 度等资料，为了计算地应力，还需横波时差，利用纵波、横波时差、地层密度就可计算地层强度和最大 最小主应力。根据测井资料计算的压力和泊松比称为动态压力和动态泊松比，实验室的测试结果称为静 态参数。
Calculating Stress Method with Well-Logging Data
Wei Zhao1, Fazhan Zhao1, Kan Liu1, Xining Ren1, Junjun Guo2, Zhouai Zhang2 1Shenhua Geological Exploration Co. Ltd, Shenhua Group, Beijing 2Shenhua Baorixile Shengli Energy Co. Ltd., Beijing Received: Feb. 12th, 2020; accepted: Mar. 12th, 2020; published: Mar. 30th, 2020
利用测井资料求取地应力及压裂控制研究
文章编号:1673—2677(2006)04—0017-04收稿日期:2006-07-25作者简介:邹存友(1978-),男,辽宁朝阳人,中国地质大学(北京)在读博士,主要从事油气田开发方面的研究工作。
利用测井资料求取地应力及压裂控制研究邹存友1,李治平2,王树平2,黄志文2(11中国地质大学沉积盆地与能源地质实验室,北京100083;21中国地质大学能源学院,北京,100083)摘 要:通过常规测井资料求取岩石力学参数的方法研究、地应力的现场求取方法研究、地层孔隙压力的计算和地层破裂压力的计算方法研究,为现场进行压裂施工提供依据。
在方法研究的基础上,自主开发了利用常规测井资料求取地应力剖面和压裂控制的解释平台,对实际测井资料进行处理解释,取得了满意的效果。
关键词:测井资料;岩石力学参数;地应力;孔隙压力;破裂压力;解释平台中图分类号:P631.8 文献标识码:A 性。
其成本相对较低,不仅可以得到连续沿井地应力剖面,而且可以选定区域储层对其弹性特征、地应力等进行平面展布分析,尤其对开发中的一系列工程问题有指导意义。
油层的压裂改造技术与地应力力是分不开的。
地应力的分布状态不仅决定水力压裂裂缝的延伸方向,同时影响压裂几何形状的发展。
1 岩石力学参数的求取方法研究长期以来,岩石力学参数的测定是通过岩心进行三轴弹性参数和强度的测试取得的。
虽然这种方法精度高,但这项工作复杂、耗资大,对于石油工程来说,这个问题显得尤为突出。
本文旨在利用岩石的力学特性与声学特性的关系,从岩石的声学特性来计算岩石的力学参数。
111 横波时差的计算通常的补偿声波测井所测得的是声波在岩石中传播时的纵波时差(Δt p ),声波在岩石中传播时的横波时差(Δt s )一般可以从全波测井中获得。
实际上许多油气井均未进行全波测井,仅有补偿声波测井资料。
利用常规纵波时差求横波时差,采用岩性相对均一的经验公式[1]:Δt s =Δt p[1-1115(1Πρb )+(1+ρb )3e1Πρb]115(1)而泥岩的体积密度随深度的增加而增加时,Δt s /Δt p 根据泥(页)岩密度值变化可以列出如下方程:Δt s /Δt p =B -018(ρsh -ρsh min )Π(ρsh max -ρsh min )(2)式中,当ρsh Φ212g Πcm 3时,B =215;当ρsh Ε2165g Πcm 3时,B =117。
利用测井、压裂资料求取储层地应力的方法
利用测井、压裂资料求取储层地应力的方法随着石油工业的发展，地质矿物学研究者们一直在研究并确定储层土层的组成及其地应力。
储层地应力分为外力（构造压力）和内力（岩石压力），两者息息相关，是影响储层地质结构及其特性的重要因素。
因此，求取储层地应力是储层油气勘探工作中的重要环节。
现行的储层地应力测算方法中，主要有利用测井、压裂资料求取储层地应力的方法。
首先，测井技术可以提供对藏层地层的显示与测量，并能确定有关岩心的性质。
其次，压裂资料可以提供对整个藏层的构造地应力的测量及边坡稳定性评价。
最后，测井和压裂资料能够提供一系列资料，可以用来求取储层地应力。
测井资料在求取储层地应力方面，主要包括构造地应力、岩石地应力、温度效应和有关测井和岩石物理性质的信息等。
测井资料可以通过不同方法，如压裂测试、采油井产能评价、岩心测井和地震测井等求取储层地应力。
测井和压裂资料求取储层地应力的精确性可以通过统计学方法来考察。
除了测井和压裂资料求取储层地应力，还有通过分析储层岩心及其他资料对储层地应力求取的方法。
岩心是由岩石矿物组成的，其矿物结构可以反映出受外部构造地应力的影响。
通过对岩心的形变分析，可以推断构造地应力。
此外，储层岩心中的水分可以用来测算岩石地应力。
此外，分析聚集区中油气分布情况，也可以推断储层地应力。
压裂资料求取储层地应力的方法，主要是利用压裂试验来测算储层地应力。
压裂试验是指在预定的压裂测试区域，施加一定的静温度下的压裂压力，并观察该区域的生产特性及其变化。
通过这种方法，可以测算储层各层厚度、破坏应力及其变化。
除了前述求取储层地应力的方法外，还有一种比较简单的方法利用计算模型求取储层地应力，也被称为地应力模型。
地应力模型可以通过分析地球物理、岩石物理、维度及其他因素，建立模型来求取储层地应力。
同时，地应力模型也可以用来评价不同压裂方案，推测储层地质结构及影响压裂成藏等。
总之，利用测井、压裂资料求取储层地应力的方法是一种行之有效的方法，在储层油气勘探工作中有着重要的作用。
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7000 - V Pp = P0 -145.31×( ) 0.001073
1 / 12 0064
.
X构造地层孔隙压力预测结果比较
井 名 X井 X井 X井 X井 X井 X井 深 度(m) 2964.5 2978.0 3248.0 3488.0 3599.0 3938.0 预测值（MPa） 28.960 30.120 37.972 38.296 40.842 40.427 实测值（MPa） 30.595 30.543 40.454 40.589 42.008 42.444 绝对误差 -1.635 0.423 -2.482 -2.293 -1.166 -2.017
利用地层各向异性确定地应力的方向
•X井
最大水平 主应力方向 ——东西向
D、横波各向异性法
最大水平 主应力方向 ——东西向
用测井资料计算现今构造应力的理论基础
大 地 应 力
静地应力:上覆岩层压力
现代构造应力
动地应力:构造应力 古构造应力 三轴向应力
三轴向应力 Sz Sy Sx
岩石力学性质
法向应力
井下 就地 应力
有效径向应力 孔隙流体压力 有效井周应力 泥浆柱压力
剪切应力
井 壁 破 裂
测井响应
2.就地应力大小的确定
（1）就地应力的直接测量法
* 水力压裂法 * 岩石声发射测量法 * 井眼漏失测试法
（2）用常规测井资料计算地应力的大小
* 井眼崩落法
* 压裂分析法
（3）用成像测井资料计算地应力的大小
钻后评估
（2）有效应力法
由Terzaghi有效应力定理知，地层孔隙压力与岩石的
有效应力之间存在如下关系
P0 Pp
测井Vp/Vs：=624.06e
(-1.4035Vp/Vs)
(10) (11) (12)
测井：=96.768e-2.4772 实验：=104.58e-2.6793
2.地层坍塌压力的测井预测方法
基于摩尔－库仑准则建立的地层坍塌压力计算模型为：
Pb
3 H h 2K Pp K 2 1
K
2
Pbmd 1000 Pb / 9.80665Depth
3.地层破裂压力的测井预测方法
◆ ◆ ◆ ◆ ◆
伊顿模型 安德森模型 冯启宁模型
2.利用常规测井资料直接求取泊松比
0.0066t c 0.2103
0.125I sh 0.27
I sh
(R=0.48)
（ 7）
（ 8）
S D S
（ 9）
0.6497 N 0.1413 (R=0.71)
多种方法计算的岩石泊松比对比表
0.327 0.263 0.279 0.310 0.307 0.303 0.292 0.300 0.280 0.274 0.306 0.301 1 0.296 0.278 0.283 0.290 0.287 0.283 0.282 0.286 0.295 0.282 0.286 0.280 2 0.313 0.265 0.270 0.306 0.303 0.301 0.300 0.305 0.293 0.287 0.310 0.299 3 0.308 0.292 0.297 0.302 0.300 0.297 0.296 0.299 0.307 0.296 0.299 0.294 4 0.296 0.299 0.299 0.296 0.296 0.295 0.295 0.295 0.300 0.297 0.294 0.295 5 0.201 0.231 0.222 0.211 0.215 0.222 0.224 0.217 0.202 0.224 0.218 0.228 6 0.243 0.229 0.237 0.254 0.259 0.261 0.251 0.243 0.269 0.285 0.246 0.245 7 0.201 0.173 0.172 0.204 0.216 0.212 0.209 0.200 0.202 0.209 0.179 0.195
岩石泊松比的测井计算方法
1. 构建横波时差，进而计算泊松比
0.5 t s / tc 1
2
t
s
/ tc
2
1
（ 3）
(t c t mac ) t s t mas (t fs t mas ) (t fc t mac )
t s 1.314t c 19.343Den 80.964 (R=0.803) t s =1.330 t c +26.704(R=0.694)
黄荣樽模型
谭廷栋模型
u ( P0 Pp ) 1 u 2u Pf Pp ( P0 Pp ) 1 u 2u Pf Pp ( k )( P0 Pp ) t 1 u 2u Pf Pp ( k )( P0 Pp ) t 1 u Pf Pp
左巴克教授(Zoback)推出的应力与井壁崩落的关系式：
σH = 2 σh 2 (a 1 + a 2 )( τ - fΔP) - (c 1 + c 2 )( τ - eΔP) (a 1 + a 2 )(d 1 + d 2 ) - (b 1 + b 2 )(c 1 + c 2 ) (d1 d 2 )(-eP)-(b1 b2 )(-fP) (a1 a 2 )( d1 d 2 ) - (b1 b2 )(c1 c 2 )
0.8-0.7 0.45-0.25
0.7-0.65 0.25-0.2
<0.65 0.20.1
0.75-0.45
K与D的关系式为：D=2.3717K-1.3949 , 其中K=V/Vma, D=Es/Ed
裂缝识别
单井岩石力学参数处理与裂缝发育程度评价
评价裂缝发育程度的指标
完整性系数 K V
v KV Mv R
1 C ma / C b
结构力学参数确定
单轴抗压强度
c0 0.0045 E ( 1 Vsh ) 0.008 E Vsh
c0
岩石抗剪强度
s
s
0.0025 c0 cb 1.02045 105
无天然裂缝时：
t max s
t 0
岩石抗张强度
有天然裂缝时：
t
2
破裂系数 RF
RF Ema E Ema
裂缝发育程度指标I
I RF
岩石稳定系数 Rg
E ma E E ma
Rg K b G
X井岩石力学参数识别裂缝
x井岩石力学参数识别裂缝
二、地应力测井评价方法
1.地应力方向的确定方法 A、井壁崩落法 B、压裂缝法
C、应力释放裂缝法 D、横波各向异性法
地层破裂压力的测井预测新方法
以三向地应力模型作为建立提取地层破裂压力数学公式的理
论依据，在对谭氏破裂压力预测公式进行修正与补充的基础上，
2 Pf Pp 1 Po Pp t
Pfu Pfd C ma 1 Pp Cb C ma 1 2 P0 1 Pp 1 Cb 1 1 2 P0 ub 1 1
G.L.Bowes有效应力计算模型：
145.31 (
Vma V 1 / B ) A
由川东北部罗家寨构造和紫水坝构造的一些井的飞仙关 组地层已知井段的地层压力数据求得对应的 A 、 B 系数为： A=0.001073 ， B=-12.0064 。则采用此法预测飞仙关组地层 压力的公式为：
定量判别式：
1 u
2
u H 1 2 a b h 2( pi q) a
b
2uq 2
S
只用崩落宽度计算地应力的模型：
s H h 2 H h cos 2 Pw
(1)
利用成像测井寻找井壁应力诱导压裂平衡点，进而建立的 地应力计算模型为：
2G1 u
b
1 4 2 2 3 t s t c
Kb
Cb
体积弹性模量
地层压缩系数
1 / Kb
1 1 4 ma t 2 3 t 2 mas mac
C ma
骨架压缩系数
Biot弹性系数
与孔隙压力 成比例
t s 2
90.274
91.379 89.620 92.040 92.855 94.379 94.795 93.558 87.495
t s 3
89.362 95.473 93.654 91.423 92.346 93.654 94.134 92.647 89.642
t s
90.893 94.243 95.962 97.771 90.154 96.988 93.971 101.662 100.344
s 3 h H PP Pm
(2)
地应力计算精度的提高与结果检验
(1)用上覆岩层压力值约束水平地应力值
(2)用各向异性系数估算水平地应力的比值 (3)以成像测井剖面地层孔隙压力测井计算方法
（1）地层孔隙压力预测方法概述
钻前评估
随钻评估
利用测井资料计算地应力和地层压力
刘之的
西安科技大学资源勘查系
一、利用测井资料计算岩石力学
二、地应力测井评价方法
三、三个压力测井预测 四、压裂高度预测
一、岩石力学参数计算
岩石动力学参数的计算 岩石静力学参数的实验测定
岩石动静力学参数的关系
实现用测井资料连续计算岩石静力学参数