川东高陡构造地应力大小分布规律研究

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1、川东高陡构造地应力大小分布规律研究专业：石油工程年级：2009级专升本姓名：邓斌二○一○年十一月目录1地应力及其确定方法11.1地应力11.2地应力测量方法21.3地应力的测量方法与计算方法比较32地应力的测井计算方法42.1常规方法52.2成像法73地应力在钻井工程中的应用93.1井下地应力的构成93.2地层破裂压力103.3地层坍塌压力104实际应用114.1川东七里峡构造各井地应力计算114.2川东开江区块地应力计算115结论13摘要通过地应力测量方法、计算方法的分析和对比，建立了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，从不同的角度对地应力进行了研究，

2、特别是成像法充分利用成像测井资料对井壁破坏形式的准确判别来约束反演地应力大小，得到了连续的最大和最小水平地应力剖面，并得到了三个压力剖面，这将有助于井眼稳定性分析和压裂设计。关键词：高陡构造，地应力，研究1地应力及其确定方法1.1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

3、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。图1　三轴向地应力13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

4、、凯瑟效应实验、差应变法等。1.2地应力测量方法　　⑴、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。　　⑵、凯瑟效应实验(声发射法)　　另一种常用的测量地应力的方法是凯瑟效应实验(声发射法)。凯瑟(Kai

5、ser)效应实验可以测量岩石在野外曾经承受过的最大压应力。　　地下岩层因遭受地质历史中的构造应力场作用，普遍发育有微观或隐蔽的格里菲斯微裂纹(GriffithMicrofracture)。在进行声发射实验时，实验样品在模拟古应力场的加载过程中，当应力值达到或大于微裂纹形成时的应力强度后，微裂纹就会失稳扩展而形成不可逆的声发射效应，即所谓“Kaiser”效应，其中微裂纹初始扩展点的应力值可代表其形成时的古应力强度，即所谓Kaiser效应对古应力场强度的记忆。如连续施加载荷力，不同期次的微裂纹就会相继扩展而形成多个Kaiser效应点，并由Kaiser效应点的个数和应力分量反

6、映岩石所经历过的应力场期次和强度。必须指出的是，岩石如果遭受某一期次的应力场强度高于该期之前的应力，那么不仅形成新的微裂纹，同时前期的应力记忆随微裂纹扩展会被抹掉。因此Kaiser效应点只能有限地记忆某个最高应力场强度及其之后的各应力场期次。又由于Kaiser效应点对古应力强度由高到低的期次的更好的记忆力，实验是在载荷逐渐加大的过程中进行，因而在实验曲线(AE曲线)上相继出现的Kaiser效应点，与其所代表的应力场期次在顺序上恰好相反。　　Kaiser效应点具有方向上的独立性，最高声发射次数(或频率)和应力分量值应出现在最大古应力方位上。因此，只须测出某点3个或3个以上

7、方位的同期应力分量值，即可利用应力计算公式求得该点在三维空间上的最大古应力方位及强度，这一具方位概念的实验，样品必须取自定向岩芯或露头，无方位概念的样品，仅反映应力场期次及应力强度的相对高低和变化范围。131.3地应力的测量方法与计算方法比较　　地应力测试是获取地应力数据较为直接和有效的手段。理论上讲，它应该比其它方法具有更高的精度，但是它存在以下几点不足：　　⑴、测量数据有限(如在四川进行的地应力测量就不多)，不能得到连续的地应力剖面，对没有进行地应力实测的地层，只能大致估计其地应力范围；　　⑵、地应力测试成本高；　　⑶、并非所有地层均