九地应力测井

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1、第一节研究方法地应力和岩石强度研究在油气田开发工程中的应用钻井、射孔及井下作业设计等用途1.地质资料分析2.岩心测试技术3.测井资料分析1测井资料分析技术一.利用成像测井资料研究地应力大小及方向(一)基于井壁应力崩落和应力垮塌特征确定应力大小及方向1.特征:应力崩落和垮塌的方向与区域最小水平主应力方向一致.它是钻井过程中,井壁附近应力集中产生剪切破坏的结果.在成像测井图上,崩落和垮塌区域有明显的对称性.2井眼崩落井眼崩落32.地应力估算4(二)利用钻井诱导缝确定地应力方向裂缝产生原因:钻具震动热差诱导重泥浆压裂应力释放5诱导裂缝特征:震动裂

2、缝:裂缝宽度微小、径向延伸短，在FMI上有高电导异常，但在ARI图象上无显示热差诱导：由钻井也与地层温度的差别，使地层产生收缩而产生微裂隙和裂纹应力释放：地层被钻穿后，由于应力释放而产生的裂缝，其特点是接近平行的高角度裂缝重泥浆压裂：由于泥浆密度过大所致，多数产高角度裂缝，且张开度和延伸都较大天然裂缝与人工诱导裂缝的鉴别6诱导裂缝只与就地应力有密切的关系，故排列整齐整齐，规律性强；而天然裂缝常为多期构造运动形，又遭地下水的溶蚀和沉积作用的改造，因而分别极不规则。天然裂缝因常遭溶蚀和褶皱的作用，故裂缝面总不规则，且裂缝宽度有较大的变化；而诱导

3、裂缝的缝面形状规则且宽度变化很小。诱导裂缝的径向延伸都不大，故深探测电阻率下降不很明显。789101112131415二、利用双井径资料确定地应力方向（一）井壁垮塌的双井径曲线特征1.溶蚀型椭圆井眼2.冲蚀型椭圆井眼3.键槽变形井眼4.应力椭圆型井眼16地层倾角测井仪极板经过不同产状裂缝时的微电阻率曲线示意图1718二.利用双井径资料确定椭圆井眼长轴方位和应力方位三.水平应力的计算1967,Matthews和Kelly模型1969,Eaton模型1973,Anderson模型1986,Newberry模型19估算地层异常压力的意义产生地层异

4、常压力的原因用测井资料估算地层异常压力的原理及方法第二节地层孔隙压力预测20产生异常压力的主要原因:岩层在沉积过程中,若伴生水不能及时排出,则压实作用受到阻碍,岩石骨架应力减小,根据力的平衡关系式PS=σ+P可知,孔隙压力将随着埋深增加而增加.结果使得超压层段具有较低的体积密度和较高的孔隙度.21估算地层异常压力的原理及方法正常情况下,泥岩层的孔隙度随深度的增加而减小,孔隙度与深度呈指数衰减关系,即:声波时差与深度有类似的关系,即:或者222324相似的各种粘土矿物,在承受相同的上覆地层压力时,包括孔隙在内的总体积应相等.反之,在原位置上有

5、相同孔隙度的两个类似的粘土或泥岩层,其骨架承受的压应力必定相等,而与各自的埋深无关.25由得将D1带入P2,最后得到：26第三节利用测井资料估算岩石机械特性一.岩石强度分析1.岩石弹性模量之间的关系式27282930二.用测井资料估算岩石破裂压力(1)Hubbert和Wills法313233第四节岩石强度及地应力资料的应用在“安全”钻井液密度确定中的应用在优化射孔设计中的应用何谓“安全钻井液密度”？在钻井过程中，钻井液取代了井眼处的岩石，当井壁液柱压力太低或太高时，分别会出现什么情况？太低：井壁坍塌；太高：井壁张性破裂。“安全”范围：??“

6、安全”钻井液液柱压力的上下限上限：破裂压力；下限：坍塌压力。34井壁坍塌和破裂压力的计算根据Mohr-Coulomb破坏判据导出保持井壁稳定所需的钻井液柱压力下限为：进而可求得钻井过程中保持井壁稳定的钻井密度为:井壁坍塌压力的计算35破裂压力的计算求解式（5-37）、（5-38）(P123)可得到保证井壁不发生剪切变形的钻井液压力极限及钻井液密度上限值36