地应力分布研究在胡庆油田的运用-2

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1、地应力方向分布研究在胡庆油田开发的运用董联合田保权戴玲中原油田分公司采油五厂采油工艺研究所摘要：地应力对油皿开发方案的优化及各种措施参数的优选有着重要的意义。文中阐述了胡庆汕HI的地应力分布监测方法，分析了胡庆汕m地应力方向分布规律及这一规律在汕口开发中的注采系统完善、新井部署、井况防治、压裂规模制定、地层分析、构造分析等方面的应用，对延长无水采油期和提高最终采收率、提高油出开发经济效益起到一定的作用。主题词：地层应力方向井网水力压裂一、地应力在油气勘探开发中的作用随着石油工业的不断发展，地应力对油气勘探开发的影响和作用越来越多地从各个方面表现出来。地质构造形成与

2、演化是构造应力作用及变化的结果;储层中油气运移和聚集与地应力有关,油气总是由强应力区向弱应力区运移；天然裂缝面和裂隙与最大主应力方向平行；油田地应力场状态决定着断层的形态和分布；在渗透率各向异性低渗透率油出屮主渗透率方向与最大水平主应力方向趋向一致；在钻井过程中井壁的稳定性与地层岩石的力学性质、地层剖面的地应力状态有密切关系；油井采油过程屮的出砂与地层岩石的力学性质、油层的应力环境、出砂指数有关；在油层改造屮地应力场状态、地层岩石的力学性质决定着水力压裂的裂缝的形态、方位、高度和宽度，影响着压裂的增产效果；油田的采油导致地层压力下降，注水是采油的相反过程，导致地层

3、的压力增大，也会引起地应力场的变化，造成地层的蠕动和错动；而注水开发中井网的布置和调整由于对地应力场的研究不够而导致无水采油期缩短，驱油效率降低，出现水窜和水淹；地应力的界常及地应力场的剧变导致套管的缩径与损坏、错断；地应力在油田油气勘探开发中起到重要的作用。二、地应力简介1、地应力分类简介存在于地壳中的内应力称为地应力，是由于地売内部的垂直运动和水平运动的力及其它因素的力而引起介质内部单位面积上的作用力，1971年在加拿大第七届批界岩石力学讨论会上对地应力从矿山的角度进行分类。原地应力：指地层岩石未经人工开挖或扰动以前的天然应力，也叫初始应力或固有应力。扰动应力

4、：由于地表和地下加载或减载及开挖等引起原地应力发生改变所产生的应力。在油田应力场的研究中，指钻井、油气开发、注水、注气等在地层中产生的地应力增量。重力应力：由于上覆岩石的重力引起的地应力分量。构造应力：由于构造运动引起的地应力的增量。残余应力：除去外力作用以后，尚残存在于地层岩石中的应力，这种残余应力很小，常忽略不计。垂直应力和水平应力：地壳中的主应力为压应力，其中一个主应力基本上是垂直的叫垂直应力，另外二个应力基本上是水平的叫做水平应力，垂直应力由重力应力所构成，水平应力由构造应力所构成。地应力的研究已有百年的历史，1905-1912年瑞士科学家海姆(Ham)研

5、究提出著名假说：岩体深处垂直应力与其上覆的岩石重力成正比，而水平应力与垂直应力相等。50年代瑞典科学家N.Hast博士发明了测量地应力的仪器，测得了岩石的绝对应力的大小和方向。1975年南非N.C.Gay建立了临界深度的概念。70年代，水力压裂测量地应力的方法首先在美国发展起來，至今水力压裂是公认的测量地应力大小的最有效的矿场测量方法。70年代以后，应用测井资料解释地层力学问题，并广泛应用于解决石油工程问题。根据国家地震局收集整理的我国东部油田大量水力压裂地应力的测量资料，在测量深度范围内，对屮原油出地应力测量资料进行线性回归得出oH=-27.1+0.036IIJ

6、二-16.6+0.024IIov=0.022+0.026HoH—垂直应力。oh—水平应力。ov—最小水平应力。H—垂直井深。2、地质构造形状与水平地应力地质构造的起伏变化往往引起局部应力的集屮或分散，水平地应力在背斜轴部较低，向翼部逐渐上升。水平应力的变化是在背斜轴部较快，在翼部变化较为平缓，而向斜的轴部则有较高的应力。构造的陡翼、倾俯端、鞍部或鼻状构造，往往产生应力异常带，应力主方向随构造等高线的变化而发生扭转。单条逆断层的上盘多派生张应力场，压应力相对较弱，主应力方位多与断层线呈高角度斜交,单条逆断层上盘发育张裂缝系统，其范围随断层断距变化而变化，越靠近断层带

7、张裂缝愈发育,尤其是在断层上盘发育有断层相关拱曲体时，更有利张裂缝的产生，单条逆断层的下盘，其应力场性质为压性，主要发育剪裂缝，有效性差，可以对油气起到遮挡作用。逆断层的末端应力变化复朵，常以应力扰乱形式出现，应力的性质、强度、方位、均无规律性，可形成多组系、多性质、多方向的裂缝网络系统，是良好的油气储集场所。二条逆断层向背逆冲所组成的断垒部分，局部应力场主要为张应力，可以形成有效的张裂缝系统。二条逆断层和对逆冲所组成的断垒部分，局部应力场主要为压应力，可以形成有效的裂缝系统。断层的相交、分枝及拐点部位多产生应力集中现象，这些部位应力强度明显高于邻区，即断层应力集

8、中现彖。运