砂岩油藏地应力及岩石力学参数与套管损坏相关性.pdf

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1、第20卷第3期伙／J—r丁J队v毗．ulOj2014年9月JOURNALOFGEOMECHANICSSep．2014文章编号：1006-6616(2014)03-03244)7砂岩油藏地应力及岩石力学参数与套管损坏相关性宋杰(中石油大庆油田有限责任公司第一采油厂，黑龙江大庆163001)摘要：XMAC测井仪能够在井下进行连续测量，不仅能测得储层各沉积单元的最大和最小水平主应力以及最大水平主应力方位，而且可以取得密度、破裂压力、泊松比、杨氏模量、剪切模量等岩性及力学参数，从而有助于研究储层纵横向岩石力学特征，进而为确立地应力与套管损坏之间以及

2、岩石力学参数与套管损坏之间的相关性提供技术支持。研究结果显示，与非套损区对比，标准层成片套损区的主应力及破裂压力很高，泊松比很大，剪切模量很小，这种力学特征可用来确立标准层成片套损区的形成或存在；与正常井区相比，油层部位套损集中区的主应力及破裂压力偏高，泊松比比较大，剪切模量比较小，主应力方位发生偏转，可利用这种力学特征判断油层部位套损集中区的形成或存在；破裂压力变高、泊松比变大、剪切模量变小、差异应力较大是导致标准层部位发生套损的内在原因，而区域之间的平面应力差异是导致标准层部位发生套损的外在推动力；泊松比大、剪切模量小、破裂压力高等岩石

3、本身力学特征是油层部位发生套损的内因，而地应力场和地层压力场的改变是油层部位发生套损的外因，油层部位套管损坏是内因、外因共同作用的结果。关键词：XMAC测井；地应力；岩石力学参数；套损机理中图分类号：TU459文献标识码：A0引言XMAC测井又称交叉式多极子阵列声波测井，是利用声波原理测得地层或岩石各向异性的一种测井方法。它能够在井下进行连续测量，不仅能测得各储(隔)层的最大水平主应力、最小水平主应力及最大水平主应力方位，而且可以取得密度、破裂压力、泊松比、杨氏模量、剪切模量等岩性及力学参数，有助于研究储层纵横向岩石力学特征，确立地应力及岩

4、石力学参数与套管损坏之间相关性。为了揭示岩石力学分布特征，确立地应力及岩石力学参数与套管损坏之间的相关性，近年来在s油田DZ区块选择10口井(套损区内5口井、套损区周边5口井)进行了XMAC测井，在此基础上对两大部位套损的机理和成因进行了系统描述，进而有效指导了DZ区块收稿日期：2014-03-03作者简介：宋杰(1965一)，男，高级工程师，主要从事开发地震和精细油藏描述工作。E-mail：455078606@qq．corn第3期宋杰：砂岩油藏地应力及岩石力学参数与套管损坏相关性327可见，与其他井区相比，套损集中区最大水平主应力值较高，

5、差异应力较小，破裂压力较高，泊松比较大，剪切模量很小，主应力方位发生改变。对其他套损层位进行叠合分析表现出了类似特征(见表1)。这些表现特征可作为油层部位套损集中区形成或存在的识别标志。表1不同油层部位地应力及力学参数在套损井区与非套损井区的对比统计Table1Thecomparativetableofgeologicalstressandmechanicalparametersindifferentreservoirintervalsbetweencasing--damagewellareaandnon·-casing--damagewe

6、llarea3地应力及岩石力学参数与套管损坏之间相关性根据上述对标准层部位和油层部位岩石力学特征的描述结果，结合有关套损机理研究成果，确立了地应力及岩石力学参数与套管损坏之间相关性。3．1标准层成片套损区地应力及岩石力学参数与套管损坏之间相关性成片套损发生后套损区标准层的剩余地应力依然很高，区域间的地应力差异依然严重，说明该套损区仍然处于不稳定状态，即存在着进一步扩大的可能性。DZ区块1998年发生第二次成片套损以来(曾分别于1990年和1998年先后2次发生成片套损)，每年仍有新发生的标准层部位套损井出现，也从事实上证实了这一点。该区标准

7、层部位受到了来自北东东向的较强挤压作用，也同样不利于套损区的稳定。针对这些情况，必须采取有效措施使地应力进一步释放，才能确保套损区不再扩大或趋向稳定。与地应力集中过程一样，地应力释放过程也具有传导作用，因此可以通过对高应力区憋压油层或油层段进行泄压的办法，使高应力区标准层地应力得以释放，区域间平面应力差异趋向减弱，从而达到进一步遏制标准层部位套损趋势的现实目标。高压注水不仅会使油层部位岩体内原地应力增加，也会因应力传导使盖层部位泥页岩地应力有明显增加。平面上不均衡注水及钻井调整往往造成有的区域处于高应力状态，有的区域处于低应力状态，导致区域

8、问平面应力差异“。破裂压力变高、泊松比变大、剪切模量328地质力学学报2014变小、差异应力大是导致标准层部位发生套损的内在原因，而区域之间的平面应力差异是导致标准层部位发生套损