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1、中国石化江汉石油管理局测录井工程公司Well Logging Engineering Company Jianghan Petroleum Administration SINOPEC 地应力测量及应用地应力测量及应用中国石化江汉石油管理局测录井工程公司Well Logging Engineering Company Jianghan Petroleum Administration SINOPEC 主要内容主要内容一、概述二、原地应力分布的基本规律三、原地应力的测量及计算四、地应力研究在油田开发中的应用中国石化江汉石油管理局测录井工程公司Well Logging Engineering Co
2、mpany Jianghan Petroleum Administration SINOPEC 基本概念天然应力：在天然状态下，岩体内部存在的应力，又称初始地应力、原地应力。次生应力：人类进行工程建设将会在一定范围内引起岩体初始应力的改变，工程建设扰动后的岩体应力称为次生应力、二次分布应力。古地应力：指某一地质时期或某一重要地质事件之前的地应力。现今地应力：指目前存着的、正在活动的地应力。分析构造形态形成机理主要涉及古地应力。石油工程主要关心现今地应力。 中国石化江汉石油管理局测录井工程公司Well Logging Engineering Company Jianghan Petroleum
3、Administration SINOPEC 总分类依据分类定义地质年代古地应力泛指燕山运动前，或某一地质时期以前的地应力现地应力目前变化或正在变化的应力成 因原 地 应 力重力上覆岩层重力引起的地应力分量（或产生）的应力构造应力由构造运动产生的变形形成的各种构造行迹等热应力由温度变化在岩体内部引起的内应力增量扰动应力由于地表地下开采引起原地应力改变所产生的应力应力 方向垂向主应力由重力应力构成、基本上呈垂直向的主应力水平主应力由地壳中岩石侧向应力和水平构造应力构成、基本上呈水平向的 主应力地应力分类中国石化江汉石油管理局测录井工程公司Well Logging Engineering Comp
4、any Jianghan Petroleum Administration SINOPEC 地应力分类中国石化江汉石油管理局测录井工程公司Well Logging Engineering Company Jianghan Petroleum Administration SINOPEC 原地应力的来源上覆岩体的自重压力地层构造运动产生的构造应力地层中的孔隙流体压力地温梯度引起的地温应力中国石化江汉石油管理局测录井工程公司Well Logging Engineering Company Jianghan Petroleum Administration SINOPEC 一般情况下，深度一般情况下
5、，深度HH处的地层所受到的地应力，可以用三个方向上处的地层所受到的地应力，可以用三个方向上的地应力表示。一个是垂直方向上的应力，两个水平方向上互相垂直的地应力表示。一个是垂直方向上的应力，两个水平方向上互相垂直的应力。的应力。中国石化江汉石油管理局测录井工程公司Well Logging Engineering Company Jianghan Petroleum Administration SINOPEC 主要内容主要内容一、概述二、原地应力分布的基本规律三、原地应力的测量及计算四、地应力研究在油田开发中的应用中国石化江汉石油管理局测录井工程公司Well Logging Engineerin
6、g Company Jianghan Petroleum Administration SINOPEC 原地应力的分布基本规律 原地应力在时间、空间上是一个相对稳定的非稳定场。原地应力在时间、空间上是一个相对稳定的非稳定场。 在浅层地层，最大水平主应力在浅层地层，最大水平主应力 HH普遍大于垂直应力普遍大于垂直应力 v v 。即，侧压力系数即，侧压力系数= = HH/ / v v1 1 原地应力的三个方向的主应力原地应力的三个方向的主应力 v v、 HH、 h h均随深度的增加而增大。均随深度的增加而增大。1 1、侧压力系数、侧压力系数随深度增加而减小。随深度增加而减小。100/H100/H0
7、.3 1500/H+0.50.3 1500/H+0.52 2、两个水平主应力差异较大。、两个水平主应力差异较大。 hh / / HH = 0.2-0.8 = 0.2-0.8 中国石化江汉石油管理局测录井工程公司Well Logging Engineering Company Jianghan Petroleum Administration SINOPEC 中国原地应力的分区性 西南面受印度洋板块向NNE挤压 东面受太平洋板块向W俯冲 南面受菲律宾板块向N俯冲 北面受西伯利亚板块阻挡中国石化江汉石油管理局测录井工程公司Well Logging Engineering Company Jiang
8、han Petroleum Administration SINOPEC 以东经以东经100-105100-105为界，分东西两区为界，分东西两区 原地应力强度：西强东弱原地应力强度：西强东弱 最大水平主应力方向：最大水平主应力方向：西区以西区以NNENNESSWSSW为主为主东区以东区以E EWW为主为主中国石化江汉石油管理局测录井工程公司Well Logging Engineering Company Jianghan Petroleum Administration SINOPEC 主要内容主要内容一、概述二、原地应力分布的基本规律三、原地应力的测量及计算四、地应力研究在油田开发中的应用
9、中国石化江汉石油管理局测录井工程公司Well Logging Engineering Company Jianghan Petroleum Administration SINOPEC 原地应力的测量及计算中国石化江汉石油管理局测录井工程公司Well Logging Engineering Company Jianghan Petroleum Administration SINOPEC 原地应力的确定室内岩芯分析法，需要定向取芯，难度大、成本高。室内岩芯分析法，需要定向取芯，难度大、成本高。水力压裂法，优点是设备简单、操作方便、测值直观，水力压裂法，优点是设备简单、操作方便、测值直观，缺点是
10、只能单层测量，地应力方向测不准缺点是只能单层测量，地应力方向测不准测井资料评价法，连续测量，成本低，可分析地应力大小测井资料评价法，连续测量，成本低，可分析地应力大小 和方向。和方向。中国石化江汉石油管理局测录井工程公司Well Logging Engineering Company Jianghan Petroleum Administration SINOPEC 水力压裂法中国石化江汉石油管理局测录井工程公司Well Logging Engineering Company Jianghan Petroleum Administration SINOPEC 地应力方向的测井研究1. 利用地层
11、倾角双井径测井资料2. 利用成像测井资料3. 利用偶极声波测井资料中国石化江汉石油管理局测录井工程公司Well Logging Engineering Company Jianghan Petroleum Administration SINOPEC 井壁崩落法在不同地质时期形成的各种岩石，都具有一定的强度，根据脆性破裂理论，当作用应力差超过该处岩石的破裂强度时，就会产生井壁崩落现象，形成井壁崩落椭圆，其长轴方向与最小水平主应力平行。确定井壁崩落的基本准则：a）井眼崩落井段必须超过一定长度；b）两条井径中，其中较小的井径数值必须接近钻井的钻头尺寸；C）当井斜时，扩径的长轴方向不能与井眼的高边方
12、位一致。中国石化江汉石油管理局测录井工程公司Well Logging Engineering Company Jianghan Petroleum Administration SINOPEC 面14-12-斜35地层倾角资料地应力分析 井段788-806米，椭圆井眼长 轴方向170-350，最小水平主 应力方向170-350。 井段826-839米，椭圆井眼长 轴方向15-195，最小水平主应力方向15-195。中国石化江汉石油管理局测录井工程公司Well Logging Engineering Company Jianghan Petroleum Administration SINOPE
13、C 利用成像测井资料地应力分析中国石化江汉石油管理局测录井工程公司Well Logging Engineering Company Jianghan Petroleum Administration SINOPEC 钻井井壁诱导缝法（应力释放缝）钻井诱导缝系钻井过程中地层应力释放而产生的裂缝。诱导缝的最 大特点是沿井壁的对称方向出现，呈羽状或雁列状。钻井诱导缝在成像图上为一组平行且呈180对称的高角度裂缝。这组 裂缝的走向即为现今最大水平主应力的方向。中国石化江汉石油管理局测录井工程公司Well Logging Engineering Company Jianghan Petroleum Ad
14、ministration SINOPEC 面古3井钻井诱导缝发育特征图（2544-2550m m）井段2544-2550m：钻井诱导缝主要倾向5，走向为95-275。最大水平主应力方向95-275。 中国石化江汉石油管理局测录井工程公司Well Logging Engineering Company Jianghan Petroleum Administration SINOPEC 面古3井钻井诱导缝发育特征图（2630-2633m m）井段2630-2633m：钻井诱导缝主要倾向345 ，走向为75-255。最大水平主应力方向75-255 。 中国石化江汉石油管理局测录井工程公司Well L
15、ogging Engineering Company Jianghan Petroleum Administration SINOPEC XXX井钻井诱导缝发育特征图中国石化江汉石油管理局测录井工程公司Well Logging Engineering Company Jianghan Petroleum Administration SINOPEC 利用偶极声波测井资料的各向异性判断地应力地层构造应力的不均衡使横波发生分离现象，从而产生较强的各向异性。在成像测井图上出现明显的诱导裂缝或井壁崩落现象。这时，横波在传播过程中通常会分离成快横波、慢横波。质点平行于裂缝走向振动的速度较快为快横波，质点垂直于裂缝走向振动的速度较慢为慢横波。因此，可以用快横波的方向确定最大水平主应力的方向。中国石化江汉石油管理局测录井工程公司Well Logging Engineering Company Jianghan Petroleum Administration SINOPEC 中国石化江汉石油管理局测录井工程公司Well Logging Engineering Company Jianghan Petroleum Administration SINOPEC 地应力大小的测井研究地应力计算数学模型：式中：v、h 、H 垂直应力、最小水平应力、最大水平应力，MPa；地层岩石密
