基于XMAC资料的火山岩压裂储层应力分析技术

储层地应力大小和方位对指导压裂方案设计和施工工艺有着现实的意义.通过分析牛东构造的密度测井、声电成像及地层倾角和压裂曲线等资料,结合XMAC资料和岩心刻度测井研究了牛东火山岩储层的岩石力学特征、地应力大小和方位,建立了三维应力模型,绘制了单井应力剖面图、区域地应力分布图和区域地应力等值线图,用XMAC资料计算的地应力方位与由地层倾角得到的结果相一致,求取的压裂层段平均最小水平主应力值与压裂施工瞬时停泵时折算的压裂层段中点压力值基本吻合.     

新疆七中区块克下组油藏地应力场分布特征研究

新疆七中区块克下组油藏四周被断裂带切割,中部油藏泥岩隔夹层发育,区域地应力分布复杂,分层压裂实施难度较大。为了明确区域地应力分布,首先建立岩性图版,针对不同岩性地层建立不同的动静态岩石力学参数转换模型,采用现场小型压裂测试和岩心力学实验计算构造应力系数,分析了151口单井地应力剖面;然后通过测井、分层资料和地震数据开展地层精细划分和三维地质体建模,最终采用克里金插值获取该区域的三维地应力场。分析结果与现场微地震监测和交叉偶极子声波测井数据对比良好。三维地应力场主应力得出克下组油藏大多层位压裂时主要呈现水平缝;层间应力差(0.7～5 MPa)和水平应力差(0.4～5 MPa)得出油藏垂直裂缝区域较难穿透隔夹层。     

地应力剖面在储层开发中的应用——以川西XL气田沙溪庙组储为例

地应力剖面的研制为测井资料开辟了新的应用领域,通过对川西XL气田4口井的地应力剖面分析,川西XL气田沙溪庙组储层岩石力学参数,三向主应力,水平应力场方向,工程常用压力及出砂指数有如下特征：孔隙,裂缝的发育程度能够对储层的力学性质产生影响;三向主应力一般满足关系式：σH＞σV＞σh,裂隙发育的层位水平主应力,破裂压力较围岩低,坍塌压力较围岩高,水平高应力方向与川西区域构造水平主应力方向基本一致,但个别层位离应力方向发生了较大变化,出砂指数值较高,基本不存在出砂现象。     

利用测井资料求取地应力及压裂控制研究

通过常规测井资料求取岩石力学参数的方法研究、地应力的现场求取方法研究、地层孔隙压力的计算和地层破裂压力的计算方法研究，为现场进行压裂施工提供依据。在方法研究的基础上，自主开发了利用常规测井资料求取地应力剖面和压裂控制的解释平台，对实际测井资料进行处理解释，取得了满意的效果。     

新区块及未钻井深部地层孔隙压力预测方法——以准噶尔盆地南缘高压气井为例

地层孔隙压力预测通常基于声波和电阻率等测井数据来进行计算,并且只能在有已钻井或者目标井邻近存在已钻井的情况下才能进行。而新区块或未钻井深部地层由于资料有限,没有测试地层压力可以参考,给钻井液密度、井身结构的安全合理设计带来了风险。为此,在Eaton法中引入三维地应力和层速度来计算地层孔隙压力,首先由地震层速度计算未钻井地层的声波时差、岩石密度、最大地应力、最小地应力,然后由Gardner经验公式法代入地震层速度计算上覆岩石压力中的岩石密度,进而对目标区块三维精细地应力场进行有限元建模计算,从而得到了目标区块的精细地应力场三维数值解,获得垂直地应力(最大主应力)、最小水平主应力,最后得到了地层孔隙压力。采用上部已钻井地层所获得的测井密度、声波、地层破裂压力、地层压力等资料,对Eaton法得到的关键参数进行了校验。准噶尔盆地南缘X1井按上述方法设计四开钻进至上白垩统连木沁组4 131～5 650 m井段,发现气显示,表明该井段的孔隙压力与钻井液密度接近。结论认为,对于新区块或未钻井深部地层采用基于层速度和三维地应力预测地层孔隙压力的方法是可行的,该方法可以为类似地区的钻井设计提供借鉴和参考。     

准噶尔盆地玛北斜坡区砂砾岩破裂压力预测方法研究

基于地层岩石三轴应力原理,利用裂缝形态特征分析地层现今地应力状态;采用岩石力学、声学实验,建立偶极声波测井评价岩石力学参数的动静转换模型;结合岩石破坏准则,建立玛北斜坡区砂砾岩破裂压力测井预测方法,对15口井进行破裂压力预测,利用压裂资料刻度,相对误差6.1%,破裂压力预测精度达到水力压裂施工要求。     

复杂地质构造条件下地应力模型与图版解释法

由于传统水平地应力模型中的构造系数很难准确求取,无法获得计算水平主地应力的数学式.借助已钻井的测井资料、采用钻井地破试验或水力压裂试验法可较精确地测定最小水平主地应力;在测井数据反演地层岩石参数的基础上,利用复杂构造条件下主地应力力学模型,建立目标井水平地应力的数学关系并绘制解释图版,由此求取最大水平主地应力值.该图版解释新方法充分考虑了上覆岩体的自重、地质构造应力及地层孔隙压力,可较准确的预测勘探目标区块水平主地应力.     

地应力剖面在储层开发中的应用──以川西XL气田沙溪庙组储层为例

地应力剖面的研制为测井资料开辟了新的应用领域。通过对川西XL气田 4口井的地应力剖面分析 ,川西XL气田沙溪庙组储层岩石力学参数、三向主应力、水平应力场方向、工程常用压力及出砂指数有如下特征 :孔隙、裂缝的发育程度能够对储层的力学性质产生影响 ;三向主应力一般满足关系式 :σH>σV>σh,裂隙发育的层位水平主应力、破裂压力较围岩低 ,坍塌压力较围岩高 ;水平主应力方向与川西区域构造水平主应力方向基本一致 ,但个别层位主应力方向发生了较大变化 ;出砂指数值较高 ,基本不存在出砂现象。     

塔河油田托甫台地区岩石力学参数和地应力试验研究及其应用

针对塔河油田托甫台地区碳酸盐岩油藏高温高破裂压力特点,基于储层岩石力学参数试验和地应力室内试验,得出塔河油田托甫台地区6000m以下碳酸盐岩地层的平均弹性模量为39.23GPa,平均泊松比为0.268.最大主应力方向为64～91°;通过差应变法,得到地层的垂向应力梯度为0.025MPa/m,水平最大主应力梯度为0.02...     

徐深气田A区块岩石力学参数及地应力分析

松辽盆地徐深气田A区块下白垩统营城组火山岩储层非均质性强,单井自然产能低,储层的岩石力学性质、地应力特征与储层中裂缝的分布情况有着密切关系,是油田后期开发井网部署、水平井优化设计、压裂方案制定的重要依据。通过岩石力学参数测试分析了工区营城组火山岩的岩石力学参数特征,找出了动、静态岩石力学参数之间相关关系;通过波速各向异性结合测井解释确定了工区水平最大主应力方向,并利用声发射效应计算了水平最大、最小主应力值及应力梯度。结果表明:①营城组火山岩的岩石力学参数明显高于沉积岩,且火山岩中不同岩性之间岩石力学参数存在差异性;②动静态岩石力学参数相关关系表现为静态弹性模量和动态弹性模量相关性一般,静态泊松比和动态泊松比相关性较差;③火山岩水平最大主应力方向在NE83.4～129.6°,多集中在NE106.1°附近;④火山岩主应力随深度增加而增大,水平最大主应力介于83.8～96.1MPa,水平最小主应力介于63.9～79.9 MPa。结论认为,该区水平井轨迹延伸方向为SN向且施工压裂大于87 MPa时,更易形成纵横交错的裂缝网络。     

富台潜山凤山组现今地应力场数值模拟及 有效裂缝分布预测

为明确富台潜山凤山组现今地应力特征,根据钻井诱导缝走向及井壁崩落方向对其现今地应力方向进行判断,并通过测井资料及经验公式计算得出关键井现今地应力。通过确定岩石力学参数并建立有限元模型,以关键井地应力为约束条件,对研究区凤山组现今地应力场进行数值模拟,分析现今地应力场对裂缝有效性的影响,进而预测有效裂缝分布。研究结果表明,富台潜山凤山组水平最大主应力为90.6~181 MPa,为北东东—南西西方向;水平最小主应力为61.9~110 MPa,为北北西—南南东方向。断裂带为应力低值区,东、西两侧低洼地带为应力高值区,背斜核部为应力分布稳定区,背斜两翼存在应力变化梯度带。北东东—南西西方向为研究区凤山组有效裂缝优势走向,有效裂缝发育最有利地区为背斜核部,其次为背斜两翼,东、西两侧低洼地带则不利于有效裂缝的保存。     

分层地应力描述及其在胜利油田的应用

以侧向约束应力状态作为地应力的参考应力状态，利用常规测井资料对岩石力学参数进行分析处理，采用葛氏地层应力经验关系式，建立地应力的计算模型。滨670井、滨660-665区块进行了单井分层地应力及地层岩石力学参数分析计算，用于滨670井限流压裂设计以及滨660-665区块极限注水压力的确定，取得了理想的效果。     

利用斜井井壁破坏信息计算最大水平地应力

准确获取深部地层的地应力大小和方向,对于安全钻井作业、控制井筒出砂和压裂增产至关重要。利用井壁破坏信息计算地应力的方法已得到广泛认同,甚至已建立了利用井壁崩落宽度计算最大水平地应力的模型,但是该计算模型仅限于直井井壁破坏。为此,根据线性多孔弹性岩石力学理论,确定了任意斜井井壁崩落位置和张性裂缝位置,找出了间接计算最大水平地应力的方法,即利用斜井井壁崩落和张性裂缝建立地应力和岩石强度的关系图版,根据实际岩石强度确定最大水平地应力。利用该方法对川西南部斜井成像测井观测到的井壁破坏信息进行了实例分析,分析结果表明,该地区垂深4 663.5 m处的最大水平地应力为178.9~180.3 MPa。川西南部地区正处于逆断层地应力状态,在较强的水平挤压应力作用下,该地区的原生断层接近摩擦极限应力状态,断层容易滑动,因此该地区地震频发。利用该方法可以根据任意斜井井壁的破坏情况计算最大水平地应力,扩展了斜井成像测井资料的应用范围。     

深部硬石膏岩盖层地应力测井评价方法

硬石膏岩具有极低的渗透性及良好的压力封闭能力,通常作为大型油气藏的良好区域盖层。塔里木盆地西南部地区古近系地层深部发育较厚的硬石膏岩层。深部硬石膏岩层的地质特征及应力环境相对复杂,对其地应力进行精细测井评价可以为高效钻探提供依据。通过设计三轴力学和声学同步测试实验,模拟地层高应力环境,获取硬石膏岩力学参数。在此基础上,结合地应力实验测试及测井方法,对古近系硬石膏岩层地应力进行测井评价。利用频散校正技术将实验测试的样品高频(1 MHz)波速值转换为测井频率(20 kHz)波速值。建立了古近系硬石膏岩的横波时差及动静态岩石力学参数解释模型。利用改进的Newberry模型对目的层地应力进行了测井评价,整体地应力预测结果的相对误差为5.6%,绝对误差为3.16 MPa,能够满足工程需要。     

基于阵列声波测井评价致密砂岩储层地应力

以鄂尔多斯盆地东缘上古生界煤系气藏致密砂岩储层为例,对致密砂岩岩石力学性质及地应力进行综合研究及评价。获得动静态力学参数转换关系,利用压裂法计算地层地应力,其状态满足σ_hσ_Hσ_v,局部地质力学层呈现出较高的构造应力环境。通过引入修正系数C~*至Newberry模型中,实现对煤系致密砂岩储层水平方向最小主应力的预测。考虑到地应力的各向异性,引入非平衡结构因子U_b,对储层水平最大主应力进行测井评价。快横波方位分析结果表明,研究区上古生界气藏的水平最大主应力方向为NW向。     

用XMAC测井资料揭示砂岩油藏地应力分布特征及影响因素

XMAC测井仪能够测得最大水平主应力、最小水平主应力、最大水平主应力方位及岩石力学参数,本文利用在萨中南一区西部加测的6口XMAC测井资料,探究了地应力的南一区西部地应力分布特征及影响因素,展望了地应力油田开发和套管防护中的应用前景。初步给出了如下认识或结论:无论是平面上还是纵向上南一区西部储层地应力都存在不均衡状态;油层单砂体地应力与地层压力呈正相关关系,与孔隙度和渗透率呈负相关联系。     

基于地应力校正的变胶结指数饱和度计算方法——以库车前陆盆地A井区为例

库车前陆盆地巴什基奇克组裂缝性致密砂岩储层埋藏深、厚度大、物性差、地应力强,复杂的储层特征导致地层电阻率随埋藏变深而异常升高,出现低阻气层和高阻水层,全井段应用统一的岩电参数计算含气饱和度会产生认识性错误。基于测井、测试资料及粒度、铸体薄片等实验资料,深入分析了储层物性、岩性、储集空间类型、流体类型、裂缝和水平主应力差对地层电阻率的影响,建立了随水平主应力差变化的胶结指数计算模型,提高了饱和度计算精度,为储层流体识别和储量评估提供可靠依据。研究表明,地层电阻率随水平主应力差异常增大有明显的幂指数增大关系;构造应力产生的裂缝是地层电阻率增大的重要原因;在一定范围内,胶结指数随水平主应力差异常增大呈二次幂函数增大关系,且增大趋势逐渐变缓。     

准噶尔盆地四棵树凹陷构造应力场与构造变形解析

准噶尔盆地南缘四棵树凹陷高探1井的中生界油气勘探已获得重大突破,深入解析该地区深层致密砂岩的构造变形显得至关重要。综合野外、岩心、测井和地震等数据,利用地质调查与有限元数值模拟方法查明了四棵树凹陷的构造应力环境,明确了构造应力场对构造变形的控制作用。研究表明,四棵树凹陷现今的最大水平主应力总体呈SN向,具有分带性。在北天山西段、托斯台构造带和高泉构造带等地区,最大水平主应力方位呈NNW向;在艾卡构造带和车排子凸起等地区,最大水平主应力方位呈NNE向或NE向。晚喜马拉雅期以来,NNW向构造应力由北天山地区向四棵树凹陷内部逐渐传递,受其控制的凹陷内构造变形也沿NNW向传播扩展。高泉背斜清水河组的构造应力场数值模拟表明：研究区的最大水平主应力为80~170 MPa;构造应力在背斜南部、中部的断层附近集中,向北则减小;近EW走向断层附近的构造应力明显大于NNW （或近SN）走向断层附近的构造应力,总体显示高泉背斜处于压扭应力环境。构造应力场控制了高泉背斜的裂缝发育和展布,裂缝走向与最大水平主应力方向一致或呈小角度相交,且断层附近或背斜核部裂缝较发育。高探1井中发育的构造裂缝可能是该井取得高产的重要原因之一。     

地应力剖面在储层开发中的应用

地应力剖面的研制为测井资料开辟了新的应用领域。通过对川西XL气田4口井的地应力剖面分析,川西XL气田沙溪庙组储层岩石力学参数、三向主应力、水平应力场方向、工程常用压力及出砂指数有如下特征孔隙、裂缝的发育程度能够对储层的力学性质产生影响;三向主应力一般满足关系式σ     

川东南丁山构造龙马溪组页岩构造裂缝期次及演化模式

川东南丁山构造龙马溪组的页岩气蕴藏量巨大,裂缝对页岩气的富集及产能具有重要影响。综合利用野外露头、岩心、成像测井、包裹体分析、声发射实验以及（U-Th）/He年龄测定等,对该区构造裂缝形成期次及演化模式开展综合研究。研究表明：野外露头和岩心裂缝均主要以构造成因的剪切缝为主,以高角度、大切深、高充填为特征,据其交切关系及产状特征可划分为平面剪切缝和剖面剪切缝。龙马溪组构造裂缝可分为3期：第1期构造裂缝形成于燕山运动中-晚期（82.5~72.1 Ma）,裂缝充填物主要为方解石,充填程度较高,均一温度为295.6~325.2℃,古地应力的最大有效主应力为97.06 MPa,主应力方向为135°±15°,裂缝方位主要为NWW-SEE、NNE-SSW向平面"X"型共轭剪切缝以及NE向剖面剪切缝;第2期构造裂缝形成于燕山运动末期-喜马拉雅运动中期（72.1~31.2 Ma）,裂缝充填物为方解石,其次为硅质或铁质,均一温度为189.1~232.4℃,古地应力的最大有效主应力为90.71 MPa,主应力方向为45°±15°,裂缝方位主要为近SN向、NEE向平面剪切缝以及NW向剖面剪切缝;第3期构造裂缝形成于喜马拉雅运动晚期-现今（31.2~0 Ma）,仅形成少量的NW向剖面剪切缝,裂缝充填程度低,充填物为少量方解石,古地应力的最大有效主应力为76.55 MPa。第1期和第2期为主要的成缝期,第3期主要对前期裂缝进行叠加和改造。结合地质力学理论,最终建立了3期裂缝发育的演化模式。