川西新场构造地应力分布规律研究及其应用

在充分利用现场加砂压裂、测试压裂数据的基础上，精确求取了新场构造不同层位的最小地应力值，并将该最小地应力与压裂测试同期地层压力建立联系，研究发现该区最小地应力与对应地层压力之差值与垂直深度呈线性关系，且相关性极高。该公式的提出解决了新场构造须家河组压裂资料少、裂缝闭合压力求取难的问题，为钻井、固井、压裂施工提供了科学指导；该区须家河组应力绝大部分处于走滑应力状态，最小地应力为最小水平应力；针对须家河组钻井诱导张性裂缝发育的现象，还推导了水平最大地应力的计算公式，并应用到几口重点深井的地应力场求解中，为须家河组天然裂缝渗透性分析提供了准确的地应力模型。     

川东北部飞仙关组裂缝发育状况分析

裂缝对川东北部飞仙关组中低孔隙度储层的渗流性能改善的效果非常明显。利用构造曲率、断层数据结合成像测井、岩心描述等数据，可以对裂缝的区域分布、发育密度等进行研究。同时由于现今构造应力的方向与裂缝延伸方向的关系，对裂缝的开启程度有明显的影响，而水平地应力的方位，与井眼崩落及钻井诱导缝的方位关系密切，因此从FMI成像图上分析井眼崩落及钻井诱导缝方位，即可确定最大或最小主应力方向，从而对区域裂缝发育的有效性进行分析。     

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。     

库车坳陷克深三维区现今地应力场及储层裂缝数值模拟

利用ANSYS有限元分析软件,在建立力学模型的基础上,以井点现今地应力值为约束,进行了克深三维区现今地应力场的数值模拟,建立了地应力与储层构造裂缝参数的定量关系模型,并结合古今应力场对储层构造裂缝参数进行了定量预测.数值模拟结果表明:构造高部位、断层带是地应力的低值区和裂缝的发育区;随深度增加,现今地应力值逐渐增大,而储层裂缝发育程度逐渐降低;现今地应力场和储层裂缝参数的数值模拟结果与测井解释结果基本吻合,能够反映现今地应力场及储层裂缝分布规律.     

基于三维地应力的水平井轨道优化及钻井液密度窗口分析

准噶尔盆地南缘区域断层多、背斜构造明显,地应力分布复杂,主应力方向随位置变化较大,不利于水平井轨道优化及钻井液密度窗口设计。为此,在三维地应力场计算模型建立过程中考虑了背斜构造对局部应力的影响,数值求解得到的地应力分量值比采用解析法得到的地应力值更准确;相应地,在此基础上计算得到的钻井液密度窗口值比利用解析法得到的钻井液密度窗口值更准确。首先对区块内的高探1井进行单井实测及单井地应力分析,然后对目标区块三维地应力场进行精细化有限元建模计算,从而得到区块的三维地应力场数值解;根据三维地应力场中主应力的方向角分布情况,优化水平井轨道,并计算出相应的安全钻井液密度窗口,为高泉区块安全优快钻井提供理论依据和准确的参考数据。研究表明基于三维地应力的水平井轨道优化及钻井液密度窗口计算模型是准确的、实用的。     

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。     

四川盆地川西坳陷新场气田须家河组储层工程地质特征及增产实践

储层增产技术是川西深层致密砂岩气藏开发的关键技术.川西坳陷新场气田须家河组二段为典型的深层致密砂岩气藏,具有储层致密、最小主应力与垂向应力接近的走滑断层应力状态以及储层裂缝发育等特点,前期储层改造效果不明显.针对须家河组储层开展了工程地质特征评价和前期压裂效果分析,在储层岩相、岩石学、物性和裂缝等特征研究基础上,将储层...     

大庆长垣X71区块扶余油层现今地应力研究及应用

为了研究X71区块扶余油层现今地应力与人工裂缝的关系,指导注采井网部署,利用波速各向异性法和无源微地震法确定现今地应力方向,并通过声发射法和水力压裂法测量井点现今地应力。建立有限元模型,对X71区块扶余油层现今地应力场进行数值模拟。研究结果表明:扶余油层最大水平主应力为NEE—SWW方向,最小水平主应力为NNW—SSE方向,断层位置为应力低值区,构造低部位为应力高值区;人工裂缝沿最大水平主应力方向延伸,因此按最大水平主应力方向进行注采井网布置比较合理。     

大民屯凹陷构造应力场及其与油气运聚关系

为研究大民屯凹陷构造应力场与油气运聚的关系,根据其地质及区域构造应力场特征,建立了研究区三维构造应力场有限元模型,并通过数值模拟分析,得到了太古界和元古界的最大主应力、最小主应力和最大剪应力等应力分布,在此基础上结合油气运移理论对研究区的油气富集区进行预测。结果表明:在构造应力场的作用下,油气运移与富集的方向为从地应力场的高值区向低值区和从流体势场的高势区向低势区;应力低值区、流体势场低势区和油气运移所经由的靠近断裂带的圈闭是油气聚集的有利部位。综合预测结果和已完钻井的产能情况表明,油气井中的高产井区与地应力场和流体势场的低值区相吻合。     

四川盆地川西坳陷新场须家河组二段致密砂岩储层裂缝发育特征及主控因素

四川盆地川西坳陷新场须家河组二段（须二段）砂岩储层具有埋藏深、致密的特点,天然裂缝的发育对储层至关重要。通过地表露头调查、岩心观察、常规测井和成像测井解释等手段分析新场须二段气藏天然裂缝的发育特征,认为须二段储层裂缝可划分为网状缝、立缝、高角度缝、斜缝、低角度缝和平缝,以低角度缝和斜缝为主;裂缝主要发育在新场构造带中东部地区的须二段中、上亚段,走向主要为NE-SW向、NW-SE向和EW向,以EW向晚期构造裂缝最发育,并与区内现今最大主应力方向一致。基于裂缝参数与产能参数交会分析,明确不同类型裂缝对产能的贡献度,认为新场须二段气藏有效裂缝为倾角大于30°的构造裂缝（立缝、高角度缝和斜缝）。区内有效裂缝的发育受控于断裂、构造变形、岩石粒度、岩石成分和岩层厚度等多方面因素,但距离晚期SN向逆断层的距离是须二段天然构造裂缝发育的关键控制因素,其次是构造变形及构造组合样式。距离晚期SN向逆断层上盘200 m范围内的褶皱发育区可作为新场地区今后裂缝预测、评价及天然气开发的重点区域。     

天然地震与构造裂缝、油气运移的关系研究

天然地震是地壳在应力作用下岩石快速破坏的结果,构造裂缝、断裂的形成（或断层的再活动）与天然地震关系密切。震源应力场是构造应力场不可分割的一部分。构造裂缝与断裂形成是同一构造应力场演化不同阶段的物质表现。可以根据天然地震的研究成果来研究构造裂缝,分析构造裂缝发育的时间、位置、分布范围以及发生的频率。构造裂缝连通性好,穿越性强,是油气运移的重要通道。平行于最大水平主应力方向的构造裂缝,及与最大水平主应力呈小角度相交的前期断层和裂缝是油气运移的优选方向。     

陆相泥页岩在水平地应力作用下裂缝的多样性——以济阳坳陷古近系泥页岩为例

基于水平最大主应力（S_H）、水平最小主应力（S_h）和垂向应力（S_V）数据,探讨了济阳坳陷的地应力状态。济阳坳陷中,埋深小于2 600 m的地层总体处于Ⅰ类地应力状态（S_V>S_H>S_h）,埋深大于3 200 m的地层一般处于Ⅲ类地应力状态（S_H > S_V > S_h）,在不同地区由Ⅰ类地应力状态转换为Ⅲ类地应力状态的深度不同。利用岩心资料分析了Ⅲ类地应力状态下的动力学特征,动力学作用表现为横向挤压和错动,并识别出5类典型的Ⅲ类地应力裂缝,即脆性层竖直缝、非均质层竖直主干缝+水平分支缝、雁列式方解石透镜体充填缝、挤压逆冲派生缝和复杂网状缝。由于陆相泥页岩的组成和力学性质在纵向上具有强烈的非均质性,在Ⅲ类地应力状态下更容易形成多样性裂缝。     

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     

现今地应力与断层封闭效应

简要介绍了断层封闭性研究现状和主要研究方法 ,阐述了油田现今地应力作用方向、大小对断层封闭性的影响 ,即在某一应力大小的条件下 ,现今水平主压应力方向与断层走向的交角越大 ,断层封堵油气的可能性越大 ,反之则越小 ;在某一断层产状条件下 ,作用于断层面的联合压应力大于或等于岩石抗压强度 ,有利于增强断层封闭作用 ,反之不利于断层封闭。以辽河坳陷西部凹陷笔架岭油田为例 ,选取该地区 4口井4 6个层段 ,计算了钻孔井壁崩落的优选方位及相应的现今最大水平主压应力作用方向 ,分析认为最大水平主压应力方向总体为北西向 ,与主干断层走向呈大角度相交或近于垂直 ,据此评价 4条主干断层总体上对油气的封闭性在沙河街组一段和东营组三段好 ,向浅部变差。采用声发射法测量了该区 10口井 4个层位现今最大水平主压应力数值和岩石抗压强度 ,据计算所得联合压应力评价了其中 3条主干断层的封闭性 ,总的变化趋势是深部好而浅部差。笔架岭油田的油气藏实际分布证实了评价结果是可靠的 ,这对于该区井位选择、区块评价、储量计算及制订正确开发方案有极重要的地质意义和现实意义     

渤海变质岩潜山油藏储集层综合评价与裂缝表征

综合利用岩心、薄片和成像测井等资料,对渤海JZ25-1S油田变质岩潜山油藏进行了储集层评价和裂缝表征研究。将JZ25-1S潜山储集层纵向上划分为风化壳、半风化壳和基岩3段以及裂缝-孔隙型、孔隙-裂缝型和微裂缝-致密型3种储集层,并利用原油包裹体检测技术、区域地应力方向及声波全波列测井资料评价了裂缝的有效性。分析结果表明,研究区半风化壳储集层最为发育,孔隙-裂缝型储集层为主要产层,裂缝的主要走向与潜山主断层走向大致平行,以与现今最大地应力方向基本保持一致的晚期开启的倾斜裂缝最为有效。最后综合成像测井精细解释与生产实际应用,确定出定性-半定量的储集层划分标准,将潜山储集层划分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ3个级别。图10表1参16     

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。     

有限元构造应力场研究在苏里格气田水平井开发中的应用

建立了苏里格气田的地质构造模型,利用有限元分析方法,对苏里格气田进行了地应力场有限元反演和三维构造应力场的数值模拟,模拟出区域最大主应力、最小主应力、最大剪应力和岩石应变能的分布规律,进而预测区域天然裂缝的分布规律,同时分析了构造应力场在水平井压裂中对水力裂缝启裂方位、裂缝规模的控制作用等,为气田水平井整体开发井网部署及压裂设计提供借鉴。     

H储气库注采诱发应力场及断层滑动趋势变化

H储气库运行初期出现了数次弱震或微震，研究该区注采诱发地层应力场变化及断层易滑动性对小震级地震的影响具有重要的意义。为此，通过钻孔崩落数据和震源机制解反演了工区应力方向，并且基于钻孔崩落及钻孔诱发张裂缝数据，利用应力多边形理论来约束应力量值范围；然后，根据多孔介质弹性理论来估算气田开采和储气库周期注采情况下地层应力的变化，进而讨论断层滑动趋势与小震级地震的关系；在此基础上，得出了H储气库最大允许孔隙压力值。研究结果表明：① H储气库工区最大水平主应力方向为N21°E～N23°E，与区域现代构造应力场结果较一致；②H储气库注采前储层段水平最大、最小和垂直主应力量值分别为151.3±11.6 MPa，72.7±3.0 MPa和80.2±1.2 MPa，应力结构类型为走滑型；③在H气田开采初期储层段应力结构类型为逆冲型，而随着天然气的采出逐步转换为走滑型，之后储气库的周期注采使得应力结构类型在走滑型与逆冲型之间转换；④随着天然气开采，断层滑动趋势数值降低，而储气库注气有可能会增加断层滑动的风险，H断层滑动趋势数值随着储气库周期注采而发生周期性变化；⑤诱发微震发生的临界断层滑动趋势数值为0.45±0.03，避免微震发生的最大允许地层压力为27.7 MPa。     

基岩油气藏裂缝性储层的成像测井评价及裂缝预测

基岩油气藏裂缝性储层具有复杂的储集空间和储层非均质性,为了实现对基岩油气藏的储层精细评价和裂缝预测,以岩心分析资料为基础,将常规测井、成像测井、地震资料与地质理论相结合,对研究区的7口井进行了裂缝及孔洞分析、现今地应力与裂缝有效性分析和储层裂缝定量评价,综合预测了裂缝发育带。分析结果表明,研究区古生界变质岩地层中基本以基岩内幕油气藏为主;现今最大水平主应力方向主要呈北东-南西向和北东东-南西西向;裂缝的主要走向与古潜山主断层走向大致平行,属纵裂缝;裂缝主要发育在东西两侧靠近断层、近源的构造陡坡上的硬脆性变质岩段。此解释结果与试油资料、地质情况吻合较好。