有限元分析方法在现今地应力场模拟中的应用

在综合考虑模拟区几何模型的形状及大小、区域构造格架、边界条件的情况下,选择与地质构造相适应的力学模型,并以实测地应力(压裂法、声发射法)为约束条件,利用有限元现今地应力场模拟方法计算了模拟区地应力场的平面和剖面展布及其特征,模拟结果可为生产单位科学开发管理油气藏提供参考.     

渤南油田五区沙三段现今地应力场数值模拟及影响因素分析

渤南油田发育大型低渗透油藏,由于其储层物性差、部署井网时未考虑现今地应力影响,导致压裂改造后发生严重水淹水窜。随着开发的不断深入,须对研究区现今地应力的分布进行系统研究。以渤南油田五区沙三段为例,利用差应变法、声发射法和波速各向异性法等岩心室内实验方法以及测井资料计算,确定渤南油田五区沙三段现今地应力的大小和方向;通过测井资料计算,建立岩石的动、静态力学参数转化关系,求取准确的岩石力学参数并建立地质模型,进而利用有限元数值模拟方法分析现今地应力的分布特征及影响因素。研究结果表明,渤南油田五区现今地应力方向具有明显的分区特征,东部水平最大主应力方向平均为北东61.4°,西部平均为南东58°;水平最大主应力表现为中部低、四周高、环带状分布的特征;水平最小主应力整体具有北高南低的特征,且在研究区中心的局部区域应力值较大。造成现今地应力方向异常主要是研究区东西两侧呈V字形分布的断裂系统在近东西向挤压应力作用下派生出对称侧向剪切应力所导致,而剖面应力展布则主要受埋深和岩石力学参数的影响。     

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。     

复杂断块地应力场数值模拟方法研究

有限元法在三维应力场的计算中具有成熟的理论基础和广泛的应用,但采用有限元软件无法精确描述诸如断层、微构造、隔夹层及严重非均质性等复杂油藏的特殊地质现象.专业地质建模软件可以建立复杂的地质模型,但建立的三维地质模型输入到油藏数值模拟软件中无法进行地应力数值模拟分析,且地质建模软件和有限元软件没有良好的数据接口.因此,要实...     

合水地区庄19井区长8_2储层现今地应力场有限元模拟

以长庆油田合水地区庄19井区长82储层作为研究对象,根据其地层及岩石力学性质特征,建立了研究区地质及力学模型,选取实测地应力大小和方向作为反演准则,利用有限元方法计算了该区现今地应力场分布,并将模拟结果与储层参数及生产特征进行了对比,总结了三者之间的对应关系并探讨了内在联系。现今地应力场模拟结果可为该地区井网部署、优化及整体压裂规划等工作提供科学参考。     

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.     

川西凹陷新场气田三维地应力场反演分析

根据川西凹陷新场地区及邻区已有的地层岩性、地质构造及其演化等资料,结合深部岩体钻井岩心裂缝发育特征编录、完井报告、录井测井地应力和裂缝分析成果,建立了研究区的地质模型。利用已有的井孔崩落、钻井诱导缝分析、水压致裂曲线分析、岩石Kaiser效应测试等技术所获得的地应力资料,作为计算模型的应力边界条件和地应力场反演的井段现今地应力参考值,采用三维数值模拟技术对川西凹陷新场气田进行了三维地应力场反演分析。研究结果表明,总体上最大水平主应力以近NEESWW向为主,但在断层附近主应力方向发生明显偏转,主体方位与区域构造应力作用主方向一致。各主地应力值总体上随深度的增加而变大,与深度之间有较好的线性相关关系,由于新场须二段各目的层均发育较多断裂构造,因此其应力场表现出明显的不连续性,使地应力值和方向发生局部变化,在断层端部和转折部位表现出较明显的最大主应力和剪应力集中现象,而在断层两盘部位则出现应力消散特点。     

下二门油田地应力场数值模拟及方法——地应力分布特征与套损的关系研究

我国自20世纪80年代初就开始对油田套管损坏进行了针对性研究,提出过高压注水引起有效应力降低从而诱发套损的理论。相关研究成果表明,注水导致套管损坏现象的产生,主要是高压注水引起油层孔隙压力变化,而孔隙压力的变化又导致含油层岩体发生变化（岩体力学参数变化、岩石发生屈服或破坏,断层或节理发生滑动等）.     

现河庄油田河43断块沙一段、沙二段精细油藏描述

现河庄油田河43断块经过近40年勘探开发,产量逐年递减。为提高采收率,以断块内主要储集层沙一段、沙二段为目的层进行精细油藏描述,建立了油藏地质模型。通过分析本区构造特征,新发现断块内多条控油小断层,对分析剩余油藏潜力有重要作用;详细分析了断层与砂体在油气成藏过程中的作用以及沉积相对油层厚度的影响,确定本区油藏形成的主控因素为断层与沉积相;通过分析各段油藏的控制因素,在油藏类型方面形成新认识;通过对储集层沉积特征与分布特征的研究确定了本区油气分布特征。以上研究成果对河43断块的挖潜稳产具有重要意义。     

尚一区东四、东五单元复杂断块油藏开发调整数值模拟研究

依据尚一区D45单元精细油藏描述成果,建立了符合油藏地质特点的三维地质模型,在动态历史拟合基础上开展了油藏内油水运移定量分析,并按照剩余油指标的三级潜力划分方法分析了目前剩余油潜力方向。通过4类调整措施的综合及分类效果对比分析,优化切实可行的调整方案。开发指标预测表明,措施调整方案增油效果显著且可操作性强。     

断层对地应力场影响的有限元研究

断层应力场研究是油气田开发等工程领域的难题之一.应用有限元方法研究了断层对地应力场的影响规律,考虑的因素包括断层两侧围岩的力学性质(弹性模量、泊松比等)、断层介质的力学性质、断层的几何形态及边界条件.研究表明,这些因素对断层附近的地应力场分布有不同程度的影响,其改变均能使地应力大小和方向发生变化,研究结果为油田断层发育区地应力的研究提供了参考依据.     

构造应力场有限元数值模拟在裂缝预测中的应用

裂缝系统的形成常常受到构造运动及其作用强度的影响.裂缝的产生同构造应力场分布密切相关,构造应力场的作用效果又依赖于地层的岩石物性特征.本文从裂逢形成的外因--裂缝形成的古构造应力场出发,根据弹性力学理论,利用连续介质有限元数值模拟法和岩石破裂准则,研究某古潜山储层裂缝的方位、密度分布.运用该技术较为成功地预测了研究区内裂逢发育带的宏观平面分布.     

废热锅炉温度场与应力场的有限元分析

废热锅炉换热管分布的不对称性, 使得管板和筒体等部件的温度场与应力场分析十分困难。为此, 运用有限元法对稳态温度场作了计算, 求得管板、筒体等部件的平均温度、内外壁温差, 并将这些参数作为应力场分析的热载荷; 将废热锅炉离散为由板壳元和杆单元组成的空间结构, 对自重、压力、温度组合的４ 种工况进行计算, 得到管板、筒体等部件的应力场分布规律。根据最大当量应力值对各部件做了强度校核, 为废热锅炉各部件的合理设计和安全评定提供了可靠的理论依据。     

惠民凹陷构造应力场与油气运聚模拟分析

采用有限元法对惠民凹陷东营组沉积末期、馆陶组沉积末期和现今构造应力场进行了二维数值模拟，研究了地应力场的分布特征及其对油气运移的控制作用，并预测了油气运聚的优势区域。研究结果表明，在东营组沉积时期，双丰构造、临盘构造、商河构造及营子街构造带是油气运移的主要指向区；在馆陶组沉积末期，商河、玉皇庙、江家店及瓦屋等地区是油气运移的有利指向区；现今构造应力场分析表明，惠民凹陷曲堤地垒应力值最低，说明最有利于油气的聚集。研究结果与构造地质及石油地质分析结论相一致。     

非均匀地应力下套管挤压变形的有限元分析

以地层-水泥环-套管组合系统为研究对象,根据弹塑性力学理论,通过建立非线性有限元模型,对套管变形与地应力作用大小及非均匀性之间的关系进行了研究.分析了不同条件下,不同规格套管的外载与变形关系,根据有限元计算结果,绘制出不同的最小水平主应力和最大水平主应力配比下的套管变形范围图,能够直观方便地预测非均匀地应力作用下的套管...     

基于开挖方法的井底应力场有限元模型

基于开挖方法的基本思想、卸载过程的实现方法和有限元理论,采用三维八节点单元类型、适合岩土材料的脆性非线性材料模型,利用井底模型的1/4作为井底有限元模型,用3个时间步模拟开钻前、钻进和井底形成后的3种状态。分析结果表明,井壁外岩石的径向应力和周向应力都随着半径的增大逐渐变为地层的原始地应力,它们的曲线形成喇叭形;“ω”型井底中心区域存在卸载效应,适当利用卸载效应有利于提高破岩工具的破岩效率和机械钻速。靠近井壁区域存在应力集中现象,岩石可钻性变差,这是PDC钻头外侧易损坏的原因。钻头外侧布齿应加强,以提高钻头的寿命和进尺。     

有限元数值模拟方法在构造裂缝预测中的应用

对地下油气储层的裂缝预测是中外油气勘探和开发领域的技术难题。尽管目前有多种方法可以对地下裂缝的分布状况进行预测，但都存在不少问题。为此，提出采用有限元数值模拟方法对构造裂缝的发育状况进行预测。该方法首先是在地质规律指导下建立客观的油藏构造精细地质模型；然后将岩石力学实验与有限元数值模拟方法相结合，并将由声发射实验测算的古构造应力值，作为应力场模拟的绝对反演标准；最后模拟裂缝主要形成期的古构造应力场，依据对应力场的分析预测储层构造裂缝的发育程度。模拟结果表明，有限元数值模拟方法不仅能够恢复构造裂缝形成期储层构造应力场的分布，而且可以依据地质力学理论对储层构造裂缝的分布及发育程度进行预测，为裂缝性油藏的勘探和开发提供了技术支持。     

预测裂隙发育带的构造应力场数值模拟技术

地壳岩体的变形和裂缝系统的形成常常受到构造运动及其作用强度的影响 ,裂隙的产生同构造应力场分布密切相关 ,构造应力场的作用效果又依赖于地层的岩石物性特征。本文针对特定的地震层位使用连续介质线弹性有限元模型 ,计算了研究区内主应力和剪切应力的分布。基于这种理论的计算结果既同该地层的地震数据分析相关也与其岩石物性特征紧密联系 ,我们运用该技术较为成功地预测了研究区内裂隙发育带的宏观平面分布。因此 ,该技术在油气藏资源评价领域的应用具有良好的前景。     

胶莱盆地莱阳期古构造应力场分析及模拟

盆地古构造应力场分析一直是盆地动力学研究的一个难题.从胶莱盆地莱阳组的同沉积构造活动研究入手,通过盆内不同方向的平衡剖面所反映的伸展量来认识盆地在莱阳期的应变特征和构造应力场状况.然后建立相应的地质模型,通过基于ANSYS系统的有限单元法平面线弹性模拟加以检验,最后确定了胶莱盆地在莱阳期的动力学机制.分析结果表明,胶莱盆地在莱阳期受控于双轴拉张应力场的作用,这可能与更大规模的区域性裂陷作用有关.