地應(yīng)力分析PPT精品文檔

1、12有關(guān)地應(yīng)力的內(nèi)容有關(guān)地應(yīng)力的內(nèi)容n地應(yīng)力的概念地應(yīng)力的概念n地應(yīng)力的來(lái)源地應(yīng)力的來(lái)源n地應(yīng)力的測(cè)量方法地應(yīng)力的測(cè)量方法n地應(yīng)力區(qū)域分布規(guī)律的數(shù)值模擬地應(yīng)力區(qū)域分布規(guī)律的數(shù)值模擬n地應(yīng)力縱向分布規(guī)律地應(yīng)力縱向分布規(guī)律3l地應(yīng)力：地下某深度處巖石受到的周圍巖體對(duì)它的地應(yīng)力：地下某深度處巖石受到的周圍巖體對(duì)它的擠壓力。擠壓力。l一般在深度一般在深度H H處和巖體所受到的地應(yīng)力可用三個(gè)主地處和巖體所受到的地應(yīng)力可用三個(gè)主地應(yīng)力來(lái)表示，一個(gè)為垂直向主地應(yīng)力；另二個(gè)為相應(yīng)力來(lái)表示，一個(gè)為垂直向主地應(yīng)力；另二個(gè)為相互垂直的二個(gè)水平主地應(yīng)力。大多數(shù)情況下三個(gè)主互垂直的二個(gè)水平主地應(yīng)力。大多數(shù)情況下三個(gè)主地

2、應(yīng)力值是不相等的。地應(yīng)力值是不相等的。l不同構(gòu)造區(qū)域、不同性質(zhì)地層地應(yīng)力大小不同。不同構(gòu)造區(qū)域、不同性質(zhì)地層地應(yīng)力大小不同。4vhmaxhminH地表5地應(yīng)力的來(lái)源：地應(yīng)力的來(lái)源：v上覆巖體的自重；上覆巖體的自重；v地質(zhì)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的構(gòu)造應(yīng)力；地質(zhì)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的構(gòu)造應(yīng)力；v地溫梯度的不均勻性和地層中的水壓梯地溫梯度的不均勻性和地層中的水壓梯度。度。6789101112131415N1s:1820mN1t:1136m中完位置中完位置2442m2442m傾角測(cè)井界面傾角測(cè)井界面1:1960-1980m1:1960-1980m傾角測(cè)井界面傾角測(cè)井界面2:2240-2290m2:2240-2290m傾

3、角傾角:1700-1820m:1700-1820m，6060傾角傾角:1820-1980m,50-55:1820-1980m,50-55傾角傾角:1980-2240m,50:1980-2240m,50傾角傾角:2240-2390m,40:2240-2390m,40傾角傾角:2390m:2390m以下以下,30-40,30-40E2-3a:2858mE1-2z:3484mN2d:502m161530-1632m1530-1632m，傾角，傾角55 55 ，傾向南偏東，傾向南偏東5 5N2d:200mN2d:200mN1t:720mN1t:720mN1s:1398mN1s:1398mE2-3a:2

4、837mE2-3a:2837mE1-2z:3876mE1-2z:3876m1632-1642m1632-1642m，傾角，傾角544544，傾向南偏東，傾向南偏東5 5 1676-1900m1676-1900m，傾角，傾角56-58 56-58 ，傾向南偏東，傾向南偏東4 4 1900-2350m1900-2350m，傾角，傾角56 56 ，傾向南，傾向南2350-2444m2350-2444m，傾角，傾角18-20 18-20 ，傾向南偏東，傾向南偏東45 45 2444-2500m2444-2500m，傾角，傾角40 40 ，南偏東，南偏東25 25 2500-2849m2500-2849

5、m，傾角，傾角6-8 6-8 ，南偏東，南偏東25 25 斷點(diǎn)位置：斷點(diǎn)位置：1632m1632m、2350m2350m、2444m2444m本井本井1490米以上測(cè)量段，地層傾角因井眼等影響因素造成米以上測(cè)量段，地層傾角因井眼等影響因素造成 540-1490米米 層段層段,基本為空白點(diǎn)，基本為空白點(diǎn)， 370-540米段也僅有極零星資料點(diǎn)米段也僅有極零星資料點(diǎn)（傾角（傾角60度度/南傾南傾180度），且可信度很低。度），且可信度很低。K2d:4200mK2d:4200m17N2d:506mN2d:506mN1t:1250mN1t:1250mN1s:1812mN1s:1812mE2-3a:30

6、67mE2-3a:3067mE1-2z:4128mE1-2z:4128m1854-2170m1854-2170m傾角傾角50-6050-60，南傾，南傾2170-2200m2170-2200m傾角傾角4040，南偏北，南偏北2200-2440m2200-2440m傾角傾角40-5040-50，南傾，南傾2440-2470m2440-2470m傾角傾角50-6050-60，南傾，南傾2470-2636m2470-2636m傾角傾角50-6050-60，南傾，南傾506-1854m506-1854m傾角傾角52-5552-55，南傾，南傾K2d:4360mK2d:4360m18N1t:1182N1

7、s:1612E2-3a:3127E1-2z:3500N2d：582旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向垂直鉆旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向垂直鉆井井 PowerV PowerVNDS-PERFORMNDS-PERFORM鉆井鉆井系統(tǒng)系統(tǒng)全日制日費(fèi)監(jiān)督制全日制日費(fèi)監(jiān)督制 2 0 0-3 1 5 0 2 0 0-3 1 5 0508mm150 m339.73mm1650m244.48mm3180m140mm3500m192021222324252627地應(yīng)力測(cè)定方法地應(yīng)力測(cè)定方法v應(yīng)用構(gòu)造地質(zhì)力學(xué)方法研究地應(yīng)力的相對(duì)應(yīng)用構(gòu)造地質(zhì)力學(xué)方法研究地應(yīng)力的相對(duì)大小及大致方位大小及大致方位v應(yīng)用成像測(cè)井確定地應(yīng)力的方位應(yīng)用成像測(cè)井確定地應(yīng)力的方位v應(yīng)用水力

8、壓裂資料確定地應(yīng)力大小應(yīng)用水力壓裂資料確定地應(yīng)力大小vKaiser Kaiser 效應(yīng)試驗(yàn)測(cè)定地應(yīng)力大小效應(yīng)試驗(yàn)測(cè)定地應(yīng)力大小2829根據(jù)斷層特點(diǎn)及走向確定地應(yīng)力的大小及方向根據(jù)斷層特點(diǎn)及走向確定地應(yīng)力的大小及方向30 h v H根據(jù)斷層特點(diǎn)確定地應(yīng)力分布規(guī)律及地應(yīng)力方向根據(jù)斷層特點(diǎn)確定地應(yīng)力分布規(guī)律及地應(yīng)力方向： 最大水平主地應(yīng)力方向平行斷層延伸方向最大水平主地應(yīng)力方向平行斷層延伸方向 上覆地層壓力上覆地層壓力 v v 最大水平主地應(yīng)力最大水平主地應(yīng)力 H H 最小水平主地應(yīng)力最小水平主地應(yīng)力 h h最大地應(yīng)力方向最大地應(yīng)力方向31n橢圓形井眼的長(zhǎng)軸方向即為最小水平主地應(yīng)力方向橢圓形井眼的長(zhǎng)

9、軸方向即為最小水平主地應(yīng)力方向最小水平主最小水平主地應(yīng)力方向地應(yīng)力方向最大水平主地應(yīng)力方向最大水平主地應(yīng)力方向成像測(cè)井測(cè)定地應(yīng)力方向成像測(cè)井測(cè)定地應(yīng)力方向32H Hh hH Hh h井眼坍塌破壞形狀33H上覆巖層壓力由密度測(cè)井曲線經(jīng)積上覆巖層壓力由密度測(cè)井曲線經(jīng)積 分求出。分求出。 1 1、現(xiàn)場(chǎng)水力壓裂試驗(yàn)法；、現(xiàn)場(chǎng)水力壓裂試驗(yàn)法； 2 2、室內(nèi)凱塞爾效應(yīng)法、室內(nèi)凱塞爾效應(yīng)法 3 3、巖芯差應(yīng)變?cè)囼?yàn)法；、巖芯差應(yīng)變?cè)囼?yàn)法； 34典型的水力壓裂試驗(yàn)曲線出現(xiàn)剪切裂縫破裂漏失停泵裂縫閉合裂縫重張時(shí)間井口壓力35利用水力壓裂試驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算地應(yīng)力：地層破裂壓力（地層破裂壓力（Pf）：）：地層破裂產(chǎn)生流體漏

10、失時(shí)的井底壓力裂縫延伸壓力（裂縫延伸壓力（Pr）：）：使一個(gè)已存在的裂縫延伸擴(kuò)展時(shí)的井底壓力裂縫閉合壓力（裂縫閉合壓力（PFcp）：使一個(gè)存在的裂縫保持張開(kāi)時(shí)的最小井底壓力， 它等于作用在巖體上垂直裂縫面的法向應(yīng)力，即最小水平主地應(yīng)力。瞬時(shí)停泵壓力（瞬時(shí)停泵壓力（PISIP）：）：關(guān)泵瞬間的裂縫中的壓力。它一般大于PFcp，兩 者之間的差別一般在0.17MPa之間變化，它取決壓裂工藝及巖石性質(zhì)。 在低滲透性地層，兩者近似相等。36水力壓裂法測(cè)定地應(yīng)力l裂縫閉合點(diǎn)（B點(diǎn)）確定方法： 利用裂縫閉合前后壓力降低速度不同來(lái)確定。主要確定方法為：作出曲線的切線，其交點(diǎn)即為裂縫的開(kāi)始閉合點(diǎn)。此外還有其它方

11、法。如：（1）最大曲率點(diǎn)法 （2）P-Log（t）圖 （3）Log（P）-Log（t）圖37凱塞爾效應(yīng)法測(cè)定地應(yīng)力的原理圖聲發(fā)射數(shù)壓應(yīng)力凱塞爾效應(yīng)點(diǎn)3845 度45 度巖樣尺寸2550 mm39試驗(yàn)裝置及試驗(yàn)步驟Locan AT 聲發(fā)射儀MTS 伺服增壓器MTS 控制器MTS 液壓源壓 力微 機(jī)供 液反 饋排 量伺服控制聲發(fā)射探頭406井B5井-2100-2200-2300-2400-2500-2600-2700-2800-2900-3000-3100F10F11F3F81F5海拔（m）W2W2W2W2W3F412mm日產(chǎn)油:175m3日產(chǎn)氣:3039m3？圖 例油 層水 層干 層可能油層？(

12、TVD:3120.00m)(TVD:2812.57m)？NNW10mm日產(chǎn)油:211m3日產(chǎn)氣:28187m3B565剖面位置示意圖TT 潿洲12-1油田北塊6井B5井油藏剖面圖W2W2W319mm日產(chǎn)油:675m3日產(chǎn)氣:52722m3W3？05001000 m正斷層41潿洲12-1油田北塊B5井5井油藏剖面圖-2200-2300-2400-2500-2600-2700-2800-2900-3000海拔（m）B5井5井SSEW2W2W2W2W2W2W3W3W2W2W2W2W2W2F4F9F82F3F210mm日產(chǎn)油:211m3日產(chǎn)氣:28187m314mm日產(chǎn)油:328m3日產(chǎn)氣:43166

13、m3圖 例油 層水 層干 層（TVD:3031.10m）（TVD:2812.57m）16mm日產(chǎn)油:557m3日產(chǎn)氣:91347m36mm日產(chǎn)油:26m3日產(chǎn)氣:少量12mm日產(chǎn)油:94m3日產(chǎn)氣:少量B565剖面位置示意圖TT0500 m 250正斷層42潿洲12-1油田區(qū)塊劃分位置圖00.51.0 km27800028000028200028400028600010856108521085310854108552051204920502304000230600023080002302000230300023050002307000205120492050230400023060002308

14、00023020002303000230500023070001085210853108541085627800028000028200028400028600010855WZ12-1-6WZ12-1-5中塊3井區(qū)南 塊中塊4井區(qū)北ILN2490XLN1955F2F82F4F5F1F3N3N1NN2F9F81F10塊F11F2AFAWZ12-1-B5N1aN1b最大水平主地應(yīng)力方向最大水平主地應(yīng)力方向N100N100 E E左右左右 h v H最大水平最大水平主地應(yīng)力主地應(yīng)力43WZ12-1-6WZ12-1-6井壁崩落橢井壁崩落橢圓長(zhǎng)軸方位圓長(zhǎng)軸方位WZ12WZ121 1北油田地應(yīng)力方向分析北

15、油田地應(yīng)力方向分析非均勻地應(yīng)力作用下井壁坍塌非均勻地應(yīng)力作用下井壁坍塌將形成橢圓形井眼，橢圓井眼將形成橢圓形井眼，橢圓井眼長(zhǎng)軸為最小水平主地應(yīng)力方向長(zhǎng)軸為最小水平主地應(yīng)力方向雙井徑測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)雙井徑測(cè)井?dāng)?shù)據(jù): : WZ12-1-6WZ12-1-6井下部井下部8.58.5井井 眼段眼段(MD:2380(MD:23802980m)2980m)井眼橢圓長(zhǎng)軸方位井眼橢圓長(zhǎng)軸方位 N120N120E E是由非均勻地應(yīng)力造成的井壁是由非均勻地應(yīng)力造成的井壁坍塌而形成的橢圓井眼嗎？坍塌而形成的橢圓井眼嗎？44C2-4C2-4臂井徑臂井徑 鉆頭直徑鉆頭直徑 C1-3C1-3臂井徑臂井徑 彎曲變形彎曲變形曲率變化曲

16、率變化 地層受力地層受力地應(yīng)力地應(yīng)力64板殼法計(jì)算地應(yīng)力場(chǎng)計(jì)算公式：板殼法計(jì)算地應(yīng)力場(chǎng)計(jì)算公式：xxyxyyyxyxxyxyxyEErrEErrErEzr111111112 111222265板殼法預(yù)測(cè)地應(yīng)力場(chǎng)橫向分布計(jì)算實(shí)例板殼法預(yù)測(cè)地應(yīng)力場(chǎng)橫向分布計(jì)算實(shí)例板殼法研究區(qū)域66板殼法預(yù)測(cè)地應(yīng)力場(chǎng)橫向分布計(jì)算實(shí)例板殼法預(yù)測(cè)地應(yīng)力場(chǎng)橫向分布計(jì)算實(shí)例圖4-39 最大地應(yīng)力方位分布等值線圖板殼法下第三系底最大地應(yīng)力分布67板殼法下第三系底最大地應(yīng)力方位分布板殼法下第三系底最大地應(yīng)力方位分布68地應(yīng)力縱向分布規(guī)律計(jì)算地應(yīng)力縱向分布規(guī)律計(jì)算n不同深度，不同性質(zhì)的地層其地應(yīng)力大小及非均勻性不同，即地應(yīng)力不是

17、隨井深增加而線性增大，對(duì)不同地層要分層計(jì)算地應(yīng)力。n地應(yīng)力主要來(lái)自于上覆巖層的自重及地質(zhì)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的構(gòu)造應(yīng)力，用公式表示為：HHHT69地應(yīng)力縱向分布規(guī)律計(jì)算地應(yīng)力縱向分布規(guī)律計(jì)算 由上覆地層產(chǎn)生的水平地應(yīng)力，可根據(jù)彈性變形力學(xué)理論，假設(shè)在水平方向的變形受到限制，即（x）V=（y）V =0，由此可得到：HvhvvppPP1該部分地應(yīng)力在水平方向相同，為均勻分布的70地應(yīng)力縱向分布規(guī)律計(jì)算模式地應(yīng)力縱向分布規(guī)律計(jì)算模式 由構(gòu)造運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的地應(yīng)力，由于構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的方向性，使得在水平方向產(chǎn)生的地應(yīng)力不同。假設(shè)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)可分解為沿相互垂直的兩個(gè)主方向（H方向和h方向）的向前平推運(yùn)動(dòng)，在兩個(gè)方向的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)變形量分別為H、h；并假設(shè)在構(gòu)造運(yùn)動(dòng)過(guò)程中各地層保持連續(xù)（不產(chǎn)生相互錯(cuò)動(dòng)），根據(jù)廣義虎克定律有：HTHhhThHEEEE11117