0 引言
近年来,深部(层)煤层气已成为我国煤层气勘探开发的热点和难点[1 -2 ] 。在深部(层)煤层气勘探开发过程中,业界仍非常注重对煤层气富集、高产两大要素的评价[3 -4 ] 。地应力直接关系到煤体结构和割理的形成与分布,决定了水力压裂的扩展方位和开发井网的部署,制约着煤层气井安全、高效、快速钻完井,也影响着煤层气的吸附和解析及煤层气储层的渗透性[5 ] 。因此,精准预测深部(层)煤层气储层的地应力至关重要。
用于石油天然气领域的地应力预测方法较多,其主要借助岩心分析测试、地震属性、地球物理测井等3种手段[6 ⇓ -8 ] 。岩心分析测试虽能够获得高精度的地应力值,但受制于钻井取芯、样品测试成本高,数据点较少且不连续,分层测试困难等因素[6 ] ,业界仅将其作为验证地应力预测的手段;地震手段具有横向分布范围广等优点,但地震资料的保真度低,处理和属性的提取要求高,不易直观反映地应力[9 ] ;地球物理测井是在真实的储层条件下进行采集,其蕴藏着丰富的地层信息,能够方便、快捷地得到沿井筒逐点且连续分布的地应力剖面,具有垂向连续性好、分辨率高等优点,因此备受业界重视[10 -11 ] 。
深部(层)煤层气储层成煤沉积环境差异大、构造演化和应力场更为复杂[12 -13 ] ,适用于中浅层煤层气储层的地应力预测模型是否可移植到深部(层)煤层气储层,业界尚未开展过系统剖析。据此,本文通过实例预测和误差分析对单轴应变模型(Eaton、Anderson、NewBerry)和三轴应变模型(黄荣樽、分层、组合弹簧)进行适用性分析,进而对其模型进行了优化,以期精准预测大吉区块深部(层)煤层气储层的地应力。
1 地应力预测模型适用性分析
1.1 单轴应变模型
Eaton、Anderson、Newberry 3种模型基于多孔弹性介质理论和井壁岩石应力分布特征,假设上覆岩层压力或垂向应力产生了水平主应力,则两个水平主应力大小相等且应变为零[14 ] ,根据胡克定律便可推导得出[15 ] 。
Eaton[16 ] 基于沉积过程中水平方向的变形受限、应变为零的单轴应变理论,考虑到孔隙流体压力对地应力的影响,提出了式(1)地应力预测模型。
(1) S H 1 = U B S H 2 , S H 2 = P R 1 - P R × ( σ v - P p ) + P p ,
式中:SH 1 、SH 2 分别为最大、最小水平主应力,MPa;PR 为泊松比,无量纲;σv 为垂向地应力,MPa;P p 为地层孔隙压力,MPa;UB 为水平地应力转换因子,一般取1.25。
Anderson等[17 -18 ] 考虑到有效应力系数(Biot系数)对地层孔隙压力的影响不容忽视,基于有效应力多孔介质的弹性变形理论推导出了式(2)地应力预测模型。
(2) S H 1 = U B S H 2 , S H 2 = P R 1 - P R × ( σ v - α P p ) + α P p ,
Newberry等[19 ] 发现微裂缝发育的低渗透地层,有效应力系数仅与上覆岩层压力控制下的地层压力有关,而与其他因素无关。据此,从理论上指出了Anderson模型预测的最小水平主应力偏小的原因[20 ] ,进而提出了式(3)地应力预测模型。
(3) S H 1 = U B S H 2 , S H 2 = P R 1 - P R × ( σ v - α P p ) + P p 。
上述3种单轴应变模型假设地层在沉积过程中水平方向形变受限,片面认为水平地应力应该小于垂直地应力,忽视了水平构造应力的影响,造成地应力预测结果与实测值相悖,因此该套模型通常只适用于构造运动不强且比较平缓区块的中浅层,如盆地腹部等[21 ] 。
1.2 三轴应变模型
黄荣樽、分层、组合弹簧三种模型克服了单轴应变模型的不足,充分考虑了上覆岩层压力、构造运动(包括构造应力、地层倾角、垂直缝、水平缝、斜交缝、应变)等因素的共同作用,尤其是水平方向的构造应力及应变对地应力的影响[22 ] ,因此三轴应变模型是为了避免单一地质背景的限制,并考虑了水平方向的形变特征而提出的[23 ] 。
1.2.1 黄荣樽模型
黄荣樽等[24 ] 在地层破裂压力机理及模型的研究过程中受到启发,意识到构造运动会使地层产生水平方向的应变,于是引入水平构造应力系数后提出了式(4)模型。
(4) S H 1 = P R 1 - P R + β 1 × σ v - α P p + α P p , S H 2 = P R 1 - P R + β 2 × σ v - α P p + α P p ,
式中:β 1 、β 2 表示水平方向上两个构造应力大小的系数,可通过现场破裂压力试验反算求得,反映了构造运动的剧烈程度。
黄氏模型克服了单轴应变模型的片面假设,提出了上覆岩层压力和水平方向构造应力的共同作用才是水平地应力产生的根本原因,地质因素之一的构造应力对地应力的分布规律存在显著影响,因此需要引入构造应力系数来解释三向地应力不相等,从而明确最大水平主应力大于垂向地应力的现象[25 ] 。欠缺之处在于未考虑地层刚性对水平地应力的影响,导致不同岩性地应力差异并不明显,无法突出地应力分布规律,因此主要针对的是构造平缓地区,在构造活动较为剧烈的地区则适用性变差。
1.2.2 分层模型
葛洪魁等[26 ] 不仅考虑了构造应力和地层温度的影响,还认为从构造运动初期开始在地层水平方向就存在剥蚀现象,而水平地应力在这一过程中会出现损耗,因此需要在两个方向上给予一定的附加量以校正剥蚀现象造成的损耗。据此,提出的引入线性膨胀系数和水平附加量的两组适用于垂直缝和水平缝的地应力预测模型如式(5)、(6)所示:
(5) S H 1 = P R 1 - P R σ v - α P p + β 1 × E σ v - α P p 1 + P R + α T E Δ T 1 - P R + α P p , S H 2 = P R 1 - P R σ v - α P p + β 2 × E σ v - α P p 1 + P R + α T E Δ T 1 - P R + α P p ,
(6) S H 1 = P R 1 - P R σ v - α P p + β 1 × E σ v - α P p 1 + P R + α T E Δ T 1 - P R + α P p + Δ σ H , S H 2 = P R 1 - P R σ v - α P p + β 2 × E σ v - α P p 1 + P R + α T E Δ T 1 - P R + α P p + Δ σ h ,
式中:E 为静态杨氏模量,MPa;α T 为线性膨胀系数,无量纲;ΔT 为地层温度增量值,℃;ΔσH 、Δσh 分别为水平地层剥蚀附加量的最小值、最大值,MPa。
该模型考虑了热应力、构造应力、地层剥蚀应力对水平应力的影响,属于多场耦合作用下的水平地应力预测模型,具有前瞻性,能够合理反映地应力的分布规律,模型中涉及的关键参数也易获取,所以在一定范围内具有较好的适用性,尤其在构造运动较为剧烈的地区应用效果良好。但欠缺之处在于忽略了地层的非线弹性特性。
1.2.3 组合弹簧模型
中国石油大学(华东)假定岩石为均质且各向同性介质,地层在构造运动过程中位置相对固定,则认为水平方向的应变均为常数[27 ] ,这一假设实质上克服了黄氏模型的不足。据此,引入弹性参数和水平应变后提出了下式所示的组合弹簧模型。
(7) S H 1 = P R 1 - P R σ v - α P p + E ε H 1 - P R 2 + P R E ε h 1 - P R 2 + α P p , S H 2 = P R 1 - P R σ v - α P p + E ε h 1 - P R 2 + P R E ε H 1 - P R 2 + α P p ,
式中:εh 、εH 分别为岩石在最小、最大水平主应力方向的应变,无量纲。
该模型建立的前提是岩石为均质且各向同性的线弹性体,还要假设在沉积和构造运动中的水平方向应变为常数,因此数学模型实质是把地层假定为平行板之间的一组弹簧[28 ] 。现对该数学模型进行受力分析,如果两板只发生横向位移且位移量相等,此时刚度大的弹簧受到的应力比刚度小的弹簧受到的应力大,这一数学模型巧妙地解释了为何砂岩地层会比相邻的页岩地层的地应力值高。该模型欠妥之处在于忽视了非线弹性的影响,所假设的各岩层水平方向应变相等也有待考证。
1.3 模型中关键参数的获取
1.3.1 泊松比和杨氏模量
泊松比和杨氏模量表征岩石在弹性变形范围内的岩石变形难易程度[29 ] 。利用纵横波时差、体积密度等测井资料由式(8)、式(9)可计算泊松比和杨氏模量。
(8) P R = ( 0.5 Δ t s 2 Δ t c 2 - 1 ) / ( Δ t s 2 Δ t c 2 - 1 )
(9) E = ρ b β × ( 1 + P R ) ( 1 - 2 P R ) ( 1 - P R ) Δ t c 2
式中:Δtc 、Δts 分别为纵、横波时差,μs/ft;ρb 为体积密度,g/cm3 ;β 为转乘因子,β = 9.290 304 × 10 7
(10) C = C 11 C 11 - 2 C 66 C 13 0 0 0 C 11 - 2 C 66 C 11 C 13 0 0 0 C 13 C 13 C 33 0 0 0 0 0 0 C 44 0 0 0 0 0 0 C 44 0 0 0 0 0 0 C 66
式中:C 11 、C 13 、C 33 、C 44 、C 66 分别为地层弹性刚度系数,GPa。
(11) C 11 = ρ b v c h 2 , C 33 = ρ b v c v 2 , C 44 = ρ b v s v 2 , C 66 = ρ b v s h 2 , C 13 = ( 4 ρ b v c θ 2 - C 11 - C 33 - 2 C 44 ) 2 - ( C 11 - C 33 ) 2 4 1 2 - C 44 ,
式中:vch 、vsh 为地层水平方向纵、横波速度,km/s;vcv 、vsv 为地层垂直方向纵、横波速度,km/s;vcθ 为与水平方向呈45°角条件下纵波速度,km/s。
根据所得到的刚性系数,可以直接计算出杨氏模量、泊松比等各项异性参数[31 ] 。
(12) E v = C 33 - 2 C 13 2 C 11 + C 12 , E h = ( C 11 - C 12 ) ( C 11 C 33 - 2 C 13 2 + C 12 C 33 ) C 11 C 33 - C 13 2 , μ v = C 13 C 11 + C 12 , μ h = C 12 C 33 - C 13 2 C 11 C 33 - C 13 2 ,
式中:Ev 、Eh 为垂直和水平方向的杨氏模量,GPa;μv 、μh 为垂直和水平方向的泊松比。
1.3.2 有效应力系数
有效应力系数描述了流体流动状态与岩石形变的关系,其主要反映了砂泥岩岩石颗粒间有效应力的强弱[32 ] 。基于孔隙弹性变形理论,岩石的应力状态或者孔隙压力的变化受有效应力控制,亦可利用岩石骨架的纵波、横波时差与体积密度等测井资料获取,计算方程如式(13)所示[33 -34 ] :
(13) α = 1 - C m a C b = 1 - ρ b × ( 3 Δ t s 2 - 4 Δ t c 2 ) ( Δ t c m Δ t s m ) 2 ρ g ( 3 Δ t s m 2 - 4 Δ t c m 2 ) ( Δ t c Δ t s ) 2
式中:ρg 为骨架密度,g/cm3 ;Δt cm 、Δt sm 为骨架的纵、横波时差,μs/ft;C ma 为岩石骨架压缩系数,MPa-1 ;Cb 为岩石体积的压缩系数,MPa-1 。
1.3.3 地层孔隙压力
地层孔隙压力直接关系到地应力预测。地层孔隙压力可根据上覆岩层压力(垂向地应力)、有效应力、纵横波速度比等参数拟合回归的模型来预测,如式(14)所示:
(14) P p = σ v - ( 624.67 e - 1.4035 Δ t s Δ t c + 100.67 e Δ t s Δ t c 2 - 1 2 × Δ t s Δ t c 2 - 1 ) / 4
1.3.4 垂直地应力
深部地层受到上覆岩层压力和下部支撑力的共同作用而产生的应力即为垂向应力,对应垂向上的应力称为垂直主应力或垂向地应力。通常密度测井曲线不会在全井段进行测量,此时需要对目的层上部的地层求取平均密度获得上覆岩层压力,并与目的层密度测曲线积分求取的应力值相加,从而获取完整的垂直地应力,并且应力的大小随着深度的增加而增大,此模型获取垂向应力仅与地层密度和埋深有关,与地层岩性、物性、电性等无关[35 -36 ] 。垂直地应力计算模型如式(15)所示。
(15) σ v = ρ a v e r g H 0 + ∫ H 0 H ρ ( h ) · g d h
式中:ρ aver 为地层平均密度,g/cm3 ;H 0 为顶界深度,m;H 为底界深度,m;ρ (h )为随深度变化的密度函数,g/cm3 ;g 为重力加速度,m/s2 (取值为0.009 81)。
2 深部(层)煤层气储层地应力预测模型优选及优化
为优选并优化适用于大吉区块深部(层)煤层气储层的地应力模型,程序化前述6种地应力预测模型,并挂接在Forward.Net测井地质综合应用网络平台上,实现地应力可视化处理解释。有机融合地应力处理结果和适用性理论分析,优选和优化适用于研究区的地应力测井预测模型。
2.1 地应力预测模型优选
大宁—吉县区块位于晋西挠褶带南段与伊陕斜坡东南缘,为国内典型的深部(层)煤层气开采示范区,主力开采的8# 煤层气储层埋深为2 200~2 400 m。为探明适用于研究区深部(层)煤层气储层的地应力模型,本文对工区内具有实测闭合压力(约等于最小水平主应力)的D7-5、D40两口井进行了预测处理。图1 、图2 为分别为D7-5和D40井深部(层)煤储层地应力计算成果对比,并与实测地应力进行对比和误差分析。D40井在1 863.5~1 868.0 m深度范围射孔,厚度4.5 m。压裂液采用活性水、滑溜液和石英砂/陶粒,压裂前置液量431 m3 ,混砂液量1 489 m3 ,顶替液量80 m3 ,平均砂比1.9%,平均施工排量为8.58 m3 /min,从图3 中可以得出破裂压力为53.9 MPa,闭合压力为36.92 MPa;D7-5井在2 231.0~2 236.0 m深度范围射孔,厚度5.0 m。压裂液采用活性水、滑溜液和石英砂/陶粒,压裂前置液量727 m3 ,混砂液量1 055 m3 ,顶替液量97 m3 ,平均砂比4.8%,平均施工排量为7.1 m3 /min,从图4 中可以得出破裂压力为47.9,闭合压力为32.89 MPa。
图1
图1
D7-5井2 233~2 238 m深部(层)煤储层预测地应力与实测闭合压力对比
Fig.1
Comparison of predicted ground stress and measured closure pressure in the deep (seam) coal reservoir of D7-5 well 2 233~2 238 m
图2
图2
D40井1 865~1 873 m深部(层)煤储层预测地应力与实测闭合压力对比
Fig.2
Comparison of predicted ground stress and measured closure pressure in the deep (seam) coal reservoir of D40 well 1 865~1 873 m
图3
图3
D7-5井压裂曲线
Fig.3
Fracturing curve of D7-5 well
图4
图4
D40井压裂曲线
Fig.4
Fracturing curve of D40 well
D7-5、D40两口井6种最小水平主应力实测值与预测值进行对比和误差分析表明(表1 、图5 ),D7-5井Anderson、Eaton、Newberry、黄氏、分层、组合弹簧等6种模型的相对误差分别为-46.48%、-15.78%、-7.84%、-29.71%、-22.86%、8.48%;D40井Anderson、Eaton、Newberry、黄氏、分层、组合弹簧等6种模型的相对误差分别为-22.72%、-28.76%、-11.94%、16.98%、-24.43%、3.36%。整体上来看,组合弹簧模型和Newberry模型的相对误差最小,其精度明显优于其他4种模型。
图5
图5
水平地应力预测模型误差分析
Fig.5
Horizontal geostress prediction model error analysis
2.2 地应力预测模型优化
相对其他4种模型,组合弹簧模型和Newberry模型的预测精度相对较高,但仍存在较大误差,尤其是Newberry模型,因此需要对其模型进行优化。
孔隙压力对地应力的影响不仅与其本身有关,还与地层岩石结构密切相关,可用压缩系数来表示[37 ] 。砂泥岩的结构可分为骨架砂岩和基质碎屑、黏土岩,骨架和基质的组成比例不同决定了岩石压缩系数的大小,即孔隙的刚度直接决定孔隙压力对地应力的影响能力[38 ] 。有效应力系数(Biot系数)是用来描述孔隙刚度的直观量。前述有效应力系数计算公式主要针对砂泥岩,而纯砂岩的骨架刚度足够抵消孔隙压力的影响,该系数一般介于0.9~1。
煤储层中煤岩作为主要成分,泊松比较大,杨氏模量较小,因此原公式不仅在理论上无法解释煤岩的存在,而且不能正确描述煤岩骨架的刚度。假设相同的孔隙压力对岩石应力的影响因弹性模量的不同而存在差异,则煤岩的有效应力系数(Biot系数)αc 如式(16)所示:
(16) α c = 1 - l n E l n E s × ρ m a 1 Δ t m a 2 - 4 3 · Δ t m a 2 × 10 9 - 1 3 × 1 - 2 P R E
煤岩的弹性模量是静态参数,利用大吉区块煤层岩心测量结果,在此给出了煤岩杨氏模量动静态转换关系模板(图6 )。
图6
图6
煤岩杨氏模量动静态转换图版
Fig.6
Plate of dynamic-static conversion of Young's modulus of coal rock
Higgins等[39 ] 在组合弹簧模型的基础上提出了考虑各向异性的组合弹簧(shannon)模型,本文在此基础上将式(12)、式(16)代入组合弹簧(shnnon)模型和Newberry模型,便可获得优化后的各向异性组合弹簧、Newberry模型,如式(17)、式(18)所示:
(17) S H 1 = P R v E h ( 1 - P R h ) E v σ v - α c P p + E h ε H 1 - P R h 2 + P R h E h ε h 1 - P R h 2 + α c P p , S H 2 = P R v E h ( 1 - P R h ) E v σ v - α c P p + E h ε h 1 - P R h 2 + P R h E h ε H 1 - P R h 2 + α c P p ,
(18) S H 2 = P R 1 - P R × ( σ v - α c P p ) + P p , S H 1 = U B S H 2 ,
3 实例分析
根据优化后的上述两个模型对H3井深部(层)煤储层进行了地应力预测处理,图7 为H3井2 164.5~2 172.5 m深部(层)煤储层预测地应力与实测闭合压力对比。该图中,第6道为优化前后Newberry模型预测地应力与实测闭合压力对比,第7道为优化前后组合弹簧预测的最小地应力与实测闭合压力对比,该井2 166.5 m煤层段实测闭合压力(最小水平主应力)为33.30 MPa,优化前组合弹簧模型计算的最小水平主应力为37.17 MPa,相对误差为11.62%;优化后各向异性组合弹簧模型计算的最小水平主应力为35.77 MPa,相对误差为7.44%,可以得出较优化前相对误差降低了4.18%。优化前Newberry模型计算的最小水平主应力为37.42 MPa,相对误差为12.37%;优化后Newberry模型计算的最小水平主应力为36.11 MPa,相对误差为8.46%,可以得出较优化前相对误差降低了3.91%。优化后两种模型较优化前的平均相对误差降低了4.05%。
图7
图7
H3井2 164.5~2 172.5 m深部(层)煤储层预测地应力与实测闭合压力对比
Fig.7
Comparison of predicted ground stress and measured closure pressure in the deep (seam) coal reservoir at 2 164.5~2 172.5 m in well H3
总体上来看,这两种模型的预测精度均能满足现场实测的需要,但各向异性组合弹簧模型的预测精度较Newberry模型高。利用各向异性组合弹簧模型对区块内20口井进行地应力计算,平均相对误差在12%以内,具有较好的应用效果。
4 结论与认识
1)系统分析了6种地应力预测模型的适用性,认为组合弹簧和Newberry模型较适用于深部(层)煤层气储层,从而降低了深部(层)煤层地应力计算模型选择的盲目性。
2)针对大吉区块深部(层)煤层气储层的地质特点对组合弹簧模型和Newberry模型进行了优化,优化后两种地应力预测模型在H3井相对误差降低了4%左右,但组合弹簧模型的预测精度较Newberry模型高。区块内20口井测井解释结果与压裂作业结果基本相符合,优化后的各向异性组合弹簧模型平均相对误差在12%以内,模型的相对误差能满足现场压裂施工对精度的需求,具备一定的应用价值。
3)现有地应力模型多针对常规油气储层而研发,由于煤岩学特征、成煤环境和构造演化与常规油气储层截然不同,尽管根据煤储层地质特征对其地应力预测模型进行了优化,但仍需持续改进和优化,以期获得普适性更高的深部(层)煤层气储层地应力测井预测模型。
参考文献
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深部煤层气资源是中国煤层气产业规模性发展的重要基础,但目前关于"深部"的含义、定义、特殊性等基本地质问题尚无明确表述。前期探索成果显示,深部煤储层地质条件的特殊性起源于较高的地应力和地层温度,由此导致深部煤层可压缩性高、渗透性低和弹性低。研究认为:在科学层面,煤层气领域的"深部"不仅是一种深度,更重要的是一种状态,这种状态取决于地应力、温度及煤(有机)储层三重地层状态;在操作层面,定义深部与浅部之间的临界深度,需要考虑地应力状态转换、煤吸附性(含气量)和煤岩力学性质三重地质因素。近期研究进展为解决本领域基本地质问题提供了新的启示,阐释游离气量在深部低阶煤储层含气量中的重要性,探讨深部煤层气可解吸性与产出阶段敏感性之间关系,分析变孔隙压缩系数对深部低阶煤储层渗透率的深刻影响,建立基于成藏效应的深部煤层气有利区优选方法。今后几年期间,深部煤层气勘探开发仍需解决4方面地质问题:1深部煤层气资源潜力深化评价与再认识;2深部煤储层可改造性及其与深部基本地质特点的耦合效应;3深部应力场、温度场、化学场作用下煤层气高效开采技术原理的地质控制;4深部煤系"三气"共生特性、共探方法与共采有效性地质评价。问题的实质,在于发展出一套适应于深部地层条件的煤层气勘探与开发地质技术方法。
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Deep coalbed methane(CBM) resources is an important basis for the scale development of the CBM industry in China,but some basic geological problems such as the meaning,definition and the particularities on the "deep" are still not clear.Preliminary investigation shows that the particularity of deep coal reservoir is resulted from higher strata temperature and pressure,which bring about higher compressibility,lower permeability and lower elasticity of deep coals.At the scientific level,the "deep" in CBM fields means not only a depth,more important is a state,which is dependent on threefold formation states the including stress,temperature and(organic) reservoir.At the operational level,the definition of the critical depth between deep and shallow CBM needs to takes into account three geological factors such as the stress state conversion,coal adsorption(gas content) and mechanical properties of coals.Recent research progress provides new insights for solving the basic geological problems.The importance of the free gas to the gas content of deep low-rank coal reservoir is explained,the relationship between the desorption and output stage sensitivity of deep CBM is discussed,the profound impact of variable pore compression coefficient on deep low-rank coal reservoir permeability is analyzed,and the seek-optimizing method of favorable deep-CBM zone based on the accumulation effects is set up.It is suggested that still the geological problems of the four aspects need to solve for deep CBM exploration and development.The first is the deepening evaluation and recognition of deep CBM resource potential,the second is the coupling effect of the basic deep geological characteristics to deep coal reservoir,the third is the geological control of the principles of efficient deep CBM development technology under deep strata stress field,temperature field and chemical field,and the fourth is the geological evaluation of the symbiotic characteristics,co-exploring method and co-mining effectiveness of deep CBM,tight sandstone gas and shale gas in coal measure.
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较高的资源丰度和良好的渗透性是煤层气富集高产区优选的关键因素，但渗透性相比资源丰度而言，对煤储层产能的影响程度更大。 由于地应力对煤储层渗透性的影响作用显著，因此，对常规测井参数与地应力之间的敏感性进行分析!可以为煤层气富集高产区的优选提供参考依据。文章利用压裂法分析了沁水盆地南部山西组主力产气煤层地应力特征，对各压裂井段常规测井参数进行了提取，分析了各测井参数对地应力的敏感性。结果表明，深、浅侧向电阻率、电阻率差、纵波时差及伽马 - 个测井参数与煤岩水平最小主应力具有较好的相关性；煤岩水平方向主应力差(σ<sub>H</sub>-σ<sub>h</sub>)仅与深、浅侧向电阻率及电阻率差3个参数具有较好的相关性。
Huang C J Ding W L Yin S How sensitive the conventional logging parameters to In-situ stress of coal methane reservoirs
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合川地区须二段致密砂岩气资源十分丰富，但该区复杂地质条件对目前油气资源勘探开发造成了巨大影响，尤其是现今地应力方向认识不清制约了后期水平井部署和压裂改造的持续推进。基于波速各向异性、差应变及古地磁等实验测试分析，并结合特殊测井与微地震监测资料，开展了各类地应力方向测试与解释方法在致密砂岩储层中应用的适用性评价研究，查明了合川地区现今地应力方向的分布特征。结果表明合川地区须二段最大水平主应力方向主要分布在N103.1°E-N134.3°E，平均最大水平主应力的方位角为N117.4°E，即合川地区须家河组砂岩现今最大水平主应力方向为NWW-SEE。平面上，地应力方向变化不明显，其较小的地应力偏转主要受沉积结构影响，而合川地区须二段致密砂岩均质性相对较强，各向异性偏弱，波速各向异性测试方法在该区无法适用。通过微地震监测和井壁成像测井评价地应力方向，认为差应变联合古地磁的实验测试结果与上述评价结果具有较高的一致性，故该测试方法更加适用于该区均质且各向异性较弱的砂岩地层。并结合地应力方向和裂缝优势走向等，建议水平井的部署方位为N40°E-N55°E。
Cao F He J H Wang Y Y et al . Methods to evaluate present-day In-situ stress direction for low anisotropic reservoirs in the second member of the Xujiahe formation in Hechuan area
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大宁—吉县地区是中国煤层气开发的重点区域之一，现代地应力对煤储层渗透性具有关键的控制作用。文中以煤层气开发井测井曲线分析和计算为主要手段，探索了一套适合于煤储层的地应力评价方法与技术流程。研究表明，大宁—吉县地区的5#煤储层的最大与最小水平主应力具有自东向西总体上呈低—高—低—高的波浪式变化趋势；垂向主应力总体上呈东低西高的变化趋势，但在中部构造较复杂区域递增的趋势减缓；5#煤层总体处于转换深度以下，受垂向应力作用较为显著，处于拉张的应力环境，有利于煤层裂隙的张开和渗透率的升高；最大水平主应力与优势裂隙发育方向接近，有利于裂隙的张开，相应提高了煤储层的渗透率，最小主应力低和主应力差大的区域渗透率较高。
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In arriving at a new method of predicting formation fracture gradients, it was found that overburden load, Poisson's ratio for rocks, and pressure gradients vary with depth. Although the method was developed specifically for the Gulf Coast, it should be highly reliable for all areas, provided that the variables reflect the conditions in the specific area being considered.
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An expression for computing fracture pressure gradient in Gulf Coast sands as a function of overburden pressure, pore pressure, porosity, Poisson's ratio, and well depth is developed using Biot's stress/strain relationships. Then, using field data, an empirical relationship is established between Poisson's ratio and the shaliness of the sand as derived from well logs.
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The settlement of soils under load is caused by a phenomenon called consolidation, whose mechanism is known to be in many cases identical with the process of squeezing water out of an elastic porous medium. The mathematical physical consequences of this viewpoint are established in the present paper. The number of physical constants necessary to determine the properties of the soil is derived along with the general equations for the prediction of settlements and stresses in three-dimensional problems. Simple applications are treated as examples. The operational calculus is shown to be a powerful method of solution of consolidation problems.
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提出一种用声波测井资料和水力压裂数据来计算水平地应力值的新方法,并将它应用于新疆吐哈油田,计算得出的水平主地应力值与由凯塞效应测得的进行了对比,两者一致性好,而且用声波法求得的水平主地应力值来预测破裂压力与实测的地层破裂压力相比误差小.现场应用表明,声波法计算水平主地应力值具有很好的实用价值.
Yu X Y Wang Y Z Li Z J The level of sound wave method is mainly based on the value
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针对川南大寨地区页岩气储层三维地应力预测的需求，建立基于横向各向同性介质的Suárez-Rivera地应力计算模型，进行三维空间地应力预测。计算结果表明：Suárez- Rivera横向各向同性介质地应力模型计算结果与单井地应力评价结果高度吻合，模型预测的最小水平主应力与压裂施工地层瞬时闭合压力一致，证实了该方法在川南大寨地区页岩地应力预测中的可靠性。该方法的成功应用，为川南地区页岩气地应力评价提供了理论支持，预测结果对后续页岩气的井位部署和压裂参数设计具有一定的指导意义。
Wang X C Application of geo-stress prediction in the dazhai shale gasfield of southern Sichuan
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论深部煤层气基本地质问题
1
2016
... 近年来,深部(层)煤层气已成为我国煤层气勘探开发的热点和难点[1 -2 ] .在深部(层)煤层气勘探开发过程中,业界仍非常注重对煤层气富集、高产两大要素的评价[3 -4 ] .地应力直接关系到煤体结构和割理的形成与分布,决定了水力压裂的扩展方位和开发井网的部署,制约着煤层气井安全、高效、快速钻完井,也影响着煤层气的吸附和解析及煤层气储层的渗透性[5 ] .因此,精准预测深部(层)煤层气储层的地应力至关重要. ...
论深部煤层气基本地质问题
1
2016
... 近年来,深部(层)煤层气已成为我国煤层气勘探开发的热点和难点[1 -2 ] .在深部(层)煤层气勘探开发过程中,业界仍非常注重对煤层气富集、高产两大要素的评价[3 -4 ] .地应力直接关系到煤体结构和割理的形成与分布,决定了水力压裂的扩展方位和开发井网的部署,制约着煤层气井安全、高效、快速钻完井,也影响着煤层气的吸附和解析及煤层气储层的渗透性[5 ] .因此,精准预测深部(层)煤层气储层的地应力至关重要. ...
鄂尔多斯盆地延川南区块深部地应力状态及其对煤层气开发效果的影响
1
2021
... 近年来,深部(层)煤层气已成为我国煤层气勘探开发的热点和难点[1 -2 ] .在深部(层)煤层气勘探开发过程中,业界仍非常注重对煤层气富集、高产两大要素的评价[3 -4 ] .地应力直接关系到煤体结构和割理的形成与分布,决定了水力压裂的扩展方位和开发井网的部署,制约着煤层气井安全、高效、快速钻完井,也影响着煤层气的吸附和解析及煤层气储层的渗透性[5 ] .因此,精准预测深部(层)煤层气储层的地应力至关重要. ...
鄂尔多斯盆地延川南区块深部地应力状态及其对煤层气开发效果的影响
1
2021
... 近年来,深部(层)煤层气已成为我国煤层气勘探开发的热点和难点[1 -2 ] .在深部(层)煤层气勘探开发过程中,业界仍非常注重对煤层气富集、高产两大要素的评价[3 -4 ] .地应力直接关系到煤体结构和割理的形成与分布,决定了水力压裂的扩展方位和开发井网的部署,制约着煤层气井安全、高效、快速钻完井,也影响着煤层气的吸附和解析及煤层气储层的渗透性[5 ] .因此,精准预测深部(层)煤层气储层的地应力至关重要. ...
多煤层条件下现今地应力特征与煤层气开发
1
2020
... 近年来,深部(层)煤层气已成为我国煤层气勘探开发的热点和难点[1 -2 ] .在深部(层)煤层气勘探开发过程中,业界仍非常注重对煤层气富集、高产两大要素的评价[3 -4 ] .地应力直接关系到煤体结构和割理的形成与分布,决定了水力压裂的扩展方位和开发井网的部署,制约着煤层气井安全、高效、快速钻完井,也影响着煤层气的吸附和解析及煤层气储层的渗透性[5 ] .因此,精准预测深部(层)煤层气储层的地应力至关重要. ...
多煤层条件下现今地应力特征与煤层气开发
1
2020
... 近年来,深部(层)煤层气已成为我国煤层气勘探开发的热点和难点[1 -2 ] .在深部(层)煤层气勘探开发过程中,业界仍非常注重对煤层气富集、高产两大要素的评价[3 -4 ] .地应力直接关系到煤体结构和割理的形成与分布,决定了水力压裂的扩展方位和开发井网的部署,制约着煤层气井安全、高效、快速钻完井,也影响着煤层气的吸附和解析及煤层气储层的渗透性[5 ] .因此,精准预测深部(层)煤层气储层的地应力至关重要. ...
电成像测井在煤层气储层精细评价中的应用
1
2018
... 近年来,深部(层)煤层气已成为我国煤层气勘探开发的热点和难点[1 -2 ] .在深部(层)煤层气勘探开发过程中,业界仍非常注重对煤层气富集、高产两大要素的评价[3 -4 ] .地应力直接关系到煤体结构和割理的形成与分布,决定了水力压裂的扩展方位和开发井网的部署,制约着煤层气井安全、高效、快速钻完井,也影响着煤层气的吸附和解析及煤层气储层的渗透性[5 ] .因此,精准预测深部(层)煤层气储层的地应力至关重要. ...
电成像测井在煤层气储层精细评价中的应用
1
2018
... 近年来,深部(层)煤层气已成为我国煤层气勘探开发的热点和难点[1 -2 ] .在深部(层)煤层气勘探开发过程中,业界仍非常注重对煤层气富集、高产两大要素的评价[3 -4 ] .地应力直接关系到煤体结构和割理的形成与分布,决定了水力压裂的扩展方位和开发井网的部署,制约着煤层气井安全、高效、快速钻完井,也影响着煤层气的吸附和解析及煤层气储层的渗透性[5 ] .因此,精准预测深部(层)煤层气储层的地应力至关重要. ...
常规测井参数对煤层气储层地应力敏感性分析
1
2018
... 近年来,深部(层)煤层气已成为我国煤层气勘探开发的热点和难点[1 -2 ] .在深部(层)煤层气勘探开发过程中,业界仍非常注重对煤层气富集、高产两大要素的评价[3 -4 ] .地应力直接关系到煤体结构和割理的形成与分布,决定了水力压裂的扩展方位和开发井网的部署,制约着煤层气井安全、高效、快速钻完井,也影响着煤层气的吸附和解析及煤层气储层的渗透性[5 ] .因此,精准预测深部(层)煤层气储层的地应力至关重要. ...
常规测井参数对煤层气储层地应力敏感性分析
1
2018
... 近年来,深部(层)煤层气已成为我国煤层气勘探开发的热点和难点[1 -2 ] .在深部(层)煤层气勘探开发过程中,业界仍非常注重对煤层气富集、高产两大要素的评价[3 -4 ] .地应力直接关系到煤体结构和割理的形成与分布,决定了水力压裂的扩展方位和开发井网的部署,制约着煤层气井安全、高效、快速钻完井,也影响着煤层气的吸附和解析及煤层气储层的渗透性[5 ] .因此,精准预测深部(层)煤层气储层的地应力至关重要. ...
合川地区须二段低各向异性储层现今地应力方向评价方法
2
2022
... 用于石油天然气领域的地应力预测方法较多,其主要借助岩心分析测试、地震属性、地球物理测井等3种手段[6 ⇓ -8 ] .岩心分析测试虽能够获得高精度的地应力值,但受制于钻井取芯、样品测试成本高,数据点较少且不连续,分层测试困难等因素[6 ] ,业界仅将其作为验证地应力预测的手段;地震手段具有横向分布范围广等优点,但地震资料的保真度低,处理和属性的提取要求高,不易直观反映地应力[9 ] ;地球物理测井是在真实的储层条件下进行采集,其蕴藏着丰富的地层信息,能够方便、快捷地得到沿井筒逐点且连续分布的地应力剖面,具有垂向连续性好、分辨率高等优点,因此备受业界重视[10 -11 ] . ...
... [6 ],业界仅将其作为验证地应力预测的手段;地震手段具有横向分布范围广等优点,但地震资料的保真度低,处理和属性的提取要求高,不易直观反映地应力[9 ] ;地球物理测井是在真实的储层条件下进行采集,其蕴藏着丰富的地层信息,能够方便、快捷地得到沿井筒逐点且连续分布的地应力剖面,具有垂向连续性好、分辨率高等优点,因此备受业界重视[10 -11 ] . ...
合川地区须二段低各向异性储层现今地应力方向评价方法
2
2022
... 用于石油天然气领域的地应力预测方法较多,其主要借助岩心分析测试、地震属性、地球物理测井等3种手段[6 ⇓ -8 ] .岩心分析测试虽能够获得高精度的地应力值,但受制于钻井取芯、样品测试成本高,数据点较少且不连续,分层测试困难等因素[6 ] ,业界仅将其作为验证地应力预测的手段;地震手段具有横向分布范围广等优点,但地震资料的保真度低,处理和属性的提取要求高,不易直观反映地应力[9 ] ;地球物理测井是在真实的储层条件下进行采集,其蕴藏着丰富的地层信息,能够方便、快捷地得到沿井筒逐点且连续分布的地应力剖面,具有垂向连续性好、分辨率高等优点,因此备受业界重视[10 -11 ] . ...
... [6 ],业界仅将其作为验证地应力预测的手段;地震手段具有横向分布范围广等优点,但地震资料的保真度低,处理和属性的提取要求高,不易直观反映地应力[9 ] ;地球物理测井是在真实的储层条件下进行采集,其蕴藏着丰富的地层信息,能够方便、快捷地得到沿井筒逐点且连续分布的地应力剖面,具有垂向连续性好、分辨率高等优点,因此备受业界重视[10 -11 ] . ...
Crustal stress partitioning in the complex seismic active areas of Romania
1
2020
... 用于石油天然气领域的地应力预测方法较多,其主要借助岩心分析测试、地震属性、地球物理测井等3种手段[6 ⇓ -8 ] .岩心分析测试虽能够获得高精度的地应力值,但受制于钻井取芯、样品测试成本高,数据点较少且不连续,分层测试困难等因素[6 ] ,业界仅将其作为验证地应力预测的手段;地震手段具有横向分布范围广等优点,但地震资料的保真度低,处理和属性的提取要求高,不易直观反映地应力[9 ] ;地球物理测井是在真实的储层条件下进行采集,其蕴藏着丰富的地层信息,能够方便、快捷地得到沿井筒逐点且连续分布的地应力剖面,具有垂向连续性好、分辨率高等优点,因此备受业界重视[10 -11 ] . ...
特殊测井技术在贵州煤层气评价中的应用
1
2017
... 用于石油天然气领域的地应力预测方法较多,其主要借助岩心分析测试、地震属性、地球物理测井等3种手段[6 ⇓ -8 ] .岩心分析测试虽能够获得高精度的地应力值,但受制于钻井取芯、样品测试成本高,数据点较少且不连续,分层测试困难等因素[6 ] ,业界仅将其作为验证地应力预测的手段;地震手段具有横向分布范围广等优点,但地震资料的保真度低,处理和属性的提取要求高,不易直观反映地应力[9 ] ;地球物理测井是在真实的储层条件下进行采集,其蕴藏着丰富的地层信息,能够方便、快捷地得到沿井筒逐点且连续分布的地应力剖面,具有垂向连续性好、分辨率高等优点,因此备受业界重视[10 -11 ] . ...
特殊测井技术在贵州煤层气评价中的应用
1
2017
... 用于石油天然气领域的地应力预测方法较多,其主要借助岩心分析测试、地震属性、地球物理测井等3种手段[6 ⇓ -8 ] .岩心分析测试虽能够获得高精度的地应力值,但受制于钻井取芯、样品测试成本高,数据点较少且不连续,分层测试困难等因素[6 ] ,业界仅将其作为验证地应力预测的手段;地震手段具有横向分布范围广等优点,但地震资料的保真度低,处理和属性的提取要求高,不易直观反映地应力[9 ] ;地球物理测井是在真实的储层条件下进行采集,其蕴藏着丰富的地层信息,能够方便、快捷地得到沿井筒逐点且连续分布的地应力剖面,具有垂向连续性好、分辨率高等优点,因此备受业界重视[10 -11 ] . ...
沁水盆地郑庄区块地应力发育特征及其地质意义
1
2017
... 用于石油天然气领域的地应力预测方法较多,其主要借助岩心分析测试、地震属性、地球物理测井等3种手段[6 ⇓ -8 ] .岩心分析测试虽能够获得高精度的地应力值,但受制于钻井取芯、样品测试成本高,数据点较少且不连续,分层测试困难等因素[6 ] ,业界仅将其作为验证地应力预测的手段;地震手段具有横向分布范围广等优点,但地震资料的保真度低,处理和属性的提取要求高,不易直观反映地应力[9 ] ;地球物理测井是在真实的储层条件下进行采集,其蕴藏着丰富的地层信息,能够方便、快捷地得到沿井筒逐点且连续分布的地应力剖面,具有垂向连续性好、分辨率高等优点,因此备受业界重视[10 -11 ] . ...
沁水盆地郑庄区块地应力发育特征及其地质意义
1
2017
... 用于石油天然气领域的地应力预测方法较多,其主要借助岩心分析测试、地震属性、地球物理测井等3种手段[6 ⇓ -8 ] .岩心分析测试虽能够获得高精度的地应力值,但受制于钻井取芯、样品测试成本高,数据点较少且不连续,分层测试困难等因素[6 ] ,业界仅将其作为验证地应力预测的手段;地震手段具有横向分布范围广等优点,但地震资料的保真度低,处理和属性的提取要求高,不易直观反映地应力[9 ] ;地球物理测井是在真实的储层条件下进行采集,其蕴藏着丰富的地层信息,能够方便、快捷地得到沿井筒逐点且连续分布的地应力剖面,具有垂向连续性好、分辨率高等优点,因此备受业界重视[10 -11 ] . ...
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2021
... 用于石油天然气领域的地应力预测方法较多,其主要借助岩心分析测试、地震属性、地球物理测井等3种手段[6 ⇓ -8 ] .岩心分析测试虽能够获得高精度的地应力值,但受制于钻井取芯、样品测试成本高,数据点较少且不连续,分层测试困难等因素[6 ] ,业界仅将其作为验证地应力预测的手段;地震手段具有横向分布范围广等优点,但地震资料的保真度低,处理和属性的提取要求高,不易直观反映地应力[9 ] ;地球物理测井是在真实的储层条件下进行采集,其蕴藏着丰富的地层信息,能够方便、快捷地得到沿井筒逐点且连续分布的地应力剖面,具有垂向连续性好、分辨率高等优点,因此备受业界重视[10 -11 ] . ...
1
2021
... 用于石油天然气领域的地应力预测方法较多,其主要借助岩心分析测试、地震属性、地球物理测井等3种手段[6 ⇓ -8 ] .岩心分析测试虽能够获得高精度的地应力值,但受制于钻井取芯、样品测试成本高,数据点较少且不连续,分层测试困难等因素[6 ] ,业界仅将其作为验证地应力预测的手段;地震手段具有横向分布范围广等优点,但地震资料的保真度低,处理和属性的提取要求高,不易直观反映地应力[9 ] ;地球物理测井是在真实的储层条件下进行采集,其蕴藏着丰富的地层信息,能够方便、快捷地得到沿井筒逐点且连续分布的地应力剖面,具有垂向连续性好、分辨率高等优点,因此备受业界重视[10 -11 ] . ...
沁水盆地柿庄北区块深部煤储层特征测井评价研究
1
2019
... 用于石油天然气领域的地应力预测方法较多,其主要借助岩心分析测试、地震属性、地球物理测井等3种手段[6 ⇓ -8 ] .岩心分析测试虽能够获得高精度的地应力值,但受制于钻井取芯、样品测试成本高,数据点较少且不连续,分层测试困难等因素[6 ] ,业界仅将其作为验证地应力预测的手段;地震手段具有横向分布范围广等优点,但地震资料的保真度低,处理和属性的提取要求高,不易直观反映地应力[9 ] ;地球物理测井是在真实的储层条件下进行采集,其蕴藏着丰富的地层信息,能够方便、快捷地得到沿井筒逐点且连续分布的地应力剖面,具有垂向连续性好、分辨率高等优点,因此备受业界重视[10 -11 ] . ...
沁水盆地柿庄北区块深部煤储层特征测井评价研究
1
2019
... 用于石油天然气领域的地应力预测方法较多,其主要借助岩心分析测试、地震属性、地球物理测井等3种手段[6 ⇓ -8 ] .岩心分析测试虽能够获得高精度的地应力值,但受制于钻井取芯、样品测试成本高,数据点较少且不连续,分层测试困难等因素[6 ] ,业界仅将其作为验证地应力预测的手段;地震手段具有横向分布范围广等优点,但地震资料的保真度低,处理和属性的提取要求高,不易直观反映地应力[9 ] ;地球物理测井是在真实的储层条件下进行采集,其蕴藏着丰富的地层信息,能够方便、快捷地得到沿井筒逐点且连续分布的地应力剖面,具有垂向连续性好、分辨率高等优点,因此备受业界重视[10 -11 ] . ...
煤层气常规测井技术与应用
1
2008
... 深部(层)煤层气储层成煤沉积环境差异大、构造演化和应力场更为复杂[12 -13 ] ,适用于中浅层煤层气储层的地应力预测模型是否可移植到深部(层)煤层气储层,业界尚未开展过系统剖析.据此,本文通过实例预测和误差分析对单轴应变模型(Eaton、Anderson、NewBerry)和三轴应变模型(黄荣樽、分层、组合弹簧)进行适用性分析,进而对其模型进行了优化,以期精准预测大吉区块深部(层)煤层气储层的地应力. ...
煤层气常规测井技术与应用
1
2008
... 深部(层)煤层气储层成煤沉积环境差异大、构造演化和应力场更为复杂[12 -13 ] ,适用于中浅层煤层气储层的地应力预测模型是否可移植到深部(层)煤层气储层,业界尚未开展过系统剖析.据此,本文通过实例预测和误差分析对单轴应变模型(Eaton、Anderson、NewBerry)和三轴应变模型(黄荣樽、分层、组合弹簧)进行适用性分析,进而对其模型进行了优化,以期精准预测大吉区块深部(层)煤层气储层的地应力. ...
沁水盆地北缘煤层气井地应力模型研究
1
2018
... 深部(层)煤层气储层成煤沉积环境差异大、构造演化和应力场更为复杂[12 -13 ] ,适用于中浅层煤层气储层的地应力预测模型是否可移植到深部(层)煤层气储层,业界尚未开展过系统剖析.据此,本文通过实例预测和误差分析对单轴应变模型(Eaton、Anderson、NewBerry)和三轴应变模型(黄荣樽、分层、组合弹簧)进行适用性分析,进而对其模型进行了优化,以期精准预测大吉区块深部(层)煤层气储层的地应力. ...
沁水盆地北缘煤层气井地应力模型研究
1
2018
... 深部(层)煤层气储层成煤沉积环境差异大、构造演化和应力场更为复杂[12 -13 ] ,适用于中浅层煤层气储层的地应力预测模型是否可移植到深部(层)煤层气储层,业界尚未开展过系统剖析.据此,本文通过实例预测和误差分析对单轴应变模型(Eaton、Anderson、NewBerry)和三轴应变模型(黄荣樽、分层、组合弹簧)进行适用性分析,进而对其模型进行了优化,以期精准预测大吉区块深部(层)煤层气储层的地应力. ...
大宁—吉县地区地应力特征及其对煤储层渗透性的影响
1
2016
... Eaton、Anderson、Newberry 3种模型基于多孔弹性介质理论和井壁岩石应力分布特征,假设上覆岩层压力或垂向应力产生了水平主应力,则两个水平主应力大小相等且应变为零[14 ] ,根据胡克定律便可推导得出[15 ] . ...
大宁—吉县地区地应力特征及其对煤储层渗透性的影响
1
2016
... Eaton、Anderson、Newberry 3种模型基于多孔弹性介质理论和井壁岩石应力分布特征,假设上覆岩层压力或垂向应力产生了水平主应力,则两个水平主应力大小相等且应变为零[14 ] ,根据胡克定律便可推导得出[15 ] . ...
地应力测井评价在超前注水油田开发中的应用——以三塘湖盆地牛圈湖油田西山窑组油藏为例
1
2010
... Eaton、Anderson、Newberry 3种模型基于多孔弹性介质理论和井壁岩石应力分布特征,假设上覆岩层压力或垂向应力产生了水平主应力,则两个水平主应力大小相等且应变为零[14 ] ,根据胡克定律便可推导得出[15 ] . ...
地应力测井评价在超前注水油田开发中的应用——以三塘湖盆地牛圈湖油田西山窑组油藏为例
1
2010
... Eaton、Anderson、Newberry 3种模型基于多孔弹性介质理论和井壁岩石应力分布特征,假设上覆岩层压力或垂向应力产生了水平主应力,则两个水平主应力大小相等且应变为零[14 ] ,根据胡克定律便可推导得出[15 ] . ...
Fracture gradient prediction and its application in oilfield operations
1
1969
... Eaton[16 ] 基于沉积过程中水平方向的变形受限、应变为零的单轴应变理论,考虑到孔隙流体压力对地应力的影响,提出了式(1)地应力预测模型. ...
1
2021
... Anderson等[17 -18 ] 考虑到有效应力系数(Biot系数)对地层孔隙压力的影响不容忽视,基于有效应力多孔介质的弹性变形理论推导出了式(2)地应力预测模型. ...
1
2021
... Anderson等[17 -18 ] 考虑到有效应力系数(Biot系数)对地层孔隙压力的影响不容忽视,基于有效应力多孔介质的弹性变形理论推导出了式(2)地应力预测模型. ...
Determining fracture pressure gradients from well logs
1
1973
... Anderson等[17 -18 ] 考虑到有效应力系数(Biot系数)对地层孔隙压力的影响不容忽视,基于有效应力多孔介质的弹性变形理论推导出了式(2)地应力预测模型. ...
Prediction of vertical hydraulic fracture migration using compressional and shear wave slowness
1
... Newberry等[19 ] 发现微裂缝发育的低渗透地层,有效应力系数仅与上覆岩层压力控制下的地层压力有关,而与其他因素无关.据此,从理论上指出了Anderson模型预测的最小水平主应力偏小的原因[20 ] ,进而提出了式(3)地应力预测模型. ...
煤层地应力及破裂压力解释技术
1
2014
... Newberry等[19 ] 发现微裂缝发育的低渗透地层,有效应力系数仅与上覆岩层压力控制下的地层压力有关,而与其他因素无关.据此,从理论上指出了Anderson模型预测的最小水平主应力偏小的原因[20 ] ,进而提出了式(3)地应力预测模型. ...
煤层地应力及破裂压力解释技术
1
2014
... Newberry等[19 ] 发现微裂缝发育的低渗透地层,有效应力系数仅与上覆岩层压力控制下的地层压力有关,而与其他因素无关.据此,从理论上指出了Anderson模型预测的最小水平主应力偏小的原因[20 ] ,进而提出了式(3)地应力预测模型. ...
1
2022
... 上述3种单轴应变模型假设地层在沉积过程中水平方向形变受限,片面认为水平地应力应该小于垂直地应力,忽视了水平构造应力的影响,造成地应力预测结果与实测值相悖,因此该套模型通常只适用于构造运动不强且比较平缓区块的中浅层,如盆地腹部等[21 ] . ...
1
2022
... 上述3种单轴应变模型假设地层在沉积过程中水平方向形变受限,片面认为水平地应力应该小于垂直地应力,忽视了水平构造应力的影响,造成地应力预测结果与实测值相悖,因此该套模型通常只适用于构造运动不强且比较平缓区块的中浅层,如盆地腹部等[21 ] . ...
1
2007
... 黄荣樽、分层、组合弹簧三种模型克服了单轴应变模型的不足,充分考虑了上覆岩层压力、构造运动(包括构造应力、地层倾角、垂直缝、水平缝、斜交缝、应变)等因素的共同作用,尤其是水平方向的构造应力及应变对地应力的影响[22 ] ,因此三轴应变模型是为了避免单一地质背景的限制,并考虑了水平方向的形变特征而提出的[23 ] . ...
1
2007
... 黄荣樽、分层、组合弹簧三种模型克服了单轴应变模型的不足,充分考虑了上覆岩层压力、构造运动(包括构造应力、地层倾角、垂直缝、水平缝、斜交缝、应变)等因素的共同作用,尤其是水平方向的构造应力及应变对地应力的影响[22 ] ,因此三轴应变模型是为了避免单一地质背景的限制,并考虑了水平方向的形变特征而提出的[23 ] . ...
1
2014
... 黄荣樽、分层、组合弹簧三种模型克服了单轴应变模型的不足,充分考虑了上覆岩层压力、构造运动(包括构造应力、地层倾角、垂直缝、水平缝、斜交缝、应变)等因素的共同作用,尤其是水平方向的构造应力及应变对地应力的影响[22 ] ,因此三轴应变模型是为了避免单一地质背景的限制,并考虑了水平方向的形变特征而提出的[23 ] . ...
1
2014
... 黄荣樽、分层、组合弹簧三种模型克服了单轴应变模型的不足,充分考虑了上覆岩层压力、构造运动(包括构造应力、地层倾角、垂直缝、水平缝、斜交缝、应变)等因素的共同作用,尤其是水平方向的构造应力及应变对地应力的影响[22 ] ,因此三轴应变模型是为了避免单一地质背景的限制,并考虑了水平方向的形变特征而提出的[23 ] . ...
一种新的地层破裂压力预测方法
1
1986
... 黄荣樽等[24 ] 在地层破裂压力机理及模型的研究过程中受到启发,意识到构造运动会使地层产生水平方向的应变,于是引入水平构造应力系数后提出了式(4)模型. ...
一种新的地层破裂压力预测方法
1
1986
... 黄荣樽等[24 ] 在地层破裂压力机理及模型的研究过程中受到启发,意识到构造运动会使地层产生水平方向的应变,于是引入水平构造应力系数后提出了式(4)模型. ...
1
2021
... 黄氏模型克服了单轴应变模型的片面假设,提出了上覆岩层压力和水平方向构造应力的共同作用才是水平地应力产生的根本原因,地质因素之一的构造应力对地应力的分布规律存在显著影响,因此需要引入构造应力系数来解释三向地应力不相等,从而明确最大水平主应力大于垂向地应力的现象[25 ] .欠缺之处在于未考虑地层刚性对水平地应力的影响,导致不同岩性地应力差异并不明显,无法突出地应力分布规律,因此主要针对的是构造平缓地区,在构造活动较为剧烈的地区则适用性变差. ...
1
2021
... 黄氏模型克服了单轴应变模型的片面假设,提出了上覆岩层压力和水平方向构造应力的共同作用才是水平地应力产生的根本原因,地质因素之一的构造应力对地应力的分布规律存在显著影响,因此需要引入构造应力系数来解释三向地应力不相等,从而明确最大水平主应力大于垂向地应力的现象[25 ] .欠缺之处在于未考虑地层刚性对水平地应力的影响,导致不同岩性地应力差异并不明显,无法突出地应力分布规律,因此主要针对的是构造平缓地区,在构造活动较为剧烈的地区则适用性变差. ...
地应力测试及其在勘探开发中的应用
1
1998
... 葛洪魁等[26 ] 不仅考虑了构造应力和地层温度的影响,还认为从构造运动初期开始在地层水平方向就存在剥蚀现象,而水平地应力在这一过程中会出现损耗,因此需要在两个方向上给予一定的附加量以校正剥蚀现象造成的损耗.据此,提出的引入线性膨胀系数和水平附加量的两组适用于垂直缝和水平缝的地应力预测模型如式(5)、(6)所示: ...
地应力测试及其在勘探开发中的应用
1
1998
... 葛洪魁等[26 ] 不仅考虑了构造应力和地层温度的影响,还认为从构造运动初期开始在地层水平方向就存在剥蚀现象,而水平地应力在这一过程中会出现损耗,因此需要在两个方向上给予一定的附加量以校正剥蚀现象造成的损耗.据此,提出的引入线性膨胀系数和水平附加量的两组适用于垂直缝和水平缝的地应力预测模型如式(5)、(6)所示: ...
1
2013
... 中国石油大学(华东)假定岩石为均质且各向同性介质,地层在构造运动过程中位置相对固定,则认为水平方向的应变均为常数[27 ] ,这一假设实质上克服了黄氏模型的不足.据此,引入弹性参数和水平应变后提出了下式所示的组合弹簧模型. ...
1
2013
... 中国石油大学(华东)假定岩石为均质且各向同性介质,地层在构造运动过程中位置相对固定,则认为水平方向的应变均为常数[27 ] ,这一假设实质上克服了黄氏模型的不足.据此,引入弹性参数和水平应变后提出了下式所示的组合弹簧模型. ...
1
2018
... 该模型建立的前提是岩石为均质且各向同性的线弹性体,还要假设在沉积和构造运动中的水平方向应变为常数,因此数学模型实质是把地层假定为平行板之间的一组弹簧[28 ] .现对该数学模型进行受力分析,如果两板只发生横向位移且位移量相等,此时刚度大的弹簧受到的应力比刚度小的弹簧受到的应力大,这一数学模型巧妙地解释了为何砂岩地层会比相邻的页岩地层的地应力值高.该模型欠妥之处在于忽视了非线弹性的影响,所假设的各岩层水平方向应变相等也有待考证. ...
1
2018
... 该模型建立的前提是岩石为均质且各向同性的线弹性体,还要假设在沉积和构造运动中的水平方向应变为常数,因此数学模型实质是把地层假定为平行板之间的一组弹簧[28 ] .现对该数学模型进行受力分析,如果两板只发生横向位移且位移量相等,此时刚度大的弹簧受到的应力比刚度小的弹簧受到的应力大,这一数学模型巧妙地解释了为何砂岩地层会比相邻的页岩地层的地应力值高.该模型欠妥之处在于忽视了非线弹性的影响,所假设的各岩层水平方向应变相等也有待考证. ...
1
2019
... 泊松比和杨氏模量表征岩石在弹性变形范围内的岩石变形难易程度[29 ] .利用纵横波时差、体积密度等测井资料由式(8)、式(9)可计算泊松比和杨氏模量. ...
1
2019
... 泊松比和杨氏模量表征岩石在弹性变形范围内的岩石变形难易程度[29 ] .利用纵横波时差、体积密度等测井资料由式(8)、式(9)可计算泊松比和杨氏模量. ...
Seismic anisotropy in sedimentary rocks,part 1:A single-plug laboratory method
1
2002
... 描述应力应变的刚度系数通过下式计算出[30 ] : ...
利用各向异性模型计算水平地应力
1
2019
... 根据所得到的刚性系数,可以直接计算出杨氏模量、泊松比等各项异性参数[31 ] . ...
利用各向异性模型计算水平地应力
1
2019
... 根据所得到的刚性系数,可以直接计算出杨氏模量、泊松比等各项异性参数[31 ] . ...
General theory of three-dimensional consolidation
1
1941
... 有效应力系数描述了流体流动状态与岩石形变的关系,其主要反映了砂泥岩岩石颗粒间有效应力的强弱[32 ] .基于孔隙弹性变形理论,岩石的应力状态或者孔隙压力的变化受有效应力控制,亦可利用岩石骨架的纵波、横波时差与体积密度等测井资料获取,计算方程如式(13)所示[33 -34 ] : ...
The effect of fluid pressure decline on volumetric changes of porous rocks
1
1957
... 有效应力系数描述了流体流动状态与岩石形变的关系,其主要反映了砂泥岩岩石颗粒间有效应力的强弱[32 ] .基于孔隙弹性变形理论,岩石的应力状态或者孔隙压力的变化受有效应力控制,亦可利用岩石骨架的纵波、横波时差与体积密度等测井资料获取,计算方程如式(13)所示[33 -34 ] : ...
声波法计算水平主地应力值
1
1996
... 有效应力系数描述了流体流动状态与岩石形变的关系,其主要反映了砂泥岩岩石颗粒间有效应力的强弱[32 ] .基于孔隙弹性变形理论,岩石的应力状态或者孔隙压力的变化受有效应力控制,亦可利用岩石骨架的纵波、横波时差与体积密度等测井资料获取,计算方程如式(13)所示[33 -34 ] : ...
声波法计算水平主地应力值
1
1996
... 有效应力系数描述了流体流动状态与岩石形变的关系,其主要反映了砂泥岩岩石颗粒间有效应力的强弱[32 ] .基于孔隙弹性变形理论,岩石的应力状态或者孔隙压力的变化受有效应力控制,亦可利用岩石骨架的纵波、横波时差与体积密度等测井资料获取,计算方程如式(13)所示[33 -34 ] : ...
用测井资料计算地层应力
1
2002
... 深部地层受到上覆岩层压力和下部支撑力的共同作用而产生的应力即为垂向应力,对应垂向上的应力称为垂直主应力或垂向地应力.通常密度测井曲线不会在全井段进行测量,此时需要对目的层上部的地层求取平均密度获得上覆岩层压力,并与目的层密度测曲线积分求取的应力值相加,从而获取完整的垂直地应力,并且应力的大小随着深度的增加而增大,此模型获取垂向应力仅与地层密度和埋深有关,与地层岩性、物性、电性等无关[35 -36 ] .垂直地应力计算模型如式(15)所示. ...
用测井资料计算地层应力
1
2002
... 深部地层受到上覆岩层压力和下部支撑力的共同作用而产生的应力即为垂向应力,对应垂向上的应力称为垂直主应力或垂向地应力.通常密度测井曲线不会在全井段进行测量,此时需要对目的层上部的地层求取平均密度获得上覆岩层压力,并与目的层密度测曲线积分求取的应力值相加,从而获取完整的垂直地应力,并且应力的大小随着深度的增加而增大,此模型获取垂向应力仅与地层密度和埋深有关,与地层岩性、物性、电性等无关[35 -36 ] .垂直地应力计算模型如式(15)所示. ...
地应力预测方法在川南地区大寨页岩气田的应用
1
2018
... 深部地层受到上覆岩层压力和下部支撑力的共同作用而产生的应力即为垂向应力,对应垂向上的应力称为垂直主应力或垂向地应力.通常密度测井曲线不会在全井段进行测量,此时需要对目的层上部的地层求取平均密度获得上覆岩层压力,并与目的层密度测曲线积分求取的应力值相加,从而获取完整的垂直地应力,并且应力的大小随着深度的增加而增大,此模型获取垂向应力仅与地层密度和埋深有关,与地层岩性、物性、电性等无关[35 -36 ] .垂直地应力计算模型如式(15)所示. ...
地应力预测方法在川南地区大寨页岩气田的应用
1
2018
... 深部地层受到上覆岩层压力和下部支撑力的共同作用而产生的应力即为垂向应力,对应垂向上的应力称为垂直主应力或垂向地应力.通常密度测井曲线不会在全井段进行测量,此时需要对目的层上部的地层求取平均密度获得上覆岩层压力,并与目的层密度测曲线积分求取的应力值相加,从而获取完整的垂直地应力,并且应力的大小随着深度的增加而增大,此模型获取垂向应力仅与地层密度和埋深有关,与地层岩性、物性、电性等无关[35 -36 ] .垂直地应力计算模型如式(15)所示. ...
1
2009
... 孔隙压力对地应力的影响不仅与其本身有关,还与地层岩石结构密切相关,可用压缩系数来表示[37 ] .砂泥岩的结构可分为骨架砂岩和基质碎屑、黏土岩,骨架和基质的组成比例不同决定了岩石压缩系数的大小,即孔隙的刚度直接决定孔隙压力对地应力的影响能力[38 ] .有效应力系数(Biot系数)是用来描述孔隙刚度的直观量.前述有效应力系数计算公式主要针对砂泥岩,而纯砂岩的骨架刚度足够抵消孔隙压力的影响,该系数一般介于0.9~1. ...
1
2009
... 孔隙压力对地应力的影响不仅与其本身有关,还与地层岩石结构密切相关,可用压缩系数来表示[37 ] .砂泥岩的结构可分为骨架砂岩和基质碎屑、黏土岩,骨架和基质的组成比例不同决定了岩石压缩系数的大小,即孔隙的刚度直接决定孔隙压力对地应力的影响能力[38 ] .有效应力系数(Biot系数)是用来描述孔隙刚度的直观量.前述有效应力系数计算公式主要针对砂泥岩,而纯砂岩的骨架刚度足够抵消孔隙压力的影响,该系数一般介于0.9~1. ...
In-situ stress distribution laws of coal and rock in deep mining based on the Griffith criterion
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2022
... 孔隙压力对地应力的影响不仅与其本身有关,还与地层岩石结构密切相关,可用压缩系数来表示[37 ] .砂泥岩的结构可分为骨架砂岩和基质碎屑、黏土岩,骨架和基质的组成比例不同决定了岩石压缩系数的大小,即孔隙的刚度直接决定孔隙压力对地应力的影响能力[38 ] .有效应力系数(Biot系数)是用来描述孔隙刚度的直观量.前述有效应力系数计算公式主要针对砂泥岩,而纯砂岩的骨架刚度足够抵消孔隙压力的影响,该系数一般介于0.9~1. ...
Anisotropic stress models improve completion design in the Baxter shale
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2008
... Higgins等[39 ] 在组合弹簧模型的基础上提出了考虑各向异性的组合弹簧(shannon)模型,本文在此基础上将式(12)、式(16)代入组合弹簧(shnnon)模型和Newberry模型,便可获得优化后的各向异性组合弹簧、Newberry模型,如式(17)、式(18)所示: ...
