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华庆地区低孔低渗储层地应力计算及分布规律研究

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华庆地区低孔低渗储层地应力计算及分布规律研究

作者：么勃卫西南石油大学

学位级别：硕士

鄂尔多斯盆地华庆地区延长组地层砂泥岩互层发育,储层具有三低特征且异常低压,其长6-长8段致密砂岩储层的岩石力学特征主要表现为强的各向异性。原有的基于各向同性的岩石力学与地应力评价方法明显不适用,需要应用多种建模方法及岩石力... 详细信息

鄂尔多斯盆地华庆地区延长组地层砂泥岩互层发育,储层具有三低特征且异常低压,其长6-长8段致密砂岩储层的岩石力学特征主要表现为强的各向异性。原有的基于各向同性的岩石力学与地应力评价方法明显不适用,需要应用多种建模方法及岩石力学、地应力实验手段,建立可行的岩石力学和地应力参数精细评价方法和模型。本文以华庆地区长6、长7和长8段储层为研究对象,首先开展了模拟地层条件下静态岩石力学8参数的测试及分析,对不同角度(0°,45°,90°)的71块岩石试样进行三轴压缩实验。其次对5块全直径岩心进行周向声速扫描,根据波速变化(各向异性)确定水平最大、水平最小主应力方向,然后沿此方向和垂向各钻取1块岩样,并取30套地应力测量常规样。在加围压模拟地层条件下,采用Kaiser-AE测试仪进行地应力测试,获取三向主应力的大小(Sv,SH1和SH2)。然后通过实验建立岩石力学动静态转换模型和各向异性地层地应力计算新模型,并编制LogCRMS软件进行工区多口井测井资料的岩石力学与地应力计算处理。最后分层提取各力学参数并绘制地应力等值线图,研究其现今地应力分布规律。得出以下主要认识:(1)长6、长7、长8段杨氏模量分别平均为22.857GPa、29.558GPa、27.911GPa。对比不同取心角度的杨氏模量和泊松比,水平样的杨氏模量、泊松比都大于垂直样(EH>EV,PRH>PRV)。对垂向和水平向的杨氏模量、泊松比进行拟合,杨氏模量各向异性系数为1.107,泊松比各向异性系数为1.084,岩石力学参数表现出各向异性。(2)长6～长8段地应力状态为Sv>SH1>SH2,水平最小、最大主应力梯度分别为1.2-1.7MPa/100m、1.5-2.2MPa/100m,水平应力比值在1.10-1.32、平均为 1.25、应力差为3-12MPa。长7段地应力大于长6和长8段,(3)长6、长7、长8段各层段,工区水平最小主应力(SHmin)变化分布规律较明显,具有东南低、西北高,由东南低值向西北高值渐变的一个整体变化趋。(4)经过统计工区12 口井长6-长8段水平最小主应力方向在NWO°-NW50°之间,水平最大主应力方向在NE40°-NE90°之间。通过上述研究,形成了一套适用于低孔低渗储层的地应力测井综合评价软件,提高了低孔低渗储层工程力学参数的计算精度,很好的揭示了华庆地区长6至长8段地应力的分布规律,为盆地井网部署、水平井钻井和水力压裂的设计及实施等提供可靠的决策依据。

关键词：各向异性岩石力学实验测井曲线地应力计算分布规律

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页岩气储层三维地应力场计算与压裂仿真研究

页岩气储层三维地应力场计算与压裂仿真研究

作者：管国健中国石油大学(华东)

学位级别：硕士

丁山构造带位于四川盆地川东南地区,四川盆地及其周缘地区是我国最早发现页岩气的地区,被认为是最具潜力的页岩气勘探地区,丁山构造带页岩气储层断层和裂缝十分发育,是有利的储集区域,然而目前对该区域的现今地应力研究精度较低,制约该... 详细信息

丁山构造带位于四川盆地川东南地区,四川盆地及其周缘地区是我国最早发现页岩气的地区,被认为是最具潜力的页岩气勘探地区,丁山构造带页岩气储层断层和裂缝十分发育,是有利的储集区域,然而目前对该区域的现今地应力研究精度较低,制约该地区后续油气勘探开采的进展。本论文以丁山构造带为例,首先综合地质、地球物理、测井及录井资料,在对该区域地质构造发育特征总结分析的基础上,确定目的层上志留统龙马溪组的地质模型,建立相应几何模型,通过三轴力学试验、测井数据确定研究区域内力学参数,结合录井和压裂资料,确立边界条件,运用Ansys将地质模型转化为有限元模型,对该地区目的层进行现今地应力场数值模拟。通过数值模拟及分析,丁山地区上志留统龙马溪组,水平最大主压应力应力范围在35MPa-130MPa,总体表现出从东南部向北部逐渐增大的趋势,最大值在北部边缘区域;水平最小主压应力应力范围在25MPa-100MPa,总体上表现出从东南部向西北部逐渐增大的趋势,最大值出现在西北角;丁山地区整个目的层垂直主压应力应力范围在25MPa-170MPa。由于垂直压主应力主要受地层深度影响,总体上表现出埋深大的地区垂直主应力大。龙马溪组最大、最小主压应力以及垂直主压应力大小模拟结果和实测结果的总体相对误差为3.9%,吻合率达到96.1%;水平最大主压应力方向模拟结果误差为9.76%,吻合率达到90.24%,误差在允许范围内,结果可以用于后续应用。其次,通过对该地区现今地应力场的分析,该地区水平地应力的分布与构造形态的变化有一定的规律,因此在丁山地区现今地应力场研究基础上,建立褶皱构造应力模型。认为地应力变化随曲率变化增大而发生明显变化,主要影响范围为曲率半径|K|>0.001的范围内,整体表现为构造转折端受曲率变化影响大,翼部受曲率变化影响小,根据研究提出理论模型的地应力关系式,揭示褶皱地区地应力分布的非均匀性。最后,基于研究区现今构造格架,结合岩石力学参数测试结果,构建相应的现今地应力场计算模型,以岩心声发射实验测试、水力压裂及测井资料等确定的井孔地应力特征为约束,确定研究区现今地应力场展布特征。在以上研究的基础上,进一步分析现今地应力场特征及不同方位天然裂缝的存在对压裂裂缝方位的影响,当不存在天然裂缝时,井孔周边的张应力和张应变特征主要受地应力场特征所控制,水力压裂缝走向平行于水平最大主应力方向,沿水平最小主应力方向张开;当天然裂缝存在时,当天然裂缝介质抗张强度小于等于围岩抗张强度2/3时,只要天然裂缝走向与水平最大主应力夹角不超过30°,水力压裂时就会沿天然裂缝张开;当两者抗张强度为3:1时,只要天然裂缝夹角不超过45°,水力压裂时均可能张开;当裂缝夹角超过45°时,水力压裂沿水平最大主应力方向产生新的裂缝。

关键词：丁山构造带现今地应力场数值模拟地应力计算压裂

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煤矿采区巷道支护透明化系统设计研究

煤炭科学技术 2016年第2期44卷 153-157页

作者：孙振明李梅侯慧坤管增伦付玉凯姜鹏飞北京大学遥感与地理信息系统研究所北京100871 中国中煤能源集团有限公司科技发展部北京100011 天地科技股份有限公司开采设计事业部北京100013

针对地质条件具有复杂性与未知性的特征,而导致在进行巷道支护设计时,无法方便、准确地了解煤矿井下地质力学环境的问题,对煤矿采区巷道支护透明化系统进行了研究。通过水压致裂法在井下现场进行数据采集,获取采区基础应力和围岩强度数... 详细信息

针对地质条件具有复杂性与未知性的特征,而导致在进行巷道支护设计时,无法方便、准确地了解煤矿井下地质力学环境的问题,对煤矿采区巷道支护透明化系统进行了研究。通过水压致裂法在井下现场进行数据采集,获取采区基础应力和围岩强度数据;根据窥视孔地质测量成果与采区地质勘探地震等资料,基于似直三棱柱(ARTP)数据结构建立了采区煤层及其顶板岩层地质模型;在透明化地质体基础上,实现了巷道支护方案的可视化表达,同时,利用地应力插值算法,实现了采区内任意位置地应力、顶板10 m范围内围岩强度数据的动态计算和查询。相关研究方案在某矿井进行了实施验证,能够便捷地获取地应力数据,为采区巷道支护初始设计提供了可靠的参数。

关键词：巷道支护三维地质建模 ARTP模型地应力计算围岩强度计算

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断层带对深部地压影响的数值模拟

西安科技大学学报 2011年第6期31卷 818-822页

作者：王有熙邓广哲曹晶西安科技大学能源学院陕西西安710054 武警工程学院建筑工程系陕西西安710086

由于浅部断层带中的岩体比较软弱和破碎,所以成为应力降低带,而深部工程中断层带对地压分布的影响是一个有待深入研究的问题。为了了解和掌握深部地压分布规律,本文中通过结合某工程现场条件,在实际调研和岩石力学实验的基础上,建立了... 详细信息

由于浅部断层带中的岩体比较软弱和破碎,所以成为应力降低带,而深部工程中断层带对地压分布的影响是一个有待深入研究的问题。为了了解和掌握深部地压分布规律,本文中通过结合某工程现场条件,在实际调研和岩石力学实验的基础上,建立了力学数值模型,分析了深部工程中断层带对深部地压分布的影响。结果表明,深部工程中断层的存在影响了地应力分布的连续性,在同一水平高程上,断层上盘的主应力大于断层下盘的主应力;高地应力出现在断层上盘和矿层上盘的交叉区域。

关键词：断层深部工程地应力计算数值模拟

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松辽盆地南部伏双大地区断层封堵性研究

松辽盆地南部伏双大地区断层封堵性研究

作者：王生奥吉林大学

学位级别：硕士

随着工业的发展,石油开采力度不断增大,很多大型油气田已经进入勘探开发的中后期,但是很多中小型油气田却因为储量小,断层条件复杂开发难度大、开采成本高于实际利润,导致资源被废弃闲置,其中关键的技术难点就是油气在地层中的运移和保... 详细信息

随着工业的发展,石油开采力度不断增大,很多大型油气田已经进入勘探开发的中后期,但是很多中小型油气田却因为储量小,断层条件复杂开发难度大、开采成本高于实际利润,导致资源被废弃闲置,其中关键的技术难点就是油气在地层中的运移和保存。松辽盆地南部深层致密气探明储量436亿方,探明率仅为3.6%,剩余资源潜力大,在长岭断陷伏双大地区,由于气藏主控因素复杂,圈闭落实难度大,勘探节奏比较缓慢。为加快天然气预探、储量及产能建设,急待解决有利区带优选及圈闭效益动用问题。通过对油气运移机理和断层封闭性评价发展历程的研究,查阅大量文献和资料,认为地下断层应力状态是断层开启或封闭的主要决定因素,而断层的开启或封闭又决定着储层中的油气是被封存还是沿断层面和其中的通道溢出,从而确定有利圈闭的位置。因此,充分了解地应力的成因、状态、测量方法和影响因素对于研究断层的封堵性是十分必要的。文章详细阐述了地应力的基本概念、成因、影响因素,分别从直接测量和间接测量两个方面对地应力的测量方法进行了分类,总结归纳各个方法的原理特点,为地应力实际计算提供了理论基础。本文首先通过对伏龙泉气田实际测井、地震、岩心资料的处理和分析,提取地应力计算需要的相关参数,并结合岩芯三轴应力实验的数据,进行了动静态岩石力学参数的转换,得到研究区动静态岩石力学参数的线性回归方程,从而实现了利用测井曲线和地震资料求取相关区域地应力的过程;然后建立地应力计算模型,分析各个模型的优缺点和适用范围,并选取黄氏模型进行实例计算,算出了伏龙泉断陷泉一段、泉二段、营城组地层的垂向和水平地应力值;接下来对断层封堵性评价方法进行分类,分别从定性评价和定量评价两个方面阐述了各个评价方法的原理、优缺点和影响因素;最后利用断层面压力计算的方法对伏龙泉断陷油气富集区伏13井、伏14井和伏26井之间泥岩层的垂向封闭能力进行定量评价,利用断层岩排替压力差计算和断层岩泥质含量计算,定量评价了伏龙泉断陷伏13营城组、伏14营城组、伏26沙河子组、伏26登娄库组共15层砂岩储层的侧向封闭能力,评价结果与地层至今存在较高流体压力相符合,对应断层面断开的泥岩层可以作为盖层对下面自生自储的油气产生封堵的作用,选取了5个封闭能力好的层位,可以考虑钻探验证试油试气,初步判断了圈闭规模和产量,为油气田的钻探开发提供了有力的依据。

关键词：地应力计算岩石力学参数断层封闭性油气运移 SGR

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大北高陡构造储层有效性的测井评价方法研究

大北高陡构造储层有效性的测井评价方法研究

作者：刘国良西南石油大学

学位级别：硕士

大北气田地层高陡、地层倾角较大、岩性复杂且天然裂缝较发育,强水平挤压作用、重力压实作用和异常高压造成了较强的地应力,其目的层白垩系砂砾岩储层致密、低孔低渗、有效性差。现有的常规测井方法和技术不能准确地计算高陡构造地层的... 详细信息

大北气田地层高陡、地层倾角较大、岩性复杂且天然裂缝较发育,强水平挤压作用、重力压实作用和异常高压造成了较强的地应力,其目的层白垩系砂砾岩储层致密、低孔低渗、有效性差。现有的常规测井方法和技术不能准确地计算高陡构造地层的地应力和全面有效地评价储层的有效性,常造成测井解释评价结果与实际试油结果相矛盾。本文以地应力与储层有效性关系为主线,针对工区K1bs层段开展5个方面的研究工作：(1)岩芯地应力实验、核磁共振实验和岩电实验;(2)纵横波时差的提取、无偶极横波测井资料井横波时差的构建和岩石力学参数测井计算方法研究;(3)分析高陡构造地应力测井响应特征,综合考虑地层倾角和裂缝对地应力的影响,建立高陡地层地应力定量计算模型,准确计算高陡构造地层的水平方向地应力;(4)结合储层地质特征和测井储层评价结果,研究地应力与储层有效性的关系,明确致密裂缝性低孔砂岩储层有效性的控制因素;(5)提取储层有效性判别指标,建立多参数储层有效性判别图版,由此处理井资料直观有效地判别工区储层有效性。通过对关键问题的深入研究,取得了以下成果和认识： 1.三项实验结果分析发现：关键井大北302井水平向的地应力差异较大,其目的层段的天然裂缝较发育;该井孔隙度、渗透率很低,岩电参数m、n变化较大,核磁束缚水饱和度较高,小孔径孔隙占优,孔喉连通性差、渗透性差,有效性差;2.地层倾角的存在使地应力增高而裂缝倾角的存在使地应力减小。具体表现为：地层倾角的存在增加了上覆岩层压力,增大了岩层的各向异性,地层倾角较大时,对地应力影响较大,反之亦然;裂缝倾角较大时对地应力的计算也有较大影响;3.岩石基质孔隙度、渗透率随着有效应力和水平地应力差的增加而降低。当岩石有效应力增加时裂缝宽度、裂缝孔隙度都减小,当裂缝走向与水平最大地应力方向的夹角小于45°时,裂缝张开度得到改善,有利于储集空间的形成,储层有效性变好;4.有效应力、有效应力比和水平应力差较低的井段,好储层发育。裂缝走向与现今最大地应力方向夹角p较小时,裂缝较发育。综合考虑水平地应力差值与p余弦值之积(即走向应力差SH12*COSβ),当其较大时,裂缝发育,裂缝孔隙度、裂缝宽度增大,储层有效性变好。基于上述研究,形成了一套地应力与储层有效性关系测井评价的方法和技术,从工区多口井测井资料的处理结果来看,储层有效性评价效果良好。这为大北气田试油、酸化和压裂改造等选层提供了可靠的地质依据。

关键词：高陡构造地应力计算有效应力比储层有效性测井评价

瓦斯突出矿井应力集中区域防突措施选择及应用研究

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能源与环保 2023年第4期45卷 45-48,54页

作者：任松裴佰林张鹏张宇赵虎廖帮贵毕节市煤矿勘测设计院贵州毕节551700 毕节市地方煤矿勘测设计有限责任公司贵州毕节551700 安顺学院贵州安顺561000

在煤矿安全生产过程中,煤与瓦斯突出矿井防治煤与瓦斯突出事故一直都是困扰和威胁安全生产的主要因素,如何做到防治煤与瓦斯突出事故,尤其是应力集中区域的瓦斯防治技术,是防治煤与瓦斯突出工作的技术难点,也是最值得关注研究解决的问... 详细信息

在煤矿安全生产过程中,煤与瓦斯突出矿井防治煤与瓦斯突出事故一直都是困扰和威胁安全生产的主要因素,如何做到防治煤与瓦斯突出事故,尤其是应力集中区域的瓦斯防治技术,是防治煤与瓦斯突出工作的技术难点,也是最值得关注研究解决的问题。应力集中区域瓦斯治理措施选择的不合理是导致事故发生的直接原因,近几年,经过将瓦斯治理技术和现场应力集中施工特点相结合,取得了新的认知成果。鉴于此,就应力集中区域瓦斯治理措施技术进行了分析。

关键词：瓦斯突出矿井应力集中区域瓦斯治理措施地应力计算