川西致密储层现今地应力场特征及石油工程地质应用研究

论文摘要

以石油地质学、构造地质学、地球物理测井、储层地质学、岩石力学、岩体力学、石油钻井工程、油气储层改造、油气藏工程学等多学科理论和方法为指导，系统开展川西地区致密储层现今地应力场特征及石油工程地质应用研究。 建立系统的应力场状态确定方法，包括：①应力来源分析；②声发射等实验室方法、压裂法、测井等方法的应力值大小的确定；③声发射、声波各向异性等实验室方法、测井方法、构造方法、地震方法、定向岩心方法等确定地应力方向；④利用测井、结合实验室资料、压裂资料确定岩石力学参数的方法。编制了确定井剖面岩石力学参数、地应力值、破裂压力等多参数的测井解释软件，提出了确定川西致密砂岩储层破裂压力的新评价公式。对研究四个侏罗系主要气田近100余口井进行了处理，建立了地应力剖面，划分出五类应力剖面类型。系统开展了四个主要气田沙溪庙组、蓬莱镇组主力产层的岩石力学参数测定和测井资料计算，对影响力学参数的地质因素进行了分析。根据压裂资料、测井资料、实验室资料对应力状态的确定，采用二维、拟三维有限元应力场模拟技术对研究区四个主要气田7个主力产层进行了应力场分布模拟，由模拟结果分析了地应力的分布特征。成果表明：①研究区存在由龙门山方向来的构造应力，地层中主要以σx＞σz＞σy＞及σz＞σx＞σy应力状态为主；②地应力大小分布主要受控于埋深、构造应力大小、断层分布。水平最大主应力基本上为NW-SE向。平面上可能有8-15°的仰角。 系统研究了影响侏罗系产层压裂施工效果的地质因素，认为压裂造缝长度、产层的物性及含气性是主要影响因素，确定出了在造缝长度大于120m后，产能增加才明显的认识；研究了地应力与压裂缝的产状、破裂模式等之间关系，建立了评价压裂缝参数（长度、宽度、高度）的评价方法。结果表明形成的压裂缝以垂直为主，破裂模型为KGD、PKN。分析了地应力剖面特征，提出了适合研究区的压裂选层标准。讨论地应力与井壁稳定性的关系、与水平井方位的关系、与破裂压力关系、与射孔方式的关系、与有裂缝井压裂的关系、与压裂开发井井网类型和极限井距关系。取得了大量认识。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 0.前言
• 0.1 国内外研究概况及发展趋势
• 0.2 研究目的意义
• 0.3 研究内容及技术路线
• 0.4 完成主要研究工作
• 0.5 主要认识和创新
• 1.气藏基本特征概述
• 1.1 研究区位置
• 1.2 主要气田勘探开发现状
• 1.2.1 新场气田勘探开发现状
• 1.2.2 洛带蓬莱镇组气藏勘探开发现状
• 1.2.3 白马庙气田勘探开发现状
• 1.3 气藏基本地质特征
• 1.3.1 地层特征
• 1.3.2 构造特征概况
• 1.3.3 储层特征
• 1.3.4 气藏压力与温度
• 1.4 主要气藏水力压裂情况
• 2.现今地应力场研究方法
• 2.1 地应力的有关概念和来源
• 2.1.1 地应力有关概念
• 2.1.2 地应力的来源
• 2.1.3 地应力分布规律
• 2.2 现今地应力的确定方法
• 2.2.1 压裂法（HPF）确定现今地应力
• 2.2.2 岩石声发射法（AES）确定现今地应力值
• 2.2.3 测井法（ADS）估算现今地应力值
• 2.2.4 差应变法测量地应力
• 2.2.5 地应力剖面的处理软件简介
• 2.3 地应力方向的研究方法
• 2.3.1 波速各向异性法确定岩心上地应力方向
• 2.3.2 粘滞剩磁法确定主应力方向
• 2.3.3 利用天然地震资料确定应力场方向
• 2.3.4 根据测井资料确定应力场方向
• 2.3.5 声发射方法实验确定的应力场方向
• 2.3.6 根据有限元法模拟确定的地应力场方向
• 2.3.7 微地震测量结果确定的地应力场方向
• 2.3.8 根据GPS测定的地块位移方向确定的地应力场方向
• 2.3.9 利用定向取心资料确定裂缝走向来分析地应力场方向
• 2.4 有限元应力场模拟（FEM）原理
• 2.4.1 有限元的基本概念
• 2.4.2 有限元的基本理论
• 2.4.3 有限元应力场模拟的基本思路
• 2.4.4 有限元应力场模拟中的主要问题
• 2.4.5 有限元软件介绍
• 3.岩石力学参数特征研究
• 3.1 岩石力学参数的确定方法
• 3.1.1 实验室岩芯测定结果
• 3.1.2 测井资料确定岩石力学参数
• 3.2 岩石力学参数特征
• 3.2.1 沙溪庙组岩石力学参数特征
• 3.2.2 蓬莱镇组岩石力学参数特征
• 3.3 影响岩石力学参数的地质因素分析
• 4.侏罗系地层地应力特征研究
• 4.1 新场构造地应力场特征描述
• 4.1.1 沙溪庙组地应力大小确定
• 4.1.2 蓬莱镇组地应力大小确定
• 4.1.3 新场地区地应力方向确定
• 4.1.4 沙溪庙组气藏地应力场有限元模拟
• 4.1.5 蓬莱镇组气藏地应力场有限元模拟
• 4.2 洛带构造地应力场特征描述
• 4.2.1 蓬莱镇组气藏现今地应力场值的确定
• 4.2.2 蓬莱镇组气藏现今地应力场有限元模拟
• 4.3 马井构造地应力场特征描述
• 4.3.1 蓬莱镇组气藏现今地应力场值的确定
• 4.3.2 蓬莱镇组应力场有限元模拟分析
• 4.4 白马庙构造地应力场特征描述
• 4.4.1 蓬莱镇组气藏现今地应力场值的确定
• 4.4.2 蓬莱镇组应力场有限元模拟分析
• 5.地应力的石油工程地质应用研究
• 5.1 影响压裂施工效果的地质因素
• 5.2 地应力与压裂缝关系研究
• 5.2.1 地应力状态与压裂缝关系
• 5.2.2 地应力状态与压裂逢特征参数
• 5.3 地应力剖面与压裂缝关系
• 5.3.1 地应力剖面类型划分
• 5.3.2 地应力剖面类型与裂缝高度
• 5.3.3 地应力剖面类型与压裂缝支撑作用
• 5.4 地应力与井壁稳定性关系
• 5.5 地应力方向与水平井方位的关系
• 5.6 地应力与破裂压力关系
• 5.7 地应力与射孔方式的关系
• 5.8 地应力与有裂缝井的压裂关系
• 5.9 地应力特征与压裂开发设计
• 6.结论
• 致谢
• 参考文献