地应力模型建立及分析

地应力模型建立及分地应力的确定与分确定地应力的方法很多，力压裂分析、井壁崩落法、声发射Kaiser效Kaiser效应试验法两类。声发射Kaiser试验确定地应声发射Kaiser效应法测定地应力的过程是取的岩芯在室内进行加载试，垂直应力（上覆岩层压力）梯度：V最大水平主应力梯度：H最小水平主应力梯度：h现场破裂试验确定地应破裂压力 瞬时停泵压力 裂缝重张压力 Im

由于产生垂直裂缝时，瞬时停泵压力Ps近似地等于最小水平应力H、h可由下式求出h

H3hPpPiIm

区域构造应力系数的确定方Ks1、2的确1、2应用地层破裂试验或室内实验，求得H、hEs，s，v，Pp等值代入下式方法组可求得1和21

2 p 1 p

p

s 21s

1

1s1

2 p p

p s

h21h

1

1s方法当破裂压力实验只得到PfPs的情况下，可以采用下述方法，分别取得2次地层破裂结果(在一口井内或二口井内均可)，取得Pf1，s1，Es1，v1，Pp1，St1Pf2s2Es2，v2Pp2St2，则由以下方程组求解可得1和2 1s122s1

)

f 1

1

1

1s222s2

) sf 1s

1

1s2

t

Ks的确Ks由地层破裂试验或室内实验求得H、h后，将其代入以下方程组可联立求解确、两个参数后即可求得。 s

1

1

Ks3

利用测井资料求解地层力学特性参数模泥质含量的确定地层的泥质含量。这里主要介绍3由自然伽玛测井法求泥质含2GCURGR1Vcl

2GCUR1

GR

GRGRminGRmaxGRmin

目的层的自然伽玛读数值，API 纯泥岩层的自然伽玛读数值，API 纯砂岩层的自然伽玛读数值，APIGCUR＝3.5由声波－密度交汇图求泥质含

sD0.125

D

01148897AC

gcm3 声波测井读数值s/m由自然电位测井法求泥质含

spsp0/sp100sp0

spsp0－100％纯地层中自然电位测井读数sp100－泥质中自然电位测井读数，mv综上所述，一般推荐使用第一和第三种方法。本研究使用了第法声波时差的泥质校

tctVcltshtma

tcsmtsmVshtsh100smtma100sm孔隙度的确怀利（Wyllie）时间平t

tft－井眼补偿声波测井（BHC）smtmasmtfsm密度－中子交汇图法求孔隙b

DOL(SD)

DOL(

100

f

DOL(SD)100DOL(SD) 和 —密度和中子测井读数，g/cm3

—gcm3DOL(SD—白云岩或砂岩骨架密度

g/cm3DOL(SD)—白云岩或砂岩骨架中子参数f－孔隙内流体密度gcm3f对一个地层，如果按白云岩－石灰岩解释，这上式应采用DOL和DOL，如按砂岩－石灰岩解释，这上式应采用SD和SD。根据估计的地层孔隙度可确定

100

100

DOL—白云岩骨架中子参数SD—砂岩骨架中子参数中子－声波交汇图求地层孔隙

f ttf

DOL

DOLSD)(DOL

t和CN—声波和中子测井读数s/m、 —smtDOLSD)—白云岩或砂岩骨架时差,smDOL(SD)—白云岩或砂岩骨架中子参数V/H—孔隙内流体时差，s/m。 （19（20白云岩骨架密度 2.87g/cm3石灰岩骨架密度 .21g砂岩骨架密度 2.65g/cm3石灰岩骨架时差 156~143s/m砂岩骨架时差tSD400~177sm；白云岩骨架时差tDOL125s/m；对于孔隙内流体时差一般在655～620s/m有效应力系数的确有效应力系数的模型如下1

9b9

14b 2 214

ps 3tps m

m

3t2

ms

Kb、 b、 tp、ts、

----岩石及其骨架的纵波时差s/m----岩石及其骨架的模波时差s/m纵波时差tp与横波时差ts其计算为： t139.241.22795t8.40678103

t

----横波时差s/m----纵波时差s/m 井深，(m)岩石静态杨氏模量Es和静态泊松比Ed和动态泊松比

和静态泊松比sEd和

109

3

24

2d

2

20.52

1

1

22

岩石的纵波时差s/m 岩石的横波时差s/mEs和ss＝A1＋K1*Es＝A2＋K2*

E和sSDv

Pm----测井时钻液柱压力，MPa6.2％～23.5％，岩石泥质含岩石抗拉强度 tS106** t

Kb 或近似采用下式计算St[0.0045Ed(1Vcl)0.008Ed*Vcl

St地层内聚力Bruce和Coates*1981)的研究成果可推出砂泥岩的内聚力与声波C5.4410152121d2V410.78V

Vpd g/b－岩石体积密度 Vcl地层内摩擦角，一般岩石的内摩擦角C＝2.564*Lg[M＋(M2＋1)1/2]＋20 其中 岩石抗剪强度，o 3.626106

u0.0045Ed(1Vcl)0.008Ed

1 1

3t

44ouVclEdKb g/b—岩石体积密度 tp、ts—波时差，s/m上覆岩层压力v的确定1：H

v-上覆岩层压力 g/i－对 i井段的岩石体积密度 dHii的井段段长g－

0.0154H1vH-井深,mv

地层孔隙压力剖面建立的方法与模据Dc指数法、声波时差法、层速度法建立地层孔隙压力剖面的数学模型Dc指数法确定地层孔隙压力的模Dc指数实际上是一种形式的标准化钻速法，其特点是使用方便，提供压力dc

lg3.282 n

D D式中 dc指数，无因数 m----钻密度，g/cm3ab

dcna

c

d、式

dc1 n

p地层孔隙压力梯度等效密度0----上覆岩层压力梯度等效密度He EMBED quati---正常地层压力梯度等效密度 Hdcdc dc声波时差法确定地层孔隙压力剖1)、泥质声波时差的正常趋势线的回T

eBH

lnTlnT0B

利用（52） lnT0BHiln

nn

iBH2i

Hi

利用上边(53)、(54)B和截距T0BC2C3C5C1C22C4C1C3C4C5C2

0TeC4C1C2C20

C1－式（53）中求和后lnT0前的系数；（53C3－式（53）中lnTi的和；C4－式（54）BC5－式（54）中lnTiHi、声波测井求地层孔隙压力（等效深度法普通声波测井(纵波)是各种测井方法中用于确定地层孔隙压力最常用的方法声波测井测量的是声波在地层中单位距离所需要的时间即时差而时差对于同一种岩性(泥岩)来讲主要由孔隙度决定，亦即时差值在正常沉积压实下，随深度增加而减少，反之进入高压层后就会增大。根据调研国内料以及国内油田近几年来的有关科研成果本系统选取效深度法进行地层孔隙压力的计算，

AeA----A

----AeBb----Bn----正常地层孔隙压力等效密度HA----m 等效深度，mHB lntpA

t

----Asm----正常趋势线方程的截距s/m 正常趋势线方程的斜率，m-1、层速度法确定地层孔隙压力剖，波速度和密度也可通过资料来求得。在正常地层孔隙压力下波传震波速度由原加快趋势变慢资料就是利用这一原理来预测地层孔隙压，Vm

g V

----层速度 K----K＝0.5~0.80。KVm

V

地层孔隙压力等效密度，g/cm3地层破裂压力剖面的vpp实用破裂压力预测模式vppf1f1

221

1

1

2vp

(62 s

s 21

1

1 1

2vp

s s

s (63 21

1

1 sv实用破裂压力预测模式v2s

13s

f1f

1

（7）~（8Ks----构造应力系数，同一区块内为常数，无因次，见s，v，，Pp，

地层坍塌压力剖面计算模实用坍塌压力计算模型

)2C

2

bt

b2b

bt—井壁岩石的非线性修正系数，对一般泥浆岩取0.95；实用坍塌压力计算模型

1

2

13Sin

v

22

3VB6.0进行计算机编程。利用所编的程序我曲线分层处理模界面。本系统采用测井曲线人工智能分层方法进行分层变化范围，当一定间隔的两幅度差x则将这一段测井曲线定义为—up果x0且|x|则将这一段测井曲线定义为下降—down|x|则将这一起，这就有必要将相互连接的同号合并在一起，通过如下规则完符号的合并

upupup如果xzerozerodown如果|x|且xzero如果|x|其中x为i1个符号的终点幅度与第i个符号的始点幅度之差以合并后的符号为基础定义曲线的形为五类即尖峰平直上升—平直—下降平直—下降根据以下形状抽取规则可合并后的符号归纳为不同的形状类updownupzero teauupzerodown teau(down)zero(up)

两括号的情况任选其提取各形状的属性特征参（shape（幅度：始点到峰点的厚度h1终点到峰点的厚度厚度：始点到终点的深度差—间隔厚度如果h1h且h1h2，则height如果h2h且h2h1，则heightlong如果h1h且h1h2，则heightshort如果h2h且h2h1，则height如果h2h10.5，则trendascending如果0.5h2h12，则trendstable如果h2h12，则trenddescending分基本规则如下（1如