基于测井资料的地应力计算及影响因素分析
基于钻井和测井数据的水平地应力分析新方法
在 井 眼发生 坍 塌 的井 段 ， 有效 周 向应 力 应 满 足 以下条 件
应法及差应变法等 Ｈ 。这些 方法能够 通过岩 心或现 场试验直接测量 有 限层位 地层 的地应 力大 小 ， 但无 法 获得地应 力随深度变化 的连续剖面 。因此 通常利用 测 井 数据对 地应力纵 向分布情 况进 行计 算 ， 得到 反 映地
应力大小 的纵向剖面。
水平 方 向的主 应 力产 生 的原 因包 括 重力 作 用 、
关键词
地 应力
地漏试验
测井数据 Ａ
构造应力 系数
中图法分类号
Ｐ ５ ５ ３ ；
文献 标志码
地应力是石油 工程 中的一项 重要 参数 ， 广 泛应 用
向的主应 力来 描述 地 应力 状 态 ， 即垂 直 方 向的垂 向
于油藏、 钻井 、 开发等各个领域 ， 地应力的大小与油气
富集 区分布 、 井壁 稳定 性 、 储层 裂缝 分 布 、 水力 压裂 起 裂压力与裂缝延 伸压 力 、 套 管外载 与变 形等 问题 密切 相关 ， 也是 油气 田开发 方案 的制定 和油 气井 工程设 计 中必不可少 的基 础 数据 Ｊ ， 准确测 量 和计算地 应力 对
油气勘探开发 具有 重要 意义 。在 石油 工程 中 ， 地应 力 大小的测量方 法主 要有水 压致 裂法 、 声 发射 Ｋ ａ ｉ ｓ ｅ ｒ 效
主应 力 ， 水平方 向的水 平 最 大 主应 力 和 水 平 最小 主 应力 。工 程 上 可 以认 为 垂 向 主应 力 近 似 等 于 上 覆 岩层 压力 ， 采用密度 积分方法计算其数值 ， 对 于 海 洋钻 井 ， 计 算公 式 为
⑥
２ ０ １ ３ Ｓ ｃ ｉ ． Ｔ ｅ ｃ ｈ ． Ｅ ｎ ｇ ｒ ｇ ．
地应力的测井计算与标定方法
地应力的测井计算与标定方法赵军;杨福林【摘要】随着油气勘探开发的不断深入,地下油气储层的地应力分析也越来越受到重视.在油气勘探开发的过程中,诸如油气的运移、钻井过程中井壁的稳定性、采油过程的出砂、注水开发中的井网布置与调整、储层裂缝的发育状况等均与地应力有十分密切的关系.测井资料具有数据丰富、成本低、数据连续的优点,通过优选适当的模型,可以利用测井资料计算岩石的地应力大小.在利用测井资料计算地应力的基础上,根据Kaiser实验及现场水力压裂资料对计算的水平最大、最小主应力进行标定,建立了标定后的地应力计算模型.通过实际资料的计算与检验,证明了经刻度后的地应力模型更能真实反映实际地应力大小.【期刊名称】《科学技术与工程》【年(卷),期】2015(015)017【总页数】5页(P42-46)【关键词】地应力;标定;测井;水力压裂;Kaiser实验【作者】赵军;杨福林【作者单位】西南石油大学地球科学与技术学院,成都610500;西南石油大学地球科学与技术学院,成都610500【正文语种】中文【中图分类】TE151目前地应力的获取方法主要有水力压裂法[1—3]、岩石声发射Kaiser效应法[4—7]、测井资料计算法[8，9]等。
利用水力压裂资料确定地应力的方法是目前现场确定地应力最直接、最可靠的方法之一；岩石声发射资料计算地应力的方法是目前实验室确定地应力的重要方法[4]。
这两种方法获取的地应力数值比较准确，能够反映地层的真实地应力大小:但这两种方法在实际地应力求取中存在共同的局限性，即不能得到全井段连续的地应力剖面且测试成本高、耗时长。
测井具有测量深度大、成本低、测量数据连续的特点，因而采用此方法能够得到随深度连续变化的地应力剖面；但是这种间接的计算方法获得的地应力与实际的地应力值相比误差较大精度偏低[8]。
综合分析此三种方法各自的优缺点，提出在利用测井资料计算地应力基础上采用Kaiser实验数据及水力压裂获得的地应力值对其进行标定，提高测井资料计算地应力的精度以满足实际应用的需要。
利用测井、压裂资料求取储层地应力的方法
利用测井、压裂资料求取储层地应力的方法随着石油勘探技术的不断提高，储层地应力的求取也受到了越来越多的关注，石油勘探中的储层地应力问题已经成为当今石油勘探的热门研究话题之一。
储层地应力的估算技术广泛应用于钻井、注水、压裂以及其他石油勘探设计中，对石油勘探非常重要。
在现实应用中，储层地应力求取方法主要有两种，一种是受力测试，一种是直接利用测井数据求取储层地应力。
受力测试是一种能够直接测量储层地应力的方法，能够在真实环境下估算储层地应力，但要求钻井深，费时费力。
而利用测井数据求取储层地应力的方法可以缩短求取储层地应力的时间，更节省经费。
首先，对于测井数据，要了解其实际的物理意义，以便正确的求取储层地应力。
根据测井曲线可判断出储层吸水性、渗透率以及油气分布，这可以为利用测井数据求取储层地应力提供有力的技术支持。
一般来说，利用测井数据求取储层地应力主要采用统计介电法、深度改正法、声波法以及三参数渗透强度模型等模型。
其次，在利用测井数据求取储层地应力时，可以利用压裂资料中的受压状态计算储层地应力，由此可以获得更准确的储层地应力值。
压裂是调整地层压力状态的重要技术，利用实施压裂前后的测井变化和应力变化，可以估算储层地层压力，进而求取储层地应力。
最后，要注意，由于储层地应力具有地层特殊性，不同的测试方法无法得出完全一致的结论。
因此，在采取求取储层地应力方案时，应注意把握不同方法的精度以及将不同方法得出的结论融合，才能得到比较准确的储层地应力结果。
总之，测井和压裂资料是求取储层地应力的主要资料，也是现在求取储层地应力的重要手段之一。
不同的求取方法具有不同的特点，把握好它们的各自优势，融会贯通，正确合理地综合利用，才能进一步提高求取储层地应力的准确性。
利用测井、压裂资料求取储层地应力的方法
利用测井、压裂资料求取储层地应力的方法随着我国石油天然气勘探开发的不断深入，储层地应力越来越成为石油天然气勘探开发的重要参量，精确测定储层地应力已经成为当前石油勘探开发中重要的问题。
因此，利用测井、压裂资料求取储层地应力已经成为当今勘探开发中重要的研究课题。
首先，为了求取储层地应力，应从储层的岩性特征和水文-热特征出发，分析定量地评价储层地应力。
岩石的压溶强度（SR）和抗压强度（UC）是构成地应力的基本参量，因此在进行储层地应力分析之前，首先要建立对岩性特征的良好认识。
其次，应分析储层水文特征，剪笼压力（Pc）是构成地应力的重要参量，直接反映地应力的大小。
此外，压裂资料是求取储层地应力的重要依据。
压裂资料与储层地应力具有紧密的联系，因此压裂资料可用来推测储层的地应力。
根据压裂实验分析，压裂次数多的区域，即注水性强的区域，其储层地应力较小；而压裂次数较少的区域，注水性弱的区域，其储层地应力较大。
针对储层地应力，可采用以上方法建立模型，计算出地应力的色块图，使地应力浅析更加方便、快捷。
从而达到掌握储层的开发乃至考虑技术参数的改善等研究方向。
最后，利用测井、压裂资料求取储层地应力有重要意义。
储层地应力直接反应地层构造特征，模拟地层受压、剪切及地层表面和底界的变形，可以分析油藏发育情况，掌握油气运移规律，改善技术指标，从而提高石油开发效率。
以上就是利用测井、压裂资料求取储层地应力的方法，希望大家能从中得到收获，运用到实际的研究中。
用XMAC测井资料揭示砂岩油藏地应力分布特征及影响因素
中８—２ 乙块 北部套损区内 ０２３ ９ ２ 乙块 中部套掼区内 １２４ １１２４ ０—２ 乙块 中部套损区内 南Ｉｌ一２ 己块中部套损区内 — ｌ２４ 南１１ ３ 乙块套损区西南边 —卜Ｐ０
南１ ２ ２ ０Ｐ９ 甲块
９ 。， Ｏ 说明随着油田开发活动深入进行 ， 最大地应力 方位发生了转变 ，与断层形成期相比大约逆时针旋 转了 ６。 。横向上不同井 区、 同区块 的水平主应 ０ 不 力大小和方位都存在一定差异 （ １ 。纵向上看 ， 表 ） 不同深度段或深度点 的主应力大小 和方位也存在明
显差 异 （ １） 图 。
年在大庆萨 中油 田南 一区西部对 ６口新 钻井 加测
平 均
２．８ １ １
１．８ ７ ３
８．６ ９ ９
３８ ．ｌ
力之差值平均为 ３ １ Ｐ ，最大水平主应力方位 平 ．Ｍａ ８ 均为 ８． 。（ ９ ６ 近东西向） 区位于大庆长垣的萨尔 ９ 。本 图背斜构造上 ，背斜形成时期的最大水平主应力方 位约为 １０ 北西西向）断层形成时期 的最大主应 １。（ ，
论： 无论是平 面上还是纵向上南一 区西部储层地应 力都存在 不均衡 状态； 油层单砂体地应 力与地 层压力呈正相 关关系， 与孔隙度和渗透率呈负相 关联 系。 关键词：Ｍ Ｃ ＸＡ 测井； 地应力； 油田开发 ； 套管损坏； 应用研究
表 １６口 ＸＡ Ｍ Ｃ测井取得 的地应力大小及方位平均值统计表
１ 地应 力分 布特 征
从 ６口 Ｘ Ａ Ｍ Ｃ测井的地应力解释结果看 出， 该
区 最 大 、最 小 水 平 主 应 力 取 值 范 围 分 别 为
１－ ７ Ｐ 和 １—２ Ｐ ， ８２Ｍ ａ ５ ２ Ｍ ａ 最大水平主应力方位 的变 化范围为 ２一 ４ 。 ， Ｏ １０ 优势方位为 ６ —２ 。。由表 １ ０ １０ 可见 ， 区最大水平 主应力平均为 ２ ． Ｍ 最小 全 １ ８ Ｐ； １ 水平 主应力平均为 １． Ｍ ａ最大 、 ７ ８ Ｐ； ３ 最小水平主应
第七章 测井地应力分析、测井构造解释
出现在最大水平主应力方向 上;
对于倾斜井眼，当井眼长短
轴之比大于最大、最小水平 主应力之比时，压裂缝在最 大水平主应力方向上;
当井眼长短轴之比小于最大、
最小水平主应力之比时，则 压裂缝在最小水平主应力方 向上。
核磁共振实验室
4、双侧向测井
挤压带的泥岩或致密灰岩
核磁共振实验室
一、测井进行地质构造解释的一般原理
利用测井资料研究地质构造面对的是井筒内可
见的小型规模的地质构造，主要是断层、褶皱和 不整合三类。
由于现代地层倾角测井技术和井壁成像测井技术
能准确确定地层产状和构造要素。因此，研究构 造的主要测井资料也是依靠对地层倾角测井和井 壁成像测井资料的解释。
种参数, 在断层破碎带或地应力集中段都有相应 的响应。在张裂缝带, 斯通利波能量衰减显著。
核磁共振实验室
6、偶极子横波成像测井
在成岩期和成岩后,如果水平应力存在着较大的各
向异性,岩石会表现出侧向差异压实现象。此时, 最大水平主应力方向上侧向压实程度较高,而在 最小水平应力方向上侧向压实程度较低,从而造成 了应力引起的岩石物理各向异性。
褶皱是指岩石受力作用后产生的弯曲地质构造。
有两种基本的形态：背斜(向上弯曲）和向斜 （向下弯曲）。
核磁共振实验室
1、褶皱的要素
①核：又称核部，系褶
皱的中心部位的岩层。
②翼：又称翼部，系指
褶皱核部两侧的岩层， 在横剖面上，构成两翼 的同一招皱面拐点的切 线的夹角称为“翼间 角”。
③转折端：系指一翼向
如果井钻在背斜的顶
部，这时测得的地层 倾角就很小，倾斜方 位角也就很乱，只有 钻在两翼上，才会显 示出倾角较大，方位 角一致的绿色模式 。
地应力的测井计算与标定方法
２ ０ １ ４年 ９月 １日收到 第一作者简介 ： 赵 国家“ 十二五 ” 重大专项
式（ ３ ） 中：
ｃ 广 ｈ分 别 为 水 平 最 大 、 最小 主应力 ； ／ Ｘ
为泊松 比； Ｏ ｒ 为Ｂ ｉ ｏ ｔ 系数 ； ／ ３ 。 、 ／ ３ 为构造应力 系数 ； Ｐ 。 为 地层 孔 隙压力 ； 为地层 水平 骨架 应 力非 平衡
因子 。 １ ． ２ ． １ 地层 水 平骨 架应 力非 平衡 因子
⑥
２ ０ １ ５ Ｓ ｃ ｉ ． Ｔ ｅ ｃ ｈ ． Ｅ ｎ ｇ ｒ ｇ ．
地应 力的测 井计算与标定方法
赵 军 杨 福 林
（ 西南石油大学地球科学与技术学 院， 成都 ６ １ ０ ５ ０ ０）
摘
要
随着 油气勘探 开发 的不断深入 ， 地 下油气储层 的地 应力分析也越来越 受到重视 。在 油气勘探 开发 的过 程 中， 诸如 油
式（ ２ ） 中： ｐ 为采 样 间 隔 内密度 测 井平 均 值 ； Ａ Ｄ 为
１ ． ２ 水 平 应力 的计 算 本 次采 用 三 向地 应力 模 型作 为建立 地 层水 平地
应力数学公式的理论依据。即地应力等于地层孔隙 应力 和地 层 骨架应 力 以及水 平 面上 和 ） ， 方 向上 的
关键词
地应力
标定
测井
水力压裂 Ａ
Ｋ ａ ｉ ｓ ｅ ｒ 实验
中图法分类号
Ｔ Ｅ ｌ ５ １ ；
利用测井资料计算地应力和地层压力
利用测井资料计算地应力和地层压力测井是一种获取地下地质信息的技术手段，通过测井资料可以计算地应力和地层压力。
地应力是指地下岩石受到的应力状态，包括水平应力(SHmax)、垂直应力(Sv)和最小水平应力(Shmin)。
地层压力是指地下岩石受到的压力，它是由地质构造和地下岩石自身重力作用所引起的。
测井资料中常用的数据包括密度、声波速度和孔隙压力。
根据这些数据，可以使用不同的方法计算地应力和地层压力。
下面将详细介绍两种常用的计算方法。
第一种方法是利用测井参数计算地应力：1.密度测井：通过测井仪器测量孔隙岩石的密度，可以得到地下岩石的密度值。
地应力与密度有关，通常可以利用下面的公式计算地应力：Sv = ρgzh + ΔP其中，Sv为垂直应力，ρ为地下岩石的密度，g为重力加速度，z为垂直坐标(由测井资料中测得的深度)，h为大地水平应力增加系数(通常假设为1，即认为大地水平应力与垂直应力相等)，ΔP为孔隙流体压力。
2.声波速度测井：通过测井仪器测量岩石中声波传播的速度，可以得到地下岩石的声波速度值。
根据地震黏滞剪切模量理论，可以利用下面的公式计算地应力：SHmax = 0.87ρVs^2其中，SHmax为最大水平应力，ρ为地下岩石的密度，Vs为地下岩石的声波速度。
这个方法需要选取与地层相互作用最大的水平应力作为SHmax，通常选取沉积岩中的垂向最大应力作为最大水平应力。
第二种方法是利用测井参数计算地层压力：1.密度测井：利用密度测井得到的岩石密度和地下深度，可以计算出不同深度的岩石压力。
地层压力随深度增加而增加。
2.孔隙压力测井：通过测井仪器测量岩石中孔隙流体的压力，可以得到地下岩石的孔隙压力值。
地层压力与孔隙压力有关，可以利用下面的公式计算地层压力：Ppore = ρgh其中，Ppore为孔隙压力，ρ为地下岩石的密度，g为重力加速度，h为大地水平应力增加系数。
综上所述，利用测井资料可以计算地应力和地层压力。
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２ 影响现今地应力场分布特征的因素
（ ） １ 埋深情 况 。地应 力随深度增Ｊ而增 Ｊ ， 随着深度 的增加 Ｊ ｕ Ｊ 但 ｕ 各向应力的增加速 度变化规律如何？应力值 的大小关 系随井 深如何变
化？基于本区域１ ［ 井的测井资料汁算 出的地应 力，对 深度 与应力值 ０Ｉ － 之间的关系进行分析。
图２ 岩石力学性质 对三向主应 力的影响
综上所述 表明 ， 石力学性 质主要影响最 大最小水平主应力，对 岩 水平 主应 力的影响随深度增 Ｊ而变 大＝这主要是因为随着深度增加垂 儿 Ｊ 直应 力越来越大 ，对应的水 平分量越来 越大 ，所以对水平 （ １ ） 转４ 页
学 术 研 讨
炼 ，学校场地情况明显不足 另外 ．很 多青少 年学生进行武术健身活 动都是 自发的 ，或 者山社 团组织 ，并没有 专业的教师 指导和技 术培
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学 术 研 讨
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基 于 测 井资料 的地 应 力计 算及 影 响 因素 分 析
陶 学 全
ｒ中石 化 胜 利 石 油 管 理 局 规 划 计 旦 部 ） Ｉ 】 摘 要 裂缝是 地应力作用的直接 产物 ，准确可靠的地 应力分析可以预测裂缝发育 带及 空问分布，对油气藏的勘探 开发具有重要 意义， 、引用前人 的研 究成 果，充分利 用测 井信 息，计 算 了岩 石的力学参数以及确定 了三向地应力的连续剖 面 同时利 用井壁崩 落法确 定了水平地应力的方向 最后 综合分析 了影响现今地应力场分布特征的 因素， 关键词 测井资料 地应力 影响因素 存在 于地 壳中的应 力称为地应 力… ，它 是由于地壳内部的垂 直运 动 和水平运动的 力以及其他 凶素的力而引起 介质 内部单 位面积上 的作 用力。地壳岩石中处处时时部存在 地应力 ，地壳 中不同地 区。不矧深 度地层中的地应力大小和方向随空 问和时问的变化而变化 ，构成 应力 场 。沉积盆地中的岩层是处于三轴应 力状 态下的 ， 诮 “ 力状 态” 所 应 是指应力的大小和方向 ，一般 来说 ， 地应 力既有大小 ，义有方 ｌ 既 。 有垂向地应 力 ， 又有水平地应 力。
训 ，对于武术练 习中所要注意的运动损 伤护理和健身保蚀知 Ｉ柏对缺 ｝ 乏 ，专业知 了解较少 ４ 青少年学生武术健身生
环 适 当地增 ｉ武术场地 ，增『 武术器材的购入 ．提供 武术书 籍，增 殳 刖 设武 术场地 的安全 防范措施 ，并提供室 外林荫或 草地练 习．对 于广 人 青少年学生来 ｉ是具有积极吸引 力的 让学生在 一个没有后顾之忧 、 兑 舒适且活跃的练 习场地 内学 习．能够 使学生更 好的接受并传播武术知 和技术 。因此 ， “ 硬实 力”一定程度上对于武 术课程和技术的学习
一 孔隙
式 中，其 、— 、ｙ ｏ ｘ 方向水平有效应 力．ＭＰ； 垂向有效应力。ＭＰ ； ａｄ一 ａ
一
地层 水平骨架应 力的非平衡 因子 ．无量婀： 一 泊松比 ．无 因次；
压力 ，ＭＰ ：Ｃ ａ 、ｃ 一 岩石骨架 压缩 、岩 石体 积压缩 系敷 ：ｈ 井深 ，ｍ：Ｇ 一 一 孔 隙 压 力 梯 度 ．Ｍ Ｐｌ ；‘ ａｍ Ａ一为 测 井 的刘 度 系敷 ． 碳酸 盐 岩取 ３ Ｄ ： — Ｄ 一用 双井轻 刹量的井眼直径 的最大最小值 ，ｃ ｍ；Ｅ Ｅ ．分 别为岩石、岩石骨 架的 一 扬 氏摸量 ，ＭＰ ．在计算Ｅ ａ 中去 密度最 大的扬氏摸量值
Ｌ
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（） １
其中 ：
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大水平主应力以及最小水平主应 力值都在增大 ： 对垂 直应 力的影响没 有 水平应 力明显 ；因此 ，在南堡 凹陷 中的碳 酸盐岩地层 ，岩石力学性 质 对现 今地 应力的影响主要表现在最小水平主应力和最大水平主应 力 上 ，对垂直应 力影响不是 很显 著 ， 合关系不是很理想 ，但趋势是逐 拟 渐增加的 。
１ 地 应 力 分 析
斜率越大 ．随深度增Ｊ应力增 越来越怏。州时 。各Ｉ地应 力值随深 Ｊ ｕ Ｕ
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石 的力学性质对地应 力的传递 、衰减 、集ｑ 、分散都会产生很大的影 Ｊ 响、 岩石 力学参数 与岩体 中赋 存的地 应力密切相关 。基于碳酸盐岩 的 ｌ口井 。我们分ｊ绘制 了泊松 比 、弹性模 量 、 Ｏ ； 剪切模量以及体积模 量 与三 向应 力的关 系曲线图 ，如 图２ 所示 ，研究发现该地区的 ＩＬ井 的 Ｏｌ 泊松比和最大水平 主应 力有非常 好的指数增长趋势 ，而与最 小水平主 应 力以及垂 向应 力绷 有很好 的正相关趋 势；弹性模量 、剪切模量 、 体 积模量同样都与最大最小 主应 力具有 相当好的正相关趋势 。与垂直应
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从地应 力剖面Ｉ上可以看出 ，各向地应 力值都是随 着深度 的增 加 墨 Ｉ 而呈现逐渐变大的趋势 ，但是随着深度增 Ｊ ，各项应 力增 Ｊ幅 度也在 Ｊ Ｕ Ｊ ｕ 发生变化 。我们通过 绘制南堡凹陷 １ 井 的地应 力值与深度的 关系曲 ０ 线幽 ， 发现 其趋势线的斜 率反映 的就是应 力随深度增Ｊ的速度 大小 ， Ｊ ｕ