应力场分析与裂缝预测
《应力场分析与裂缝预测》第5章-2天然裂缝与人工裂缝的识别
天然裂缝
人工裂缝
裂缝面常有矿物充填
裂缝位于岩心内（裂缝终止于岩心 内，不与岩心边缘相交）
形状很不规则或呈贝壳状（细粒岩 石更如此）
在长距离内平行于某一划痕或定向 沟；
具有一个至多个平行组系出现，且 尽管层理倾角随深度变化，但裂缝
分布规则
面始终平行于岩心轴；
具有擦痕面,其指示天然断裂作用 与层面一致； 过程中剪切和最大应力方向
80
16308000
4776000 4775000 4774000
Qd4
Qd8
Qd1
Qd21
Dsh1
Dsh2 Qd7 Qd22
Qd3 Qd25
Qd9
16310000
Qd6
16312000
Qd5
4778000
4777000
4776000
4775000
4774000
柳中示踪迹解释结果
4773000
4772000 16304000
= DI ( 1 + 2 + ⋅ ⋅ ⋅ + 1 + ⋅ ⋅ ⋅ + 1 )
T1 T2
Ti
Tn
(1)
∑ = DI n 1
T i =1 i
其均方差或标准差等43; P2 (1− P2 ) + ⋅⋅⋅ + Pi (1− Pi ) + ⋅⋅⋅ + Pn (1− Pn )
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风化裂缝分布特征： • 发育在风化壳中，常呈蜂窝状，具有含氧化 物的粘土物质（红色）充填
溶蚀裂缝分布特征： • 宽度大，形状不规则，在垂向渗虑带产状近 直立，在横向潜流带呈水平状，常沿构造裂 缝或成岩裂缝进一步溶蚀
构造应力场对裂缝发育与破碎特征的影响研究
构造应力场对裂缝发育与破碎特征的影响研究构造应力场是指地球内部因地壳的构造和运动所产生的应力分布。
裂缝是岩石中由于受到应力作用而产生的断裂带，它对地质工程和地下水资源的开发利用具有重要意义。
本文将探讨构造应力场对裂缝发育与破碎特征的影响，以期增加对岩石力学行为的了解。
首先，构造应力场对裂缝发育的影响主要体现在裂缝的方向和形态上。
岩石中的裂缝往往会沿着最大主应力方向发育，因为在这个方向上受到的最大应力使岩石易于断裂。
而其他两个主应力方向则对裂缝的发育不具有直接影响。
此外，构造应力场的强度也会影响裂缝的数量和密度。
较高的应力强度会导致更多的裂缝产生，从而增加了岩石的破碎程度。
其次，构造应力场对裂缝的形态也会产生重要影响。
在构造应力场的作用下，裂缝的形态可以分为张开式和滑移式两种。
张开式裂缝是指在受到拉应力时，岩石中的裂缝会张开形成一个突出的裂纹。
相反，滑移式裂缝则是在受到剪应力时，岩石中的裂缝会沿着水平面滑移，使岩石产生破碎和位移。
构造应力场的不同会导致不同类型的裂缝形态出现，这对于岩石力学参数的测定和地质灾害的预测都具有重要意义。
另外，构造应力场还对岩石的破碎特征产生影响。
岩石的破碎程度是指岩石内部的颗粒间隙度和岩石碎片的形状。
构造应力场会通过施加应力使岩石发生破碎，形成颗粒间隙。
在强烈的构造应力场作用下，岩石的破碎程度会增加，导致岩石的物理力学性质发生变化。
例如，岩石的孔隙度增加会使其渗透性增大，影响地下水流动和储集。
此外，构造应力场还会导致岩石产生不均匀破碎，破碎程度在空间上有所差异，这对于岩石的力学行为研究具有重要意义。
总结起来，构造应力场对裂缝发育与破碎特征产生较大影响。
它决定了裂缝的形态和方向，影响岩石的破碎程度和力学性质。
了解构造应力场对裂缝发育与破碎特征的影响，有助于地下水资源的开发利用、工程建设的安全设计，以及对地质灾害的预防和治理。
未来的研究可以进一步探究构造应力场的分布规律和作用机制，加深对岩石力学行为的认识，为实际工程和地质学理论的进步提供有力支撑。
四川盆地涪陵南地区奥陶系五峰组—志留系龙马溪组页岩古构造应力场及裂缝特征
第36卷第1期2024年1月岩性油气藏LITHOLOGIC RESERVOIRSV ol.36No.1Jan.2024收稿日期：2023-07-25；修回日期：2023-09-01；网络发表日期：2023-11-13基金项目：中国石油化工股份有限公司科技项目“白马地区常压页岩气富集高产机理与目标评价”（编号：P21087-1）资助。
第一作者：包汉勇（1981—），男，博士，研究员，主要从事油气勘探开发综合研究工作。
地址：（430223）湖北省武汉市东湖高新区大学园路18号勘探开发研究院。
Email ：**********************。
文章编号：1673-8926（2024）01-0014-09DOI ：10.12108/yxyqc.20240102引用：包汉勇，刘超，甘玉青，等.四川盆地涪陵南地区奥陶系五峰组—志留系龙马溪组页岩古构造应力场及裂缝特征［J ］.岩性油气藏，2024，36（1）：14-22.Cite ：BAO Hanyong ，LIU Chao ，GAN Yuqing ，et al.Paleotectonic stress field and fracture characteristics of shales of OrdovicianWufeng Formation to Silurian Longmaxi Formation in southern Fuling area ，Sichuan Basin ［J ］.Lithologic Reservoirs ，2024，36（1）：14-22.四川盆地涪陵南地区奥陶系五峰组—志留系龙马溪组页岩古构造应力场及裂缝特征包汉勇1，刘超1，甘玉青1，薛萌2，刘世强2，曾联波2，3，马诗杰2，罗良2（1.中国石化江汉油田分公司勘探开发研究院，武汉430223；2.中国石油大学（北京）地球科学学院，北京102249；3.北京大学能源研究院，北京100871）摘要：通过岩石力学实验、声发射实验和地震资料综合解释，利用有限元数值模拟方法，对涪陵南地区奥陶系五峰组—志留系龙马溪组海相页岩古构造应力场进行了数值模拟，并结合岩心实测结果，预测了构造裂缝的发育特征。
桥梁工程裂缝产生的原因分析及防治措施
桥梁工程裂缝产生的原因分析及防治措施摘要：在桥梁的建设和使用过程中，裂缝是一种非常普遍的现象，这不仅对桥梁外观产生较大影响，同时对桥梁的使用功能和耐久性产生影响，严重时对桥梁的安全性构成威胁，甚至于完全丧失其使用功能。
目前，裂缝问题引起了人们的广泛关注。
本文介绍了几种常见的裂缝类型，并对其产生的原因进行了分析，分别提出了不同裂缝的不同防治措施，指出混凝土桥梁裂缝的产生是设计、施工、温度等方面综合作用的结果，所以应从各个阶段对其进行预防控制，以减少裂缝的发生。
关键词：混凝土桥梁，裂缝，防治措施，预应力在桥梁上发生的裂缝事故多为重大事故、并且难以维修，因此，正确分析裂缝产生原因，切实加以防治十分必要，十分迫切。
现根据多年来现场施工实践经验和教训，从设计配筋、商品混凝土选用及施工控制等方面，着重阐述钢筋混凝土裂缝的原因及综合防治措施。
在混凝土桥梁产生的各种裂缝，形成的原因不同，因此其危害性有显著的差异。
一、裂缝类型及其形成原因1、温度裂缝混凝土具有热胀冷缩的属性，周围环境温度或者内部温度变化时，混凝土梁体会发生变形，如果变形受到约束，可能在梁体中产生拉应力，当拉应力超过混凝土本身的抗拉强度时就会发生开裂。
温度应力产生的原因包括：日温差、季节温差、水化热效应等。
（1）日温差裂缝日温差包括日照温差和昼夜温差。
日照温差是由于混凝土梁体各部位受到的太阳辐射不同，因此在梁体中形成一个非线性的梯度温度场，加之各部位的约束亦不同，导致局部拉应力可能超限，出现裂缝；昼夜温差是指在昼夜温差较大的地区，梁体周围环境温度的骤降，而内部温度的变化相对较慢，产生温度梯度导致梁体开裂。
（2）季节温差裂缝季节温差是一种均匀温度作用，对于超静定的结构，将引起次内力，次内力的大小和分布情况与具体的结构体系有关，如果次内力超过梁体强度就会产生裂缝。
（3）水化热效应裂缝对于梁体截面尺寸较大的结构，水泥硬化期间产生大量的水化热不易散失，在板厚中部温度较高，而表面接触空气的部分较低，板中产生外侧受拉内部受压的应力，这种由于水化热引起的梁体表面的拉应力可能大于混凝土的早期强度，导致混凝土梁开裂。
构造裂缝类型划分与预测_秦启荣
作者简介:秦启荣,1964年生,博士、教授、博士生导师;1985年毕业于原成都地质学院地质学专业,西南石油大学优秀中青年骨干教师,四川省学术技术带头人后备人选;主要从事构造地质和油气地质的教学与科研工作,研究方向为构造地质、地应力、裂缝和开发地质。
地址:(610500)四川省成都市新都区。
电话:132********。
E 2mail :qqrong @构造裂缝类型划分与预测秦启荣 苏培东(西南石油大学) 秦启荣等.构造裂缝类型划分与预测.天然气工业,2006,26(10):33236.摘 要 通过对四川盆地东部大量地面裂缝的调查研究,结合川中地下岩心裂缝观测结果的验证,探讨了地面裂缝与地下裂缝的关系,提出了一套以预测为目的的构造成因裂缝类型划分方案。
该分类方案将构造裂缝分为区域型、局部型以及复合型构造裂缝3大类型,其中区域性裂缝可进一步细分为伴生构造缝和派生构造缝,复合裂缝也可分为重张裂缝和追踪张裂缝。
进而阐述了各种裂缝的形成方式、与构造运动的时间关系、空间分布关系及可能的方位和产状等具体特征,可为地下裂缝的预测提供依据。
主题词 构造 裂缝(岩石) 类型 划分 特征 预测 四川盆地 中 在石油勘探开发过程中,迫切需要解决裂缝发育程度及其分布规律的预测问题,由于裂缝发育分布的复杂性和观察手段的局限性,许多学者专家运用不同的手段和技术对其进行了预测研究[125],总体来看,其技术方法仍然需要进一步探索。
笔者通过对四川盆地华蓥山中段西侧侏罗系地层中地面裂缝的调查研究,结合相邻的川中地区深部钻井资料的验证,发现地下裂缝与地表岩体裂缝在发育分布规律上有较大的相似性,由此提出了以地下裂缝预测为目的的构造裂缝分类方案。
一、地面岩体裂缝调查 地面裂缝调查主要选择在露头条件比较好的华蓥山中段的西侧,该区构造上为四川盆地、川中低缓褶皱带与川东高陡构造带的交界地段,即川中油气区的东部边缘的广安龙王塘、合川青林村、北碚凉水桥、大坝沟;调查所选地层以侏罗系的大安寨灰岩为主,同时对其相邻的珍珠冲组砂岩、凉高山组粉沙岩等几套脆性岩层也进行了观测。
阐述裂缝预测技术
阐述裂缝预测技术0引言20世纪60年代，我国陆续在松辽盆地、四川盆地、吐哈盆地等多个地区发现工业性裂缝油气藏，这些油气藏储量巨大，有着很大的开发潜力，有的单井日初产可达上百吨。
该类油气藏的大量发现，使之作为一种新的油气藏类型，成为今后重要的一个勘探新领域，也成为新增油气储量的重要来源。
这种裂缝型油气藏有多种类型，目前常见的有致密砂岩裂缝型、泥岩裂缝型、碳酸盐岩裂缝型、变质岩裂缝型和火山岩裂缝型等。
油气藏的构造裂缝不仅是储层的主要储集空间，也是形成油气藏的主要动力学诱因，但裂缝型油气藏具有储层岩性复杂、非均质性严重、低渗透、储集空间复杂多变等特点，加大了裂缝性油气藏的勘探技术方法识别和评价难度。
对于储层评价的前提条件是对裂缝发育带的准确预测，这对识别裂缝型油气藏具有重要作用，开展裂缝预测评价技术研究也具有重要的现实意义。
1裂缝的测井技术方法评价通过测井技术资料分析进行裂缝评价，开展裂缝型油气藏的识别，是当前油气藏勘探工作中广泛采用的方法。
油气藏中裂缝的存在，会使勘探中常规测井曲线等资料出现异常响应，产生一些数据的变化，通过对这些变化的分析就可识别裂缝的相关特征。
具体裂缝预测评价时，通过获取的岩心资料标定不同地层结构的测井响应，对测井曲线上的不同响应特征进行分析，计算每种测井响应形成的模糊概率，从而对裂缝发育段的具体情况用不同响应的联合模糊概率来进行预测和评价。
裂缝的长宽度、产状、密度、泥浆侵入深度、充填性状及地层流体类型等多种因素，决定了裂缝发育段在电阻率曲线上的特征。
低角度裂缝会使曲线形状尖锐，深浅侧向读数降低，显示准“负差异”现象；垂直裂缝及高角度裂缝会使深浅侧向之间相对增大，显示准“正差异”现象。
当滑行波沿岩石骨架传播时，裂缝的存在会导致纵波首波出现变化，时差变大；当裂缝出现进一步发育时，变化会出现更大的变化，首波能量会出现严重衰减，从而引起周波跳跃。
密度补偿曲线能够体现地层密度的不同变化，从而反映裂缝造成井壁不规则的程度。
川西坳陷孝泉_新场地区须家河组二_四段构造应力场模拟及裂缝发育区带预测
第一作者简介:张守仁,男,31岁,博士,煤田油气地质及构造地质 收稿日期:2003-12-02文章编号:0253-9985(2004)01-0070-05川西坳陷孝泉-新场地区须家河组二—四段构造应力场模拟及裂缝发育区带预测张守仁1,万天丰1,陈建平2(1.中国地质大学地球科学与资源学院,北京100083; 2.辽宁工程技术大学资源环境学院,辽宁阜新123000)摘要:弹-塑性增量法应力场模拟,就是用若干个直线段去逼近抛物线型应力2应变曲线,在每个直线段中按有限元法进行弹性模拟计算。
运用该方法对孝泉-新场地区须家河组二—四段构造应力场进行了精细数值模拟。
结果显示孝泉-新场地区为一构造裂缝不发育地区,仅断裂带附近区域构造裂缝较发育。
经地震剖面解释及构造演化分析,该区主要断裂带是油气运移的良好通道,且不存在油气的严重漏失。
因此,断裂带附近区域是天然气勘探最有利区域,特别是近东西向断裂与现今主应力方向平行,表现为开启性,对天然气的导通作用更为明显。
关键词:构造应力场;弹塑性增量法;构造裂缝;油气勘探中图分类号:TE122.1 文献标识码:ATectonic stress field modeling and fracture prediction in T 3x 224stratain Xiaoquan 2Xinchang area ,w estern Sichuan depressionZhang Shouren 1 Wan T ianfeng 1 Chen Jianping 2(1.China Univer sity o f G eosciences ,Beijing ;2.College o f Resources and Environment ,Liaoning Engneering and Tchnology Univer sity ,Fuxin ,Liaoning )Abstract :E lastic 2plastic incremental m odeling of tectonic stress field is to approximate parabolic stress 2strain curves with several linear portions and perform elastic m odeling with finite element method in each linear portion.It is ap 2plied to perform numerical simulation of the tectonic stress field in T 3x 224strata in X iaoquan 2X inchang area.M odeling results show that structural fractures are poorly developed in this area ,except in the near 2fault regions where regional structural fractures are relatively well developed.Seismic section interpretation and structural ev olution analysis reveal that the main fractured zones are g ood hydrocarbon migration pathways and no serious leakage of hydrocarbons exists.Therefore ,fav orable regions for gas exploration are those neighboring faults ,especially the near E 2W trending faults which are parallel with the current major stress and in open state can m ore effectively conduct gas.K ey w ords :tectonic stress field ;elastic 2plastic incremental method ;structural fracture ;petroleum exploration 孝泉-新场地区须家河组二—四段(以下简称须二—四段)为典型的致密性砂岩储层,对该层段天然气勘探取得突破的关键是构造裂缝发育区带的预测[1]。
应力场分析在碳酸盐岩构造裂缝预测中的应用
方 法 原 理 及 技 术 流程
构造 运动 ，往 往伴 生大 量构 造缝 ，并且 由于 地质 演化 史 的大致相 同 ，同一 地 区内在某 一地 质 时期所
受 的应力 场具 有一 定规 律性 ，这 为利用 构造 应力 场分 析 的方法 预测构 造缝 的分 布特征 提供 了依 据 。 为了进行 与 构 造 缝 相 关 的应 力 场 分 析 ，该 次研 究 选 用
研 究 区 内 的成 像 测 井 资 料 为 验 证 ，预 测 的 构 造 裂 缝 发 育 情 况 在 单 井 裂 缝 方 向 以及 裂 缝 平 面 规 律 上 ， 均 具
有 令 人 满 意 的效 果 。
［ 关键 词 ］ 碳 酸 盐 岩 ；构 造 缝 ；弯 曲薄 板 ； 应 力 场分 析 ； 裂缝 预测
石油天然气学报 （ 江汉石油学院学报）２ ０ １ ３ 年１ 月第３ ５ 卷 第１ 期
Ｊ ｏ ｕ ｒ ｎ ａ ｌ ｏ ｆ Ｏｉ ｌ ａ ｎ ｄ Ｇ ａ ｓ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ（ Ｊ ． Ｊ Ｐ Ｉ ）Ｊ ａ ｎ ． ２ ０ １ ３ Ｖ ｏ １ ． ３ ５ Ｎ ｏ ． １
笔者 探讨 了应 力场数 值模 拟 的技术 原理 和思 路流程 ，并 以某 地 区碳 酸盐 岩裂 缝型 储层 的构 造缝 预测
研究 为 实例 ，进行 了该方 法 的应用 实践 。通 过预 测结果 与 地质 认识 及 Ｆ ＭＩ（ 全 井 眼微 电 阻率 扫描 成像 ）
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《应力场分析与裂缝预测》教学大纲
（2004年制定，2012年第二次修改）
课程名称：应力场分析与裂缝预测
课程英文名称：Stress Field Analysis and Fracture Prediction
课内学时：32 课程学分：2
课程性质：学位课开课学期：每学年第一学期
教学方式：课堂讲授考核方式（考试/考查）：考试
大纲执笔人：曾联波主讲教师：曾联波
师资队伍：曾联波、童亨茂、陈书平
一、课程内容简介
《应力场分析与裂缝预测》是地质学专业和资源勘探与地质工程专业硕士研究生的一门专门课程。
讲授古、现应力场和储层裂缝的研究方法及其在油气勘探与开发中的应用，包括应力与应力场的基础概念、古构造应力场分析方法、现今地应力测量方法、裂缝的基础知识，裂缝定量预测方法、古应力场在油气勘探中的应用、现今地应力和裂缝在低渗透油气田开发中的应用。
本门课程为32学时，2学分。
二、课程目的和基本要求
课程的目的是培养学生掌握古、今应力场分析与储层裂缝预测的基本理论和方法分析油田应力场分布及进行储层裂缝预测的基本能力。
《应力场分析与裂缝预测》课程涉及构造地质学、地质力学、储层地质学、岩石力学、石油地质学和油气藏工程等多方面的基本知识，要求学生系统学习了大学本科地质类专业的构造地质学、固体力学、石油地质学和储层地质学等课程。
学完本课程后，应达到以下基本要求：
1．了解应力、应力场和裂缝的基本概念及基本分布特征；
2．掌握古应力场研究方法及进展，并能运用这些基本方法分析油田古应力场分布和指导油气勘探；
3．掌握现今地应力测量方法，并能运用这些方法分析低渗透油气田的地应力分布和指导油气田开发。
4. 掌握储层裂缝的研究和预测方法，并能运用这些方法研究和预测低渗透储层裂缝的分布规律。
三、课程主要内容
§1. 应力场分析和裂缝预测的基础知识（4学时）
§1.1应力、应力场和裂缝的基本概念。
§1.2应力场和裂缝研究的基本内容与方法。
§1.3应力场分析和裂缝预测的研究现状与发展趋势。
§1.4应力场分析和裂缝预测的研究意义。
§2. 现今地应力测量方法（4学时）
§2.1现场地应力测量方法。
§2.2岩心地应力测量方法。
§2.3测井地应力分析方法。
§2.4地应力的分布规律及影响因素
§3. 古构造应力场分析方法（6学时）
§3.1古构造应力方向分析方法。
§3.2古构造应力大小分析方法。
§3.3构造应力场的物理模拟方法。
§3.4构造应力场的数值模拟方法。
§4. 应力场在油气勘探中应用（4学时）
§4.1应力场在油气运移及聚集中的应用。
§4.2应力场在断层封闭性定量评价中的应用。
§5. 储层裂缝预测方法（8学时）
§5.1储层裂缝的识别方法。
§5.2储层裂缝的地质研究方法、控制因素、发育模式。
§5.3储层裂缝的测井研究方法。
§5.4储层裂缝的地震研究方法。
§5.5储层裂缝的定量预测方法。
§6. 地应力与裂缝在低渗透油田开发中应用（4学时）
§6.1低渗透油田地质特征与开发原则。
§6.2地应力与裂缝在井网部署中的应用。
§6.3地应力与裂缝在注水管理中的应用。
§6.4地应力与裂缝在压裂改造中的应用。
§6.4地应力与裂缝的其它应用。
§7. 课程总结与讨论（2学时）
四、推荐教材及主要参考书
主要参考书：
1．李志明,张金珠.地应力与油气勘探开发.北京:石油工业出版社,1997.。