1-利用测井资料计算地应力和地层压力
应用测井资料计算地应力以及地层破裂压力——以库车坳陷克拉A井解释为例
根 据 声 波 全 波 列 测 井 资 料 与 密 度 测 井 资 料 可 以
１ ２ 孔 隙 流 体 压 力 和 上 覆 岩 层 压 力 的 计 算 ．
关 键 词 ： 力 压 裂 ； 井 资 料 ； 层 破 裂 压 力 ； 应 力 水 测 地 地 地 应 力 是 存 在 于 地 壳 中 的 内 应 力 ， 是 由 于 地 它
壳 内 部 的 垂 直 运 动 和 水 平 运 动 的 力 及 其 他 因 索 的 力 而 引 起 介 质 内 部 单 位 面 积 上 的 作 用 力 。地 壳 岩 石 中 时 时 处 处 都 存 在 地 应 力 。 壳 中 不 同 地 区 、 同 深 度 地 不 地 层 中 的 地 应 力 的 大 小 和 方 向 随 时 问 和 空 问 变 化 而
位 ， 数 ｏ １３ 系 【 ． ４×１ 。 一 ０
式 中 ： 最 小 水 平 应 力 ； ａ Ｏ－ 垂 向 应 力 （ 覆 岩 层 压 力 ） Ｆ 度 测 井 资 ＇－ ｖ 上 ，ｈ密
料 计 算得 到 ； Ｐ。 孔 隙 流 体 压 力 ；
一
１ １ ２ 在 横 波 资 料 未 知 的情 况 下 ， 算 岩 石 各 弹 性 ．． 计
维普资讯
２０ 年第 １ 期 ０６ １
内蒙 古石 油化 工
１５ ０
应用测井资料计算地应力 以及地 层破裂压 力
以库车坳陷克拉 Ａ 井解释为例
许 赛 男 ， 小 平 。黄
（ ．长江大学教 育部油气资源 勘探技术重点实验室 ；．长江大学地球物理与石油资源学院 ， 北 荆州 １ ２ 湖 ４４２） ３ ０ ３ 摘 要 ： 石 油勘 探 开 发 过 程 中 ， ＇ 越 来 越 认 识 到 地 应 力 方 向 的 重 要 性 。 水 力 压 裂缝 的 延 伸 方 向 在 Ａ－ｆ ￣ ｌ
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。
基于测井资料的地应力计算及影响因素分析
广Ｏ ＝ ＂ ｘ
一 ＾ 伽妒 ）
． ｛
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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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。
利用测井资料计算储层压力
利用测井资料计算储层压力曾科（大庆石油学院）摘要油田进行注水开发后，地层的压力会出现三大矛盾。
这些问题是调整井套损的主要原因。
为了解决这一问题，就必须清楚地了解地层的压力。
为此，本文研究了地层压力和测井资料的关系，通过9口RFT测试井93个小层孔隙压力测试结果与水淹层测井系列测井信息之间关系的研究，利用统计回归，形成了一套萨北开发区利用水淹层测井资料定量计算地层压力的理论模型。
提高了利用测井资料计算地层压力的准确程度。
AbstractAfter water flooding oil reservoir, the formation of pressure there will be three major contradictions. The problems are of predominant reason for well casing damage of matching well. Therefore the paper research relation between strata pressure and log reading. By studying the relation between test data of ninety-three small stratum and well-logging data with logging unit of water-out interval logging series of nine RFT test well, with statistical regression we come into being three theory models making use of log reading of SaBei developing district water-out interval.To improve the calculation accuracy of the formation pressure using logging data.前言利用测井资料对已注水开发的砂岩油田调整井的地层孔隙压力进行预测，这是油田地质、工程技术人员普遍关心的问题。
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7000 - V Pp = P0 -145.31×( ) 0.001073
1 / 12 0064
.
X构造地层孔隙压力预测结果比较
井 名 X井 X井 X井 X井 X井 X井 深 度(m) 2964.5 2978.0 3248.0 3488.0 3599.0 3938.0 预测值（MPa） 28.960 30.120 37.972 38.296 40.842 40.427 实测值（MPa） 30.595 30.543 40.454 40.589 42.008 42.444 绝对误差 -1.635 0.423 -2.482 -2.293 -1.166 -2.017
利用地层各向异性确定地应力的方向
•X井
最大水平 主应力方向 ——东西向
D、横波各向异性法
最大水平 主应力方向 ——东西向
用测井资料计算现今构造应力的理论基础
大 地 应 力
静地应力:上覆岩层压力
现代构造应力
动地应力:构造应力 古构造应力 三轴向应力
三轴向应力 Sz Sy Sx
岩石力学性质
法向应力
井下 就地 应力
有效径向应力 孔隙流体压力 有效井周应力 泥浆柱压力
剪切应力
井 壁 破 裂
测井响应
2.就地应力大小的确定
（1）就地应力的直接测量法
* 水力压裂法 * 岩石声发射测量法 * 井眼漏失测试法
（2）用常规测井资料计算地应力的大小
* 井眼崩落法
* 压裂分析法
（3）用成像测井资料计算地应力的大小
钻后评估
（2）有效应力法
由Terzaghi有效应力定理知，地层孔隙压力与岩石的
有效应力之间存在如下关系
P0 Pp
测井Vp/Vs：=624.06e
(-1.4035Vp/Vs)
(10) (11) (12)
测井：=96.768e-2.4772 实验：=104.58e-2.6793
2.地层坍塌压力的测井预测方法
基于摩尔－库仑准则建立的地层坍塌压力计算模型为：
Pb
3 H h 2K Pp K 2 1
K
2
Pbmd 1000 Pb / 9.80665Depth
3.地层破裂压力的测井预测方法
◆ ◆ ◆ ◆ ◆
伊顿模型 安德森模型 冯启宁模型
2.利用常规测井资料直接求取泊松比
0.0066t c 0.2103
0.125I sh 0.27
I sh
(R=0.48)
（ 7）
（ 8）
S D S
（ 9）
0.6497 N 0.1413 (R=0.71)
多种方法计算的岩石泊松比对比表
0.327 0.263 0.279 0.310 0.307 0.303 0.292 0.300 0.280 0.274 0.306 0.301 1 0.296 0.278 0.283 0.290 0.287 0.283 0.282 0.286 0.295 0.282 0.286 0.280 2 0.313 0.265 0.270 0.306 0.303 0.301 0.300 0.305 0.293 0.287 0.310 0.299 3 0.308 0.292 0.297 0.302 0.300 0.297 0.296 0.299 0.307 0.296 0.299 0.294 4 0.296 0.299 0.299 0.296 0.296 0.295 0.295 0.295 0.300 0.297 0.294 0.295 5 0.201 0.231 0.222 0.211 0.215 0.222 0.224 0.217 0.202 0.224 0.218 0.228 6 0.243 0.229 0.237 0.254 0.259 0.261 0.251 0.243 0.269 0.285 0.246 0.245 7 0.201 0.173 0.172 0.204 0.216 0.212 0.209 0.200 0.202 0.209 0.179 0.195
岩石泊松比的测井计算方法
1. 构建横波时差，进而计算泊松比
0.5 t s / tc 1
2
t
s
/ tc
2
1
（ 3）
(t c t mac ) t s t mas (t fs t mas ) (t fc t mac )
t s 1.314t c 19.343Den 80.964 (R=0.803) t s =1.330 t c +26.704(R=0.694)
黄荣樽模型
谭廷栋模型
u ( P0 Pp ) 1 u 2u Pf Pp ( P0 Pp ) 1 u 2u Pf Pp ( k )( P0 Pp ) t 1 u 2u Pf Pp ( k )( P0 Pp ) t 1 u Pf Pp
左巴克教授(Zoback)推出的应力与井壁崩落的关系式：
σH = 2 σh 2 (a 1 + a 2 )( τ - fΔP) - (c 1 + c 2 )( τ - eΔP) (a 1 + a 2 )(d 1 + d 2 ) - (b 1 + b 2 )(c 1 + c 2 ) (d1 d 2 )(-eP)-(b1 b2 )(-fP) (a1 a 2 )( d1 d 2 ) - (b1 b2 )(c1 c 2 )
0.8-0.7 0.45-0.25
0.7-0.65 0.25-0.2
<0.65 0.20.1
0.75-0.45
K与D的关系式为：D=2.3717K-1.3949 , 其中K=V/Vma, D=Es/Ed
裂缝识别
单井岩石力学参数处理与裂缝发育程度评价
评价裂缝发育程度的指标
完整性系数 K V
v KV Mv R
1 C ma / C b
结构力学参数确定
单轴抗压强度
c0 0.0045 E ( 1 Vsh ) 0.008 E Vsh
c0
岩石抗剪强度
s
s
0.0025 c0 cb 1.02045 105
无天然裂缝时：
t max s
t 0
岩石抗张强度
有天然裂缝时：
t
2
破裂系数 RF
RF Ema E Ema
裂缝发育程度指标I
I RF
岩石稳定系数 Rg
E ma E E ma
Rg K b G
X井岩石力学参数识别裂缝
x井岩石力学参数识别裂缝
二、地应力测井评价方法
1.地应力方向的确定方法 A、井壁崩落法 B、压裂缝法
C、应力释放裂缝法 D、横波各向异性法
地层破裂压力的测井预测新方法
以三向地应力模型作为建立提取地层破裂压力数学公式的理
论依据，在对谭氏破裂压力预测公式进行修正与补充的基础上，
2 Pf Pp 1 Po Pp t
Pfu Pfd C ma 1 Pp Cb C ma 1 2 P0 1 Pp 1 Cb 1 1 2 P0 ub 1 1
G.L.Bowes有效应力计算模型：
145.31 (
Vma V 1 / B ) A
由川东北部罗家寨构造和紫水坝构造的一些井的飞仙关 组地层已知井段的地层压力数据求得对应的 A 、 B 系数为： A=0.001073 ， B=-12.0064 。则采用此法预测飞仙关组地层 压力的公式为：
定量判别式：
1 u
2
u H 1 2 a b h 2( pi q) a
b
2uq 2
S
只用崩落宽度计算地应力的模型：
s H h 2 H h cos 2 Pw
(1)
利用成像测井寻找井壁应力诱导压裂平衡点，进而建立的 地应力计算模型为：
2G1 u
b
1 4 2 2 3 t s t c
Kb
Cb
体积弹性模量
地层压缩系数
1 / Kb
1 1 4 ma t 2 3 t 2 mas mac
C ma
骨架压缩系数
Biot弹性系数
与孔隙压力 成比例
t s 2
90.274
91.379 89.620 92.040 92.855 94.379 94.795 93.558 87.495
t s 3
89.362 95.473 93.654 91.423 92.346 93.654 94.134 92.647 89.642
t s
90.893 94.243 95.962 97.771 90.154 96.988 93.971 101.662 100.344
s 3 h H PP Pm
(2)
地应力计算精度的提高与结果检验
(1)用上覆岩层压力值约束水平地应力值
(2)用各向异性系数估算水平地应力的比值 (3)以成像测井剖面地层孔隙压力测井计算方法
（1）地层孔隙压力预测方法概述
钻前评估
随钻评估
利用测井资料计算地应力和地层压力
刘之的
西安科技大学资源勘查系
一、利用测井资料计算岩石力学
二、地应力测井评价方法
三、三个压力测井预测 四、压裂高度预测
一、岩石力学参数计算
岩石动力学参数的计算 岩石静力学参数的实验测定
岩石动静力学参数的关系
实现用测井资料连续计算岩石静力学参数