王红才-辽河滩海油田三维构造应力场、裂缝与油气运移-中国地质科学院地质力学研究所2002.6教案.ppt

辽河滩海油田三维构造应力场、裂缝与油气运移王红才等中国地质科学院地质力学研究所2002年6月 研究的思路 利用地应力测量获得现今地应力资料，根据构造形迹和断裂组合确定古应力场作用方式。通过岩石力学测试获得岩石力学参数。根据地质构造建立三维有限元模型，进行应力场计算。进而研究裂缝的发育和油气运移的规律，并做出预测。 地应力与裂缝的关系岩石受力变形全过程 沙一段现代应力场最大水平主压应力等值线(MPa) σH-最大水平主应力; σV-铅直应力;σ-平均应力 沙一段地应力 沙一段地层平均应力对比 （1）西北部盖州滩洼陷平均应力值高，为高应力区，向东南方向应力值逐渐变低。太阳岛断裂背斜带和燕南潜山带为低值区。应力驱使油气由盖州滩洼陷向太阳岛断裂背斜带运移。 （2）在盖州滩洼陷地区应力场相对较均匀，变化较小，应力等值线呈北东向分布。 应力场的总体特征 （3）沿断裂带主应力值低于两侧正常地层；剖面上，在断层处地应力等值线呈下凹状，说明断层对应力场有明显的影响，断层附近地应力降低。地应力随深度增加而增加，沿断裂浅部应力低，深部应力高。应力驱使油气由断裂两侧向断裂带移聚，由断裂带深部向浅部移聚。 （4） 在太阳岛断裂背斜带，应力值相对偏低，同时应力场还是不均的，受断层影响明显。一般来说在断层内应力值偏低，在断层之间应力值高。断层走向不同时对应力场的影响程度不同。 （5）主应力方向在断层附近转向，一般地，转向后主应力方向与断层走向夹角变大，趋向于垂直。这反映断层活动引起应力场的释放，引起应力方向改变。 （6）地应力的强度在不同地质时期，有松弛或加强。总的来说地质年代越新沉降越深，沉积厚度越大，应力强度越大。沙一末强度最低，东营末强度中等，东营以后到现代应力场强度逐渐加大。这表明：时代由老到新，应力驱动油气能力增强。这有利于油气由盖州滩洼陷向太阳岛断裂背斜方向运移。并沿垂直方向由深部沿断层向浅部运移，在储集层适当部位形成圈闭油藏。 裂缝发育情况 通过有限元模拟，可以得到油田三维应力场。有了空间点的应力状态，再通过应力变换，应用破裂准则，可计算得到破裂面的空间方位、倾角和破裂的发育程度。 把剪破裂、张裂隙发育程度分为四类： 发育程度小于0.3，属不发育 0.3~0.5，属弱发育； 0.5~0.8，属较发育； 大于0.8，为发育。 沙一段沙河街末期张破裂发育程度等值线 沙一段沙河街末期剪破裂发育程度等值线 沙一段沙河街末期剪破裂倾角等值线 * 研究的方法与目的 用有限元法对辽河滩海油田进行三维构造应力场的模拟。研究地应力场的分布特征及其对裂缝发育和油气运移积聚的控制作用。并对油气积聚的有利地区进行预测，为勘探布井提供依据。 D 1岩石的全应力应变曲线 2典型应力—应变曲线类型 OA、AB段，弹性，AB段，细微裂缝。BC段，出现裂缝，残余变形。 裂缝大量出现 很少量裂缝出现 格里菲斯张破裂方位图示 摩尔圆 剪切破裂 通过有限元计算得到各单元的三个主应力，利用上述准则可得到破裂面的空间方位、倾角、破裂发育程度和裂缝密度。 地应力与油气运移 辽河滩海油田三维构造应力场有限元数值模拟结果 辽河滩海东部凹陷新生代地层层序表 东三段 沙一段 燕南断裂带 燕南潜山带 盖洲滩洼陷带 太阳岛断裂背斜带 荣辛屯断裂带 葵花岛断裂带 N 沙一段底界构造图 燕东断裂带 东三段顶界构造图 燕南地区下第三系底界构造图 地应力测量 使用钻孔蹦落法，震源机制法和声发射法测量了现今地应力 辽河滩海邻区现今地应力主方向分布 大连 唐山 营口 锦州 沈阳 地应力随深度的变化 东营末 现代 沙一段东营末 沙一末 沙一段沙一末 沙一段现代 3D构造应力场有限元模拟的边界力作用方向及加力方式 NW50,NW65,NE80 三维有限元模型的建立 由沙河街组一段，东三段底界和潜山带地质构造图分别建立三维模型。 沙一段地层有限元模型三维网格图 沙一段东营末期铅直应力三维分布图（MPa) 沙一段沙河街末期平均应力等值线（MPa） 沙一段东营末期平均应力等值线（MPa） 沙一段沙河街末期最大水平主应力方位 沙一段东营末期最大水平主应力方位 沙一段沙河街末期最大水平主应力等值线（MPa） 沙一段东营末期最大水平主应力等值线（MPa） 沙一段现代应力场平均应力等值线（MPa） 沙一段现代应力场A-A剖面平均应力等值线（MPa） 沙一段现代应力场最大水平主压应力方位 * * * * * 滩海邻区震源机制解 地点 经度 纬度 P轴方位 台吉 120.7 41.7 82 万家岭 122.3 39.9 81 沙窝 12