断面正应力讲述.ppt

童亨茂: 地壳内每一点的应力状态都可以由水平方向和竖直方向的主应力表示,岩体的变形是这些应力联合作用的结果,最主要的力是构造力和重力。构造变形时,这两种力是同时作用在岩体上的,没有一种是可以忽略的。重力引起的应力和构造应力差不多是同一数量级。 重力作用下的主应力是垂向的，在岩石非线性弹性变形的假设条件下可求得垂直方向和水平方向的重力应力分别为: ----------垂直方向应力 ----------水平方向应力 ρs为上覆岩石的平均密度，g/cm3; h： 深度，m; g：为重力加速度; μ为岩石泊松比; n：为与非线性压缩有关的常数，一般岩石采用0.67 构造作用引起的构造应力可以有很大的变化,在张性盆地、压性盆地以及在盆地演化的不同阶段都有很大的变化,但构造应力在盆地中基本上是近水平的。 σh1,σh2分别为水平方向的两个总应力; σta,σti分别为水平方向的构造应力。 断层可以成为油气运移的通道,也可以成为油气聚集的遮挡边界。断层开启与封闭主要取决于断层面上的正压力和孔隙压力的关系。当超过一定的深度时,张应力就不可能存在,即使张性盆地也是如此。在张应力不存在的情况下,断层保持开启必须有流体压力的作用。当流体压力大于或等于断层面上的正压应力时,断层就可以张开而成为油气运移的通道,否则就成为油气的遮挡边界。 根据前面的分析,在盆地内垂向主应力为重力应力,水平方向的主应力为重力应力和构造应力的代数和。根据计算,倾角为θ、走向与构造主压应力夹角为φ的断层在断面上的正压力σn 流体压力Pw： f：为异常压力系数; ρw：为水的密度; ρwgh ：为静水压力 断面压力是指断层面所受净压力值，它与断面正应力和地层孔隙流体压力有关。 当流体压力大于断面上的正压力,即Pσn时,断面就可以张开成为油气运移的通道。这样就可以根据流体压力P和断面上正压力σn的关系来确定断层的张开与封闭 断面正应力 式中δ为断面正应力，MPa；γ 、α、β分别为断面法线方向与三个主应力（σ1、σ2、σ3）方向的夹角。 设式（2）中σ1为垂直应力： 式中ρb为上覆地层的平均密度，g/cm3；σv为主垂直应力，Mpa。 考虑构造应力对断层启闭性的作用，式（2）中σ2和σ3分别为： 式中v为地层的岩石泊松比，σT为构造应力。 地应力(水力压裂资料) 式中：σ:断面正应力，MPa; H：为断面埋深，m； ρr ：为上覆地层的平均密度，g/cm3； f：为异常压力系数; ρw ：为地层水密度，g/cm3； φ ：为最大主压应力方向与断面倾向的夹角，o； θ ：为断面倾角，o。 σ 即可理解为断层临界开启压力 未考虑因素：岩石变形强度 * *