中国石油大学(北京)岩体力学讲义.ppt

* * * * * * * * * * * An extended leak-off test requires that a given wellbore interval be pressurized beyond formation breakdown in order to propagate a hydraulic fracture away from the wellbore into the far field. Then, the well needs to be shut-in and pressure decay monitored carefully over time. This pressure decay data from the shut-in wellbore contains accurate information about the least principal stress (S3). The next few slides describe in steps, how to conduct the XLOT or minifrac. * * * * * * * * * * * * * * * 利用水力压裂试验数据计算地应力： 地层破裂压力（Pf）：地层破裂产生流体漏失时的井底压力 裂缝延伸压力（Pr）：使一个已存在的裂缝延伸扩展时的井底压力 裂缝闭合压力（PFcp）：使一个存在的裂缝保持张开时的最小井底压力，它等于作用在岩体上垂直裂缝面的法向应力，即最小水平主地应力。 瞬时停泵压力（PISIP）：关泵瞬间的裂缝中的压力。它一般大于PFcp，两者之间的差别一般在0.1～7MPa之间变化，它取决压裂工艺及岩石性质。在低渗透性地层，两者近似相等 利用水力压裂试验数据计算地应力： 构造应力场导致井壁崩落椭圆具有明显的长轴方位。在地层倾角测井记录上，一条井径曲线比较平直或等于钻头直径，而另一条井径曲线则比钻头直径大得多，而非应力孔眼井径曲线上表现为，钻头孔截面没有明显的长轴方向。 井壁崩落椭圆法确定主应力方向 由于井壁崩落椭圆因崩落的长轴方向总是与最小水平主地应力方向一致，即与最大水平地应力方向垂直，因此可借用井壁崩落椭圆来确定地应力的方向。 地层倾角测井确定地应力方位 主地应力方向 泥浆密度低，井壁坍塌椭圆井眼长轴在最小水平地应力方位 坍塌 拉伸裂缝 破碎性地层井壁坍塌破坏规律 节理破碎地层塌块大，井眼长轴在最大水平地应力方位 完整地层塌块小，井眼长轴在最小水平地应力方位 地应力纵向分布规律计算 不同深度，不同性质的地层其地应力大小及非均匀性不同，即地应力不是随井深增加而线性增大，对不同地层要分层计算地应力。 地应力主要来自于上覆岩层的自重及地质构造运动产生的构造应力，用公式表示为： 地应力纵向分布规律计算 由上覆地层产生的水平地应力，可根据弹性变形力学理论，假设在水平方向的变形受到限制，即（εx）V=（εy）V =0，由此可得到： 该部分地应力在水平方向相同，为均匀分布的 地应力纵向分布规律计算模式 由构造运动产生的地应力，由于构造运动的方向性，使得在水平方向产生的地应力不同。假设构造运动可分解为沿相互垂直的两个主方向（H方向和h方向）的向前平推运动，在两个方向的构造运动变形量分别为εH、εh；并假设在构造运动过程中各地层保持连续（不产生相互错动），根据广义虎克定律有： 地应力纵向分布规律计算模式 ?H 水平构造应力 地应力纵向分布规律计算模式 不同深度地层的分层地应力计算模式： εH、εh—表示构造运动激烈程度的构造应力系 数，由实测地应力值反算。 μ---泊桑比，E----弹性模量 σH、σh———分别为最大、最小水平主地应力 地应力横向分布规律研究 区域地应力场横向分布规律计算 板壳法计算地应力场： 板受力— 弯曲变形—曲率变化— 地层受力—地应力 板壳法预测地应力场横向分布计算实例 * * * * * * * * * * * * Casing shear is caused by high stresses. It is important to know the initial state of stress. This requires information on stress magnitudes and direction. If the stresses exceed the strength of the material, it will shear, just as a rock does in a triaxial test. * * * * * * 岩 石 力 学 Rock Mec