第三章-地应力描述.ppt

第一节地应力的形成第二节地应力的变化规律第三节地应力的计算模型第四节地应力的获取方法③预测蠕变破坏。当应力水平在H点以下时保持应力恒定，岩石试件不会发生蠕变。应力水平在G－H点之间保持恒定。蠕变应变发展会和蠕变终止轨迹相交，蠕变将停止，岩石试件不会破坏。若应力水平在G点及以上保持恒定，则蠕变应变发展就和全应力—应变曲线的右半部，试件将发生破坏。三轴压缩条件下的岩石变形特征花岗岩应力－应变曲线一、三个主应力的值与方向规律二、构造对地应力的影响规律三、地应力在不同岩石中的分布规律四、油田开发对地应力的影响规律五、地应力分布的复杂性1.地应力的三个主应力方向是确定的2.垂向应力随深度的变化线性增大垂向应力一般与上覆岩层重量近似相等，并且是线性增大的，尤其是在沉积岩中。在有的地区上覆岩层重量小于最小水平地应力，但所形成的水力压裂裂缝形态为垂直缝，反映出垂向应力大于最小水平地应力，也就是说，垂向应力大于上覆岩层的重量。这可能与地表剥蚀过程中，上部硬岩层形成所谓的“压力拱”，使得下部地层垂向载荷松驰减慢所致。但这不是普遍现象，尤其是对东部地区按上覆岩层重量计算垂向应力基本上符合实际情况。4.水平差应力随深度的增加而增加4.水平差应力随深度的增加而增加5.平均水平应力与垂直应力随着深度的增加逐渐趋于相等对于新沉积的盆地或构造运动较弱地区，地层所承受的构造应力较小，其水平方向主应力小于垂向应力。在这些地区，水平应力以重力分量为主，软地层中泊松效应较强，其水平应力梯度较大。7.主应力方向随深度的增加变化减少根据大量井壁崩落资料，一般情况下主应力方向随深度变化不大，但也发现不少主应力方向随深度变化的例子。一种情况是不同地层主应力方向不同，另一种情况是主应力方向随深度连续变化。一般浅部地层地应力方向变化较大，到深部趋于一致，说明区域构造应力场对深部地层控制作用较强。①单条逆断层的上盘多派生张应力场，压应力相对较弱。主应力方位多与断层线呈高角度斜交，所以单条逆断层上盘发育张裂缝系统，其范围随断层断距变化而变化，越靠近断层带，张裂缝愈发育，尤其是在断层上盘发育有断层相关褶皱（断上盘拱曲体）时，将更有利于张性裂缝的产生。单条逆断层下盘，其应力场性质为压性，主要发育剪裂缝，有效性差，可以对油气起到遮挡作用；②逆断层的末端，应力场变化复杂，常以应力扰乱形式出现，即应力的性质、强度、方位均无规律性，我们称之为断层末端应力扰动效应，这可形成多组系、多性质、多方向的裂缝网络系统，是良好的油气储集空间；③两条逆断层相背逆冲所组成的断垒部分，局部应力场主要是张应力可以形成有效的张裂缝系统；④两条逆断层相对逆冲组成的断垒部位，其局部应力场主要是受压应力，难以形成有效的裂缝系统；⑤断层的交叉、分枝及拐点部位，多产生应力集中现象，这些部位应力强度明显地高于邻区，我们称之为断层应力集中效应。应力分布特征与构造形迹之间具有较好的对应关系，应力是产生构造形迹的动力，构造形迹的展布又可反演应力的状态，二者互为因果关系。21.地层孔隙压力的改变将显著地影响地应力Cleary和Geertsma描述了储层压力降低对储层岩石应力的影响。他们认为，当储层压力衰减时，地层孔隙压力减小，储层有发生体积收缩的趋势，由于围岩的存在，产层变形受到限制，体积收缩的趋势转化为应力减小，其结果是地应力减小。Geertsman通过假定在地层压力衰减过程中，岩层所受垂向应力不变，其侧向应变为零，分析得出了最小水平应力的减小值为孔隙水压力、流动水压力(影响小，可不计)、静水压力（悬浮作用）热胀冷缩在岩体中产生热应力。地温升高会使岩体内地应力增加，一般地温梯度：岩体的体膨胀系数：，岩体弹模E=104MPa；地温梯度引起的温度应力约为：11.平均来看，断层上的绝对应力值比外围地层低岩体断裂本质是一种能量耗散和应力重新分布的过程，水平主应力和最大水平剪应力随离断层距离的增加而增加，断层上的绝对应力值比外围地层低。二、构造对地应力的影响规律12.断层周围产生应力集中，使断层附加应力分布发生较大改变每条断层不仅影响各自周围的应力分布，而且彼此还互相影响。断层汇交的方式对断层周围的应力有较大影响，断层汇而不交的地区和端点附近应力值较高，同时应力的大小及方向变化较大。二、构造对地应力的影响规律13.断层有使最大水平地应力方向垂直于断层走向的趋势根据统计，断层的存在可使应力场方向发生转向，并有使最大水平地应力垂直于断层走向的趋势。