应力分析对页岩气开发的重要性复习课程.doc

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1、Good is good, but better carries it.精益求精，善益求善。应力分析对页岩气开发的重要性-水平井技术和压裂技术是页岩气开发的核心技术，这些技术的发展与该地区地应力分析是分不开的。在油气层压裂改造中，地应力状态、地层岩石的力学性质决定着水力裂缝的形态、方位、高度和宽度，影响着压裂的增产效果，而地应力剖面分析则对水平井井眼方位、射孔井段、施工规模、施工工艺等参数的确定具有指导意义。通过分析地应力分量之间的关系，可以确定产生水力压裂裂缝的形态，也为钻井、压裂改造以及气井的生产管理提供了依据。通过地应力方向测量，明确了地应力与天然裂缝、水力裂缝的关系，为压裂改造方案的优

2、化设计提供了依据。由于地层间或层内的不同岩性岩石的物理特性、力学特性和地层孔隙压力异常等方面的差别造成了层间或层内地应力分布的非均匀性。因为层间应力差对水力裂缝的扩展起着重要的约束作用，所以描述裂缝扩展必须考虑层间地应力的变化规律。结合测井资料和分层地应力解释模型，可分析层内或层间地应力大小。应力分析分类：六五模式：假设地下岩层的地应力主要由上覆岩层压力与水平方向的构造应力产生，且水平方向的构造应力与上覆压力成正比，该模式考虑了构造应力的影响，但没有考虑刚性地层和岩性对地应力的影响。七五模式：在六五模式的基础上，假设地层为均质各向同性的线弹性体，并假定在沉积后期地质构造运动过程中，地层与地层之

3、间不发生相对位移，所有地层两水平方向的应变均为常数。七五模式意味着地应力不但与泊松比有关，也与地层的弹性模量有关。水平井井眼方位直接决定了后期压裂改造的效果，而人工裂缝的形态取决于气藏现今地应力的大小和方向，当井筒水平延伸方向与地层最小主应力方向一致时，将形成一系列垂直于井筒的平行裂缝串;当井筒水平延伸方向与地层最小主应力方向垂直时，将形成一条双翼的平行于水平井筒的裂缝。因此，要根据所需的裂缝形态和地应力方向来设计井眼方位。实际压裂施工中，裂缝的高度不是一个固定的高度，而是在沿最大水平主应力方向推进的过程中，在纵向上受最小水平主应力的变化而变化的动态高度。因此，研究最小水平主应力在纵向上的分布

4、规律，这对于压裂的真三维模拟，在压裂施工中，裂缝有三种形态:正交横向缝、纵向缝、水平缝，水力裂缝的起裂缝是先在地层最小水平主应力剖面的最低应力段开始，裂缝的高度也是先在最低应力段扩展，裂缝高度升高和降低的动态变化是随着地层剖面最小水平主应力的变化而变化的，剖面上每段应力的差异都影响着裂缝缝高的变化，当裂缝中的压力值大于某一段的最小水平主应力值时，裂缝将穿透这一段;当裂缝中的压力值小于某一段的最小水平主应力值时，这一段将起到遮挡层的作用，裂缝不能穿透这一层。由此可见，储层和隔层的最小水平主应力在垂向剖面上的大小变化，直接影响着裂缝的高度。由于压裂缝走向基本平行最大水平主应力方向，针对页岩气的压裂必须同时考虑地应力方向和天然裂缝的走向特征。若在压裂过程中采取同步压裂技术，通过两口井地应力的互相诱导作用，可以促使两口井形成比单独压裂更多的裂缝网络，从而增加水力压裂网络的密度，或增加压裂作业产生的泄气面积。-