地应力状态与压裂缝关系

发布于2022-07-20 10:13:33
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admin
网友回答2022-07-20
(1)地应力状态与破裂模型 地下岩石地应力状态是指,地下岩石单元三轴应力大小和方向。地下岩石有三种基本地应力状态(王平,1992)。不同的地应力条件下,水力压裂缝的产状是不同的(图5-3)。众所周知,水力压裂形成是张破裂,因而现今地应力大小及状态决定了张破裂的产状及扩展形式。 图5-3 基本地应力状态类型示意图 (据王平,1992) 在不考虑有关层面及层理面和早期破裂面(天然裂缝)等力学结构面的条件下,不同地应力状态下,有下列张破类型及扩展形式: 应力状态为σz>σx>σy时(图5-3Ⅰa) 该应力状态下,产生垂向张破裂,而且主扩展方向与σz平行。该类破裂,纵向上扩展能力强,如果顶底盖层(塑性层)厚度小时,可以造成穿层现象,其顶底盖层的厚度在研究区不易小于5m。该类破裂横向扩展能力相对较弱,即横向上裂缝半径相对较小(表5-2),其破裂模型一般为PKN模型。 当σx<0时为拉张盆地(或可能为背斜轴部)常见的应力状态(图5-3Ⅰb)。 表5-2 不同破裂时裂缝半长对比表 应力状态为σx>σz>σy时(图5-3Ⅲ) 此种状态下,也产生垂直张破裂,但其主扩展方向与σx平行。研究区内大部分井属于该类破裂。该类破裂的纵向扩展能力弱,所以顶底盖层不需要太大厚度即可以限制裂缝,根据实际资料分析,2m左右的泥岩层即可基本满足条件。这类破裂横向扩展能力很强,在相同条件下其比前一种应力状态产生张破裂缝半长长近一倍多(表5-1)。这类井的压裂效果一般均相对较好,其破裂模型一般为KGD模型。 应力状态为σx>σy>σz时(图5-3Ⅱ) 此种状态下,产生水平压裂缝,其扩展方向为径向,一般称为径向扩展型。该类破裂最可能沿地层中如层面、层理层等近水平产状的力学薄弱面进行破裂和扩展。 根据压裂层位计算得到的地应力大小及方向判断,川西地区侏罗系地层主要以III类地应力状态为主,部分为Ⅰa类型。 (2)利用压裂资料诊断破裂模型 通过破裂模型的裂缝参数数值解,可以知道,在裂缝扩展过程中,不同的模型其动态缝宽与压裂液注入时间有不同的指数关系。因此,可以利用破裂后裂缝扩展阶段的压裂液的井底净压力与注入时间的双对数曲线判定压裂缝的破裂模型: PKN型: 油气藏现今地应力场评价方法及应用 KGD型: 油气藏现今地应力场评价方法及应用 式中:Pw——注前置液时井底净压力,MPa;t——注前置液时间,min;n——流态指数;y——压裂液效率。 对(5-24)、(5-25)式两边取对数,可知lgPW与lgt关系为直线,斜率为各自的指数,分析可知:①当斜率为 、 时为PKN模型;②当斜率为 、 时为KGD模型。 试井资料也证实侏罗系地层中压裂缝95%以上压裂层为垂直裂缝渗流模型。 图5-4 新61井破裂模型识别 图5-5 川孝484井破裂模型识别 表5-3 川西地区部分构造侏罗系地层地应力状态统计 据川西地区地层地应力值的计算结果和应力状态的分析,四个区域的地应力状态为表5-3,其应力状态应以(Ⅲ)为主,少量为(Ⅰa),水力破裂模型多数井为KGD模型(图5-4),少量为PKN模型(图5-5),未见有水平裂缝破裂模型。
admin
网友回答2022-07-20
应力=应变x模量 模量有正弹性模量e 切弹性模量g 体积弹性模量k 应变=形变量/未变形时的量,例如 e=(l-l')/l o=ee 其中e是弹性模量,e是沿轴向的形变量,o是应力,l是长度

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