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 1、 基本原理

      利用地质、钻井和测井资料, 以及地震弹性参数反演技术反演的拉梅常数和剪切模量等参数模型, 建立地质模型、力学模型及数学模型,运用三维有限差分数值模拟方法对应力场进行模拟, 研究构造、断层、地层厚度、区域应力场等地质因素与裂缝分布的关系, 预测有关的裂缝分布。通过地层应力场分析,可以预测构造成因的裂缝在研究区域的发育特征。

 

      应力场的概念:地壳中或地球体内,应力状态随空间点的变化,称为地应力场,或构造应力场。地应力场一般随时间变化,但在一定地质阶段相对比较稳定。研究地应力场,就是研究地应力分布的规律性,确定地壳上某一点或某一地区,在特定地质时代和条件下,受力作用所引起的应力方向、性质、大小以及发展演化等特征。随着地质演化,一个地区常常经受多次不同方式的地壳运动,导致同一地区内,呈现出受不同时期不同形式地应力场作用所形成的各种构造及其叠加或改造的复杂景观。因此,只有最近一期地质构造,未经破坏或改造,才能确切地反映这个时期的地应力场。

 

      应力场可按空间区分为全球、区域和局部地应力场;按时间区分为古地应力场和今地应力场;按主应力作用方式区分为挤压、拉张和剪切地应力场。

 

  同样,地层应力场分析预测裂缝的理论基础是构造力学。针对背斜等张裂缝的储层构造,从构造力学出发,利用地层的几何信息(构造面)、岩性信息(速度、密度),估算出地层的应力场,包括地层面的曲率张量,变形张量和应力场张量,从而得到主曲率、主应变和主应力。

 

  地层应力场与油气藏形成分布的关系:在含油气盆地内开展地应力场研究,直接关系到油气生成、运移、聚集、保存或破坏等全过程的研究。从国内外研究现状分析,地应力场研究与油气藏形成分布存在下列关系:

(1) 地应力场的性质控制着烃源岩有机质成熟演化的力学化学效应;

(2) 地应力场的性质影响着烃源岩和储集岩微裂缝的形成分布、储集层次生孔隙发育带的形成分布;

(3) 地应力场特征影响着油气初次运移和二次运移的方向、通道及强度;

(4) 地应力场形成、演化直接控制各类二级构造带、各类构造圈闭、断层、裂缝以及地层不整合的形成与演化,影响油气运移和聚集,与油气藏的形成、类型及分布有密切关系;

(5) 地应力场的发展变化与油气藏的保存或破坏也有着紧密联系。

 

       总之,地应力场的特点与演化,对含油气盆地内油气藏、油气田、油气聚集带的形成、类型及分布具有重要的控制作用。所以,可以这样说,地应力是油气运移、聚集的动力之一;地应力作用形成的储层裂缝、断层及构造是油气运移、聚集的通道和场所之一;古应力场影响和控制着古代油气的运移和聚集,现代应力场影响和控制着油气田在开发过程中油、气、水的动态变化;现今地应力的研究可为注采井网的部署、调整及开发方案设计提供科学的背景资料,等等。

 

  应力场中的各术语解释如下:

  构造曲率:表示构造面梯度变化的快慢。

  最大主应变:表示形变的大小。张应变(+):与裂缝强度有关;压应变(-):表示地层压实变形。

  最大主应力:压应力(+):平行裂缝方向;张应力(-):平行裂缝法向方向。

  应力方向角:表示最大主应力方向,与张应变结合,可以表示裂缝的发育方向。

 

2、 实例图示

图2 区域应力场分析(右)及其FMI测井地应力分析(左)对比示意图

 

 
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