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川西坳陷深层须家河组地应力场特征研究及应用

童凯军  
【摘要】: 四川盆地是我国大型含油气盆地,也是我国西南部重要的天然气产出基地。其中川西坳陷发育有巨厚的上三叠系陆相碎屑岩地层,自上而下分布有多个主力气藏。尤其是深部须家河组气藏具有储层致密、埋藏深、地层压力高及圈闭形成历史复杂、岩石物理性质差异较大等特点,使得该区钻井工程地质特征极为复杂。本文以石油地质学、构造地质学、地球物理测井及油气藏工程等多学科理论和方法为指导,以川西坳陷中段的新场气田须家河组须二段为研究对象,系统开展了川西地区深部地层岩石力学特征、现今地应力场特征及地应力在井壁稳定中的应用研究。 论文以室内岩心实验结果为标定刻度,以测井理论计算方法为主导,结合矿场资料,系统、全面地建立了川西新场地区须家河组岩石力学参数(弹性模量、泊松比、抗压强度、抗张强度、内聚力、内摩擦角)预测模型;建立起了研究区纵向地层岩石力学参数综合剖面及平面特征的三维空间展布;初步建立起有较大可靠性和准确性的岩石力学参数计算及预测方法,为后续的地应力及三大地层压力的计算提供了可靠的基础数据。 系统分析了川西深井的各类地应力试验结果,开展确定深部地层地应力大小和方向的研究,进而有效地建立起工区地应力剖面。根据压裂资料、测井资料及室内实验资料对应力状态的确定,采用三维数值模拟软件FLAC3D对研究区须家河组须二段3个主力产层进行了应力场分布模拟,由模拟结果分析了地应力的分布特征。成果表明:研究区存在由龙门山前缘推覆构造产生的挤压应力,使得工区地层主要以走滑地应力类型,即σ_H>σ_v>σ_h应力状态为主,最大水平主应力方向近E-W向;地应力大小分布主要受控于断层展布、地层埋深及构造应力大小和作用方位。 鉴于川西前陆盆地上三叠统地层异常高压的形成主要是由欠压实、生烃增压、粘土矿物脱水增压及构造抬升等多种机制在内的综合作用结果。因此,传统的等效深度法已不大适用于计算致密储层高异常地层孔隙压力。为了回避压力成因的复杂性,同时又鉴于Eaton法中引入的压实指数能够较好的反映压力形成的机制、超压保存的条件和砂泥岩之间的水动力关系。在钻井压力测试成果的基础上,本文以Eaton法为主并综合考虑了有效应力法建立起工区地层孔隙压力剖面。此外,结合研究区工程地质特点,借鉴了成熟的地层坍塌压力和破裂压力计算模型,建立起了工区安全泥浆密度窗口。实例表明,所计算的岩石力学参数、地应力、三大地层压力及安全泥浆密度窗口合理,能够满足现场施工需要。


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