組合微型水力壓力與井眼成像測(cè)量全應(yīng)力張量
巖石的應(yīng)力狀態(tài)對(duì)于所有的地質(zhì)力學(xué)應(yīng)用非常重要,從井眼的穩(wěn)定性到油藏強(qiáng)化處理。然而,目前還沒有一種方法可以單獨(dú)確定應(yīng)力張量。通常有3類方法可以直接從井眼測(cè)量應(yīng)力。當(dāng)然,還有其他一些能夠得到應(yīng)力信息的方法。
第一類方法基于巖心分析,像滯彈性應(yīng)力恢復(fù)(Teyful,1984),應(yīng)力差異分析(Strickland等人,1980)和套取巖心(Goodman,1989)。前兩種方法多用于確定主應(yīng)力方向,在某些情況下,估算應(yīng)力幅度,而第三種方法可以評(píng)估垂直于小井眼平面上的應(yīng)力。測(cè)量開口匯聚隨時(shí)間變化也屬于這一范疇,結(jié)果類似于套取巖心方法。在深度很大時(shí),很難利用這些方法,但它們可以用于驗(yàn)證其他方法確定的應(yīng)力狀態(tài)。
第二類方法基于巖石破裂成像。在最簡(jiǎn)單的井眼平行與主應(yīng)力方向的情況,張性裂縫將向垂直于最小應(yīng)力(垂直于井眼的平面上)的方向擴(kuò)展,而井眼坍塌將向平行于最小應(yīng)力方向發(fā)展。在斜井的情況下,張性裂縫或井眼坍塌的位置是應(yīng)力張量的函數(shù)。假設(shè)垂直應(yīng)力是主應(yīng)力,可以利用Etchecopar等人(1997)發(fā)明的解釋方法,確定應(yīng)力等級(jí)和主應(yīng)力的相對(duì)幅度比。
第三類方法基于水力壓裂(Jaeger和Cook,1976)。它依賴于測(cè)量水力裂縫開啟與閉合時(shí)的壓力。這些壓力是垂直于裂縫面的應(yīng)力的估算值。因水力裂縫的傳播通常垂直于最小主應(yīng)力,因此可以估算最小主應(yīng)力。該方法可以擴(kuò)展到測(cè)試預(yù)先存在的裂縫,測(cè)量作用于預(yù)先確定的平面(與最小應(yīng)力不在同一個(gè)平面上)上的應(yīng)力。因此該方法被稱為預(yù)先存在裂縫的水力測(cè)試(HTPF)(Cornet,1986)。
實(shí)例研究表明,組合微型水力壓力測(cè)試與成像方法不僅可以確定最小應(yīng)力的幅度和方向,還能確定應(yīng)力等級(jí)、測(cè)量上覆層、確定應(yīng)力張量。值得注意的是,確定最大水平應(yīng)力極其困難,在直井以及斜井中的實(shí)例研究結(jié)果顯示了組合方法的效力。實(shí)例研究期間采集的數(shù)據(jù)可以用于確定詳細(xì)的地質(zhì)力學(xué)模型,從而研究該區(qū)域的穩(wěn)定性。
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