利用成像測(cè)井資料預(yù)測(cè)地層破裂壓力的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及地層破裂壓力預(yù)測(cè)方法，屬于測(cè)井資料評(píng)價(jià)技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前地層破裂壓力確定方法有水力壓裂測(cè)量方法和陣列聲波測(cè)井資料計(jì)算方法 兩種，例如作者賴富強(qiáng)，孫建孟，蘇遠(yuǎn)大，羅琳，閻萍，任懷建等在刊名為《勘探地球物理進(jìn) 展》的期刊上發(fā)表了一篇題名為"利用多極子陣列聲波測(cè)井預(yù)測(cè)地層破裂壓力"的文章，其 出版日期為2007年2月，第30卷第1期。該論文中利用處理后的多極子陣列聲波測(cè)井資料 提供的縱橫波時(shí)差，結(jié)合巖石密度測(cè)井資料計(jì)算了巖石的彈性力學(xué)參數(shù)、巖石強(qiáng)度參數(shù)，在 此基礎(chǔ)上進(jìn)行了地應(yīng)力分析，確定了地層破裂壓力、鉆井液密度等參數(shù)，同時(shí)預(yù)測(cè)了壓裂高 度，為油田的生產(chǎn)改造提供了準(zhǔn)確的參數(shù)。但在一些研究區(qū)塊無地層破裂壓力測(cè)量結(jié)果，也 不能采用陣列聲波測(cè)井因而不能計(jì)算地層破裂壓力，影響了鉆井工程和壓裂改造決策。綜 上所述，現(xiàn)有技術(shù)仍然存在以下缺點(diǎn)：①水力壓裂測(cè)量方法花費(fèi)較高并且在深部地層不易 實(shí)施，不易測(cè)量地層破裂壓力；②在一些區(qū)塊未能或不能進(jìn)行陣列聲波測(cè)井，因而不能計(jì)算 地層破裂壓力。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明旨在針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)所存在的缺陷和不足，提供一種利用成像測(cè)井資料 預(yù)測(cè)地層破裂壓力的方法，采用本方法，解決了現(xiàn)有技術(shù)所存在的水力壓裂測(cè)量方法花費(fèi) 較高并且在深部地層不易實(shí)施，不易測(cè)量地層破裂壓力的技術(shù)難題，且相對(duì)于陣列聲波測(cè) 井而言，提供了一種全新的利用成像測(cè)井資料的破裂壓力預(yù)測(cè)方法。
[0004] 本發(fā)明是通過采用下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的： 一種利用成像測(cè)井資料預(yù)測(cè)地層破裂壓力的方法，其特征在于步驟如下： a、 利用成像測(cè)井資料確定研究區(qū)塊的地應(yīng)力方向； b、 由地應(yīng)力方向確定有限元模擬幾何模型的邊界； c、 采用線彈性力學(xué)理論建立有限元模擬的力學(xué)模型，得到研究區(qū)塊各井點(diǎn)地層的最 大、最小水平應(yīng)力； d、 按照以下海姆森公式計(jì)算得到各井點(diǎn)的地層破裂壓力Pf: Pf=3Shmin-3Shmax-PP+T (1); 上式中，Sh_、Sh_分別為最大、最小水平應(yīng)力，Pp為地層孔隙壓力，根據(jù)試油結(jié)果確 定；T是抗張強(qiáng)度，由巖石力學(xué)實(shí)驗(yàn)測(cè)量得到。
[0005]步驟a中，利用成像測(cè)井資料確定研究區(qū)塊的地應(yīng)力方向具體是指：根據(jù)成像測(cè) 井圖上井壁應(yīng)力崩落和井壁誘導(dǎo)壓裂縫特征判斷得到研究區(qū)塊的地應(yīng)力方向，井壁應(yīng)力崩 落在成像測(cè)井圖所在方位即是最小水平主應(yīng)力方向；井壁誘導(dǎo)壓裂縫在成像測(cè)井圖上的走 向就是最大水平主應(yīng)力的方向。
[0006] 步驟b中，由地應(yīng)力方向確定有限元模擬幾何模型的邊界具體是指： 以研究區(qū)塊地層的地質(zhì)構(gòu)造圖為基礎(chǔ)建立有限元模擬的地質(zhì)模型和幾何模型。
[0007]幾何模型的邊界與最大水平應(yīng)力方向垂直或平行。
[0008] 步驟c更加具體的是：采用線彈性力學(xué)理論建立有限元模擬的力學(xué)模型，以關(guān)健 井壓裂施工資料分析的地應(yīng)力數(shù)據(jù)作為約束條件，通過對(duì)邊界施加不同的載荷，不斷調(diào)試 使有限元模擬計(jì)算結(jié)果逼近約束條件，從而最終確定遠(yuǎn)場(chǎng)應(yīng)力邊界條件；以遠(yuǎn)場(chǎng)應(yīng)力邊界 條件對(duì)邊界施加載荷，彈性參數(shù)根據(jù)關(guān)健井的巖石物理實(shí)驗(yàn)結(jié)果選取，對(duì)網(wǎng)格剖分并進(jìn)行 有限元模擬，通過各井點(diǎn)的井位坐標(biāo)分析模擬結(jié)果從而得到研究區(qū)塊各井點(diǎn)地層的最大、 最小水平應(yīng)力。
[0009]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果表現(xiàn)在： 1、采用本發(fā)明所述的a_d四個(gè)步驟形成的利用成像測(cè)井資料預(yù)測(cè)地層破裂壓力的方 法，其解決了現(xiàn)有技術(shù)所存在的水力壓裂測(cè)量方法花費(fèi)較高并且在深部地層不易實(shí)施，不 易測(cè)量地層破裂壓力的技術(shù)難題，且相對(duì)于陣列聲波測(cè)井而言，提供了一種全新的利用成 像測(cè)井資料的破裂壓力預(yù)測(cè)方法，并且預(yù)測(cè)結(jié)果更加準(zhǔn)確、可靠。
[0010] 2、本發(fā)明中，何模型的邊界與最大水平應(yīng)力方向垂直或平行，能夠避免施加剪切 應(yīng)力邊界條件。
【具體實(shí)施方式】
[0011] 實(shí)施例1 作為本發(fā)明一較佳實(shí)施方式，其公開了一種利用成像測(cè)井資料預(yù)測(cè)地層破裂壓力的方 法，其步驟如下： a、 利用成像測(cè)井資料確定研究區(qū)塊的地應(yīng)力方向； b、 由地應(yīng)力方向確定有限元模擬幾何模型的邊界； c、 采用線彈性力學(xué)理論建立有限元模擬的力學(xué)模型，得到研究區(qū)塊各井點(diǎn)地層的最 大、最小水平應(yīng)力； d、 按照以下海姆森公式計(jì)算得到各井點(diǎn)的地層破裂壓力Pf: Pf=3Shmin-3Shmax-PP+T (1); 上式中，Sh_、Sh_分別為最大、最小水平應(yīng)力，Pp為地層孔隙壓力，根據(jù)試油結(jié)果確 定；T是抗張強(qiáng)度，由巖石力學(xué)實(shí)驗(yàn)測(cè)量得到。
[0012] 實(shí)施例2 作為本發(fā)明的最佳實(shí)施方式，其公開了一種利用成像測(cè)井資料預(yù)測(cè)地層破裂壓力的方 法，其步驟如下： a、利用成像測(cè)井資料確定研究區(qū)塊的地應(yīng)力方向；根據(jù)成像測(cè)井圖上井壁應(yīng)力崩落和 井壁誘導(dǎo)壓裂縫特征可以判斷研究區(qū)塊的地應(yīng)力方向。井壁應(yīng)力崩落在成像測(cè)井圖中表現(xiàn) 為兩道彼此平行且相隔180度的黑色條帶，其所在方位即最小水平主應(yīng)力方向。井壁誘導(dǎo) 壓裂縫在成像測(cè)井圖上表現(xiàn)為對(duì)稱分布的兩條黑色的條帶，它們平行井軸，延伸較長(zhǎng)，方位 基本穩(wěn)定；寬窄有較小的變化，但無天然裂縫的那種溶蝕擴(kuò)大現(xiàn)象；它切割井壁的任何特 征，但不被其它特征切割，該壓裂縫的走向就是最大水平主應(yīng)力的方向。
[0013]b、由地應(yīng)力方向確定有限元模擬幾何模型的邊界；以研究區(qū)塊地層的地質(zhì)構(gòu)造圖 為基礎(chǔ)建立有限元模擬的地質(zhì)模型和幾何模型。為了避免施加剪切應(yīng)力邊界條件，幾何模 型的邊界與最大水平應(yīng)力方向垂直或平行。
[0014] c、采用線彈性力學(xué)理論建立有限元模擬的力學(xué)模型，以關(guān)健井壓裂施工資料分析 的地應(yīng)力數(shù)據(jù)作為約束條件，通過對(duì)邊界施加不同的載荷，不斷調(diào)試使有限元模擬計(jì)算結(jié) 果逼近約束條件，從而最終確定遠(yuǎn)場(chǎng)應(yīng)力邊界條件。以遠(yuǎn)場(chǎng)應(yīng)力邊界條件對(duì)邊界施加載荷， 彈性參數(shù)根據(jù)關(guān)健井的巖石物理實(shí)驗(yàn)結(jié)果選取，對(duì)網(wǎng)格剖分并進(jìn)行有限元模擬，通過各井 點(diǎn)的井位坐標(biāo)分析模擬結(jié)果從而得到研究區(qū)塊各井點(diǎn)地層的最大、最小水平應(yīng)力。
[0015] d、按照以下海姆森公式計(jì)算得到各井點(diǎn)的地層破裂壓力Pf: Pf=