文档介绍：中国力学学会学术大会 2009 (CCTAM2009 ) 致密砂岩气藏地应力测量方法综述?杨建*,** 康毅力* * (油气藏地质及开发工程国家重点实验室·西南石油大学,四川成都 610500 ) ** (中国石油西南油气田公司博士后科研工作站,四川成都 610051 ) 摘要: 致密砂岩天然气已成为我国天然气供应的一支重要力量,勘探开发前景广阔,并将继续成为储量和产量增长的亮点,但是其勘探开发难度也极具挑战性。近年来,依靠水力压裂改造致密储层显著提高了气藏开发效益,改造储层取得成功关键因素之一就是需要获得可靠的地应力参数,因此针对致密砂岩储层地应力测量研究工作具有重大意义。目前,已经形成了四类地应力研究方法:利用地质特征资料定性分析法、矿场地应力测量、岩心测量和地应力计算等。本文针对致密砂岩气藏地质特征,分析了各类地应力测量方法的优点、存在的问题以及该类方法的最新发展,最后提出一套适合致密砂岩储层的地应力测量方法组合,并对地应力测量方法发展趋势作了展望。关键词: 致密砂岩气藏,地质特征,地应力, 测量方法引言二十一世纪是天然气的世纪,预计到本世纪中叶,在世界一次能源消费结构中天然气将超过石油而居第一位[1] 。而随着常规油气资源量日益减少,致密砂岩气藏的勘探开发工作将越来越受到人们的关注。根据国内外已有的勘探开发经验,致密砂岩气是最具现实勘探意义,具有补偿常规资源储量和产量递减的能力。目前致密砂岩气年产量占我国年天然气总产量的1/5 左右,并呈现出快速增长的态势,致密砂岩天然气已成为我国天然气供应的一支重要力量,并将继续成为储量和产量增长的亮点。我国致密砂岩气资源丰富,第三轮油气资源评价认为我国致密砂岩天然气资源量近 20 × 10 12 m 3 ,致密砂岩气主要赋存于四川、鄂尔多斯、松辽、塔里木、准噶尔和柴达木等盆地。其中四川盆地、鄂尔多斯盆地是目前我国致密砂岩气勘探开发最为成熟的区域[2] 。致密砂岩气藏具有非常规地质特征,孔隙度一般分布于 4% ~ 12% 之间,原地渗透率值低于 ×10 -3 μ m 2,自生粘土矿物含量高且类型丰富,微裂缝一定程度发育等[3]。致密砂岩气藏开发难度较高,在钻井过程中常常遇到井壁失稳等复杂工程事故;气藏经济开采,通常需要水力压裂改造储层;水平井、分支井、大位移井等复杂结构井也极大的提高了致密砂岩气藏的开发效果。其中井壁稳定性、水力压裂施工参数的确定、水平井井眼轨迹预测等需要获得可靠的地应力参数,因此针对致密砂岩储层地应力研究工作具有重大的现实意义[4-7] 。目前,已经形成了四类地应力研究方法:利用地质特征资料定性分析法、矿场地应力测量、岩心测量和地应力计算等[8-11] 。本文针对致密砂岩气藏地质特征,分析了各类地应力测量方法的优点、存在的问题以及该类方法的最新发展,最后提出一套适合致密砂岩储层的地应力测量方法组合,并对地应力测量方法发展趋势作了展望。 1 地应力成因及分布特点地应力的形成地应力是存在于地壳中的内应力,它是由于地壳内部的垂直运动和水平运动的力及其它因素的力而引起介质内部单位面积上的作用力。其中最重要的是构造应力,重力应力和孔隙流体压力引起的应力。另外一些应力,如惯性力,电磁力,温度改变等引起的应力等等,因影响较小在研究问题时可以忽略不计。地壳中不同地区,不同深度地层中的地应力的大小和方向随空间和时间的变化而构成地应力场。初始应力的大小主要取决于上覆岩层的重量、构造作用的类型、强度和持续时期的长短等。按不同的分类方法,地应力分类及定义如表 1 。 1国家重大专项“低渗透油气田储层保护技术”( 2008ZX05022-04 )、四川省杰出青年学科带头人培养基金项目(07ZQ026-113 )、中国石油天然气集团公司应用基础研究项目( 07A20402 )。 2E-mail :y2000w@ 1 中国力学学会学术大会 2009 (CCTAM2009 ) 表1 地应力分类及定义[12] 分类依据分类定义古地应力古地应力泛指燕山运动以前的地应力,有时也特指某一地质时期以前的地应力。地质年代现今地应力现今地应力是目前存在或正在变化的地应力。重力应力指由于上覆岩层的重力引起的地应力分量,特别指由于上覆岩层的重力所产生的地应力。构造应力在构造地质学中,构造应力是指导致构造运动、产生构造形变、形成各种构造行迹的那部分应力。这种构造应力的影响使两个水平方向的应力不相等。在油田应力场研究中,构造应力常指由于构造运动引起的地应力的增量。原地应力热应力由于温度发生变化在其内部引起的内应力增量,热应力主要与温度的变化和岩石热学性质有关。成因扰动应力是指由于地表和地下加载或减载及开挖等,引起原地应力发生改变所产生的应力。在油田应力场的研究中,是指钻井、油气开采、注水、注