1地质力学基本原理及其应用-综述2课件.pptx

1、地应力世界地应力分布地应力世界地应力分布地应力中国西部地应力分布地应力计算方法列表5 地应力对密度测井曲线做积分可求取上覆地层压力。没有密度测井，可以从声波提取伪密度曲线。另外，既没有密度测井曲线，也没有声波测井曲线，可以用幂函数来拟合。上覆岩层压力地应力地层中的水力裂缝垂直于最小主应力方向扩展。这是因为开启裂缝所做的功在垂直于最小主应力方向上最小。这一认识是采用水力压裂测量最小主应力的基础。在走滑断层和正断层环境中，水力裂缝是竖直面。在逆断层环境中，水力裂缝是一水平面。 水力压裂确定最小地应力水力压裂确定最小地应力地应力压力与时间呈线性关系。在压力明显偏离线性关系处，产生了水力裂缝。因此，L

2、OP近似等于最小地应力。 压力峰值被称为地层破坏压力（FBP），此时，近井壁发生了不稳定的裂缝扩展。如果继续以恒定速率泵入液体，在FBP之后泵压将下降至一个相对恒定的值，称为裂缝扩展压力。FPP非常接近最小主应力。因此，FPP和LOP的值会很接近，这是油田压裂试验中仅做到LOP。突然停止向井中泵入液体，测得瞬间关闭压力是另一种更好的确定最小主应力的方法，因为此时任何与摩擦有关的压力都消失了。 水力压裂水力压裂 问题： 地破试验选择在钻穿上一层套管鞋后的第一个35m的易漏层。 地破压力试验控制当量密度一般不超过2.30g/cm3地应力日期地层井深m套管鞋深度m破裂压力Mpa钻井液密度g/cm3破

3、裂压力梯度MPa.m备注2010-07-07N1-2k51355098.34102.22.4破怎么计算？表中哪里出现了问题？水力压裂实例水力压裂实例地应力u直井钻井诱导裂缝方向，由成像资料识别；u直井坍塌方向90度，由成像资料或四六臂井径资料识别；由井壁破坏确定水平最大地应力方向由井壁破坏确定水平最大地应力方向地应力实例地应力实例地应力实例SH max PpSv Pp2 1 2Sv PpSh min Pp21 2SH max PpShmin Pp2 1 22121331ppSPSP地应力活跃的断层处于摩擦平衡状态水平最大地应力应力四边形地应力u应力四边形约束了地应力的大小范围；已知: WBO

4、= 45 岩石强度 = 120 MPa Shmin = 60 MPa= SHmax 105 MPaMPaMPa岩石强度等值线 (MPa)WBO = 45SHmax崩落应用实例phminbHmaxb(2)(12cos2)1 2cos2CPPSS地应力岩石破坏 岩石力学实验研究是地质力学研究的基础，是认识岩石力学性质（包括应力-应变关系和岩石的强度）的基本途径。 本构关系是指岩石的应力应变关系，描述在应力作用下岩石是如何变形的；岩石力学实验岩石破坏岩石力学试验是获得岩石强度的最直接的方法。一般使用单轴试验或三轴试验测量岩石强度。单轴试验和多轴试验不能考虑孔隙压力。 岩石力学试验ar = 3a =

5、1 L = 2D端面平高角度剪切面为什么产生高角度剪切面？为什么产生高角度剪切面？压剪破坏岩石破坏岩石破坏CarraraCarrara大理石大理石不同围压下的应力-应变曲线克朗波特石灰岩白云岩强度与围压有什么关系？强度与围压有什么关系？岩石破坏岩石强度与围压有关，一般随着围压增加而增大。通过一系列三轴试验可以确定破坏摩尔包络线，摩尔包络线的斜率随围压增加而降低。确定岩石抗压强度的试验方法岩石破坏摩尔-库仑准则问题：摩尔-库仑准则的表达式是？岩石破坏仅需2个参数即可以描述；摩尔-库仑准则应用非常广泛。摩尔-库仑准则0niS tani凝聚力凝聚力摩擦角（摩擦系数）摩擦角（摩擦系数）岩石破坏摩尔-库

6、仑准则可以描述实验室的大角度剪切面破坏。摩尔-库仑准则223i2ii2i11mm21mi摩尔-库仑准则p 确定2个常数的方法岩石破坏岩心岩心深度深度(m)岩心岩心编号编号实验实验类型类型围压围压(MPa)抗压强度抗压强度（MPa）弹性弹性模量模量（MPa）泊松比泊松比6932.121 8/25三轴三轴1 1824.6041040.2546932.121 9/25三轴三轴31693.7071040.1986932.121 9/25三轴三轴152645.0151040.357克深205井实验结果岩石破坏051015050100150200250300内摩擦系数：1.09单轴抗压强度：163MPa克

7、深205井实验结果岩石破坏岩石破坏 井壁应力集中超过岩石的抗拉强度时，井眼周边会出现拉伸裂缝。岩石抗拉强度岩石破坏 基本所有岩石的抗拉强度都很低，如果岩石中已存在裂痕，抗拉强度几乎为零。岩石抗拉强度比抗压强度小很多摩擦系数(滑动摩擦系数)滑动发生的条件滑动发生的条件:n(So 0)岩石破坏断层滑动Coulomb 破坏函数: CFF = - n 岩石破坏当Coulomb破坏函数为负值时，断层面保持稳定，剪应力不足以克服滑动阻力。但是当CFF达到零时，在原生断层的平面上，剪应力可以克服有效正应力，从而发生滑动。断层滑动有效正应力: n = Sn -Pp32 一一.现场的地质力学问题现场的地质力学问题二二.井眼应力集中井眼应力集中三三.地质力学基本原理地质力学基本原理四四.地质力学现场应用地质力学现场应用提纲克深区块多口井出现下放遇阻，上提遇卡的复杂情况，严重的甚至发生了卡钻事故。p 20122012年年6 6月月2626日，划眼至井深日，划眼至井深3229.94m3229.94m时，钻具遇卡，通过爆炸松扣解卡，损时，钻具遇卡，通过爆炸松扣解卡，损失时间失时间151.48 小时。p 地层岩性：为棕褐色泥岩、粉砂质砂岩地层岩性：为棕褐色泥岩、粉砂质砂岩不等厚互层。不等厚互层。p 发生层位：发生层位：盐上的康村组盐上的康村组克深2-2-14井掉块卡钻