利用成像測井資料預測地層破裂壓力的方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及地層破裂壓力預測方法，屬于測井資料評價技術領域。
【背景技術】
[0002] 目前地層破裂壓力確定方法有水力壓裂測量方法和陣列聲波測井資料計算方法 兩種，例如作者賴富強，孫建孟，蘇遠大，羅琳，閻萍，任懷建等在刊名為《勘探地球物理進 展》的期刊上發表了一篇題名為"利用多極子陣列聲波測井預測地層破裂壓力"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井資料 提供的縱橫波時差，結合巖石密度測井資料計算了巖石的彈性力學參數、巖石強度參數，在 此基礎上進行了地應力分析，確定了地層破裂壓力、鉆井液密度等參數，同時預測了壓裂高 度，為油田的生產改造提供了準確的參數。但在一些研究區塊無地層破裂壓力測量結果，也 不能采用陣列聲波測井因而不能計算地層破裂壓力，影響了鉆井工程和壓裂改造決策。綜 上所述，現有技術仍然存在以下缺點：①水力壓裂測量方法花費較高并且在深部地層不易 實施，不易測量地層破裂壓力；②在一些區塊未能或不能進行陣列聲波測井，因而不能計算 地層破裂壓力。
【發明內容】
[0003] 本發明旨在針對上述現有技術所存在的缺陷和不足，提供一種利用成像測井資料 預測地層破裂壓力的方法，采用本方法，解決了現有技術所存在的水力壓裂測量方法花費 較高并且在深部地層不易實施，不易測量地層破裂壓力的技術難題，且相對于陣列聲波測 井而言，提供了一種全新的利用成像測井資料的破裂壓力預測方法。
[0004] 本發明是通過采用下述技術方案實現的： 一種利用成像測井資料預測地層破裂壓力的方法，其特征在于步驟如下： a、 利用成像測井資料確定研究區塊的地應力方向； b、 由地應力方向確定有限元模擬幾何模型的邊界； c、 采用線彈性力學理論建立有限元模擬的力學模型，得到研究區塊各井點地層的最 大、最小水平應力； d、 按照以下海姆森公式計算得到各井點的地層破裂壓力Pf: Pf=3Shmin-3Shmax-PP+T (1); 上式中，Sh_、Sh_分別為最大、最小水平應力，Pp為地層孔隙壓力，根據試油結果確 定；T是抗張強度，由巖石力學實驗測量得到。
[0005]步驟a中，利用成像測井資料確定研究區塊的地應力方向具體是指：根據成像測 井圖上井壁應力崩落和井壁誘導壓裂縫特征判斷得到研究區塊的地應力方向，井壁應力崩 落在成像測井圖所在方位即是最小水平主應力方向；井壁誘導壓裂縫在成像測井圖上的走 向就是最大水平主應力的方向。
[0006] 步驟b中，由地應力方向確定有限元模擬幾何模型的邊界具體是指： 以研究區塊地層的地質構造圖為基礎建立有限元模擬的地質模型和幾何模型。
[0007]幾何模型的邊界與最大水平應力方向垂直或平行。
[0008] 步驟c更加具體的是：采用線彈性力學理論建立有限元模擬的力學模型，以關健 井壓裂施工資料分析的地應力數據作為約束條件，通過對邊界施加不同的載荷，不斷調試 使有限元模擬計算結果逼近約束條件，從而最終確定遠場應力邊界條件；以遠場應力邊界 條件對邊界施加載荷，彈性參數根據關健井的巖石物理實驗結果選取，對網格剖分并進行 有限元模擬，通過各井點的井位坐標分析模擬結果從而得到研究區塊各井點地層的最大、 最小水平應力。
[0009]與現有技術相比，本發明的有益效果表現在： 1、采用本發明所述的a_d四個步驟形成的利用成像測井資料預測地層破裂壓力的方 法，其解決了現有技術所存在的水力壓裂測量方法花費較高并且在深部地層不易實施，不 易測量地層破裂壓力的技術難題，且相對于陣列聲波測井而言，提供了一種全新的利用成 像測井資料的破裂壓力預測方法，并且預測結果更加準確、可靠。
[0010] 2、本發明中，何模型的邊界與最大水平應力方向垂直或平行，能夠避免施加剪切 應力邊界條件。
【具體實施方式】
[0011] 實施例1 作為本發明一較佳實施方式，其公開了一種利用成像測井資料預測地層破裂壓力的方 法，其步驟如下： a、 利用成像測井資料確定研究區塊的地應力方向； b、 由地應力方向確定有限元模擬幾何模型的邊界； c、 采用線彈性力學理論建立有限元模擬的力學模型，得到研究區塊各井點地層的最 大、最小水平應力； d、 按照以下海姆森公式計算得到各井點的地層破裂壓力Pf: Pf=3Shmin-3Shmax-PP+T (1); 上式中，Sh_、Sh_分別為最大、最小水平應力，Pp為地層孔隙壓力，根據試油結果確 定；T是抗張強度，由巖石力學實驗測量得到。
[0012] 實施例2 作為本發明的最佳實施方式，其公開了一種利用成像測井資料預測地層破裂壓力的方 法，其步驟如下： a、利用成像測井資料確定研究區塊的地應力方向；根據成像測井圖上井壁應力崩落和 井壁誘導壓裂縫特征可以判斷研究區塊的地應力方向。井壁應力崩落在成像測井圖中表現 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力方向。井壁誘導 壓裂縫在成像測井圖上表現為對稱分布的兩條黑色的條帶，它們平行井軸，延伸較長，方位 基本穩定；寬窄有較小的變化，但無天然裂縫的那種溶蝕擴大現象；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力的方向。
[0013]b、由地應力方向確定有限元模擬幾何模型的邊界；以研究區塊地層的地質構造圖 為基礎建立有限元模擬的地質模型和幾何模型。為了避免施加剪切應力邊界條件，幾何模 型的邊界與最大水平應力方向垂直或平行。
[0014] c、采用線彈性力學理論建立有限元模擬的力學模型，以關健井壓裂施工資料分析 的地應力數據作為約束條件，通過對邊界施加不同的載荷，不斷調試使有限元模擬計算結 果逼近約束條件，從而最終確定遠場應力邊界條件。以遠場應力邊界條件對邊界施加載荷， 彈性參數根據關健井的巖石物理實驗結果選取，對網格剖分并進行有限元模擬，通過各井 點的井位坐標分析模擬結果從而得到研究區塊各井點地層的最大、最小水平應力。
[0015] d、按照以下海姆森公式計算得到各井點的地層破裂壓力Pf: Pf=