用于求取鹽膏巖地層異常地應(yīng)力的方法及系統(tǒng)技術(shù)方案

本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種用于求取鹽膏巖地層異常地應(yīng)力的方法及系統(tǒng)，該方法包括：根據(jù)斷裂分布特點(diǎn)和幾何形態(tài)確定鹽膏巖地層的應(yīng)力增強(qiáng)區(qū)、應(yīng)力減弱區(qū)和未受影響區(qū)；根據(jù)未受影響區(qū)的井位地應(yīng)力確定未受影響區(qū)、應(yīng)力增強(qiáng)區(qū)和應(yīng)力減弱區(qū)的地應(yīng)力；根據(jù)未受影響區(qū)、應(yīng)力增強(qiáng)區(qū)和應(yīng)力減弱區(qū)的地應(yīng)力建立鹽膏巖地層地應(yīng)力模型。本發(fā)明專利技術(shù)采用定性與定量相結(jié)合的方式，考慮多種影響因素，綜合運(yùn)用數(shù)值分析和現(xiàn)場實(shí)鉆數(shù)據(jù)，對已有計(jì)算模型進(jìn)行修正，提高了地應(yīng)力模型計(jì)算精度。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)屬于石油工程鉆井行業(yè)，具體地說，涉及一種用于求取鹽膏巖地層異常地應(yīng)力的方法及系統(tǒng)。
技術(shù)介紹
地應(yīng)力是地層中存在的內(nèi)部應(yīng)力，是影響鉆井工程的重要因素。在鉆井工程和開發(fā)中，掌握油氣儲集區(qū)域的構(gòu)造應(yīng)力的大小和方位，可以進(jìn)行優(yōu)化鉆井工程設(shè)計(jì)、油氣田開發(fā)井網(wǎng)布置和控制井壁穩(wěn)定，減少或避免漏、噴、塌、卡等事故造成的嚴(yán)重經(jīng)濟(jì)損失和人身事故等。通常假定地層處于三軸地應(yīng)力作用下，其三個主方向的主應(yīng)力為最大水平主應(yīng)力σH、最小水平地應(yīng)力σh和垂向應(yīng)力σz，其中，垂向應(yīng)力σz主要是由地層自身重力引起的，水平地應(yīng)力由巖體自重、地質(zhì)構(gòu)造運(yùn)動、地層流體壓力及地層溫度變化產(chǎn)生。目前，對受局部斷裂影響鹽膏巖地層異常地應(yīng)力的計(jì)算方法進(jìn)行了一些研究。文獻(xiàn)：基于實(shí)測數(shù)據(jù)及數(shù)值模擬斷層對地應(yīng)力的影響和斷層對地應(yīng)力場影響的有限元研究指出受斷裂的影響，相距不遠(yuǎn)的不同井位顯示出差距較大的地應(yīng)力數(shù)值。地應(yīng)力狀態(tài)的差異是由于斷層影響所致?；谟邢拊浖嗀NSYS，利用三維有限元數(shù)值模擬方法，結(jié)合優(yōu)化反演技術(shù)，對地應(yīng)力場進(jìn)行反演表明：由于斷層影響以及復(fù)合斷層的疊加擾動，研究區(qū)地應(yīng)力狀態(tài)表現(xiàn)出復(fù)雜的非均勻分布特征。文獻(xiàn)：斷層區(qū)域地應(yīng)力場預(yù)測方法研究指出含斷層區(qū)域地應(yīng)力分布研究是一個具有多解性的復(fù)雜問題，很難采用數(shù)值方法進(jìn)行計(jì)算，需要采用力學(xué)模型來模擬分析嘗試應(yīng)用非連續(xù)趨勢面分析法，從幾何變形的角度出發(fā)，應(yīng)用小撓度薄板理論，根據(jù)非連續(xù)趨勢面主曲率分析斷層區(qū)域的地形趨勢面和構(gòu)造應(yīng)力場的分布開展應(yīng)力場預(yù)測方法研究。文獻(xiàn)：斷裂構(gòu)造對地應(yīng)力場的影響及其工程意義指出決定斷裂構(gòu)造對地應(yīng)力場影響的參數(shù)主要包括：1.斷裂構(gòu)造影響的范圍；2.局部斷層構(gòu)造與區(qū)域應(yīng)力場的關(guān)系，包括邊界應(yīng)力比值(Kb)的影響和邊界應(yīng)力方向和斷裂之間的夾角α的影響；3.斷裂兩側(cè)的巖石的物理力學(xué)性質(zhì)(變形模量、剪切模量、內(nèi)摩擦角、內(nèi)聚力)的影響；4.斷裂的力學(xué)性質(zhì)(斷裂法向剛度、切向剛度、內(nèi)摩擦角、內(nèi)聚力)的影響；5.斷層的幾何形態(tài)和復(fù)合情況。以上文獻(xiàn)都表明斷裂對局部地應(yīng)力有比較大的影響，受影響的因素也比較多。但是都沒有提出一套適合現(xiàn)場應(yīng)用的地應(yīng)力數(shù)值預(yù)測方法，更沒有對鹽膏層這種受地應(yīng)力影響較大的地層的現(xiàn)實(shí)問題進(jìn)行準(zhǔn)確數(shù)值分析。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
為解決以上問題，本專利技術(shù)提供了一種用于求取鹽膏巖地層異常地應(yīng)力的方法及系統(tǒng)，用以提供一種適合現(xiàn)場應(yīng)用的地應(yīng)力數(shù)值預(yù)測方法，以對鹽膏巖地層的地應(yīng)力進(jìn)行準(zhǔn)確數(shù)值分析。根據(jù)本專利技術(shù)的一個方面，提供了一種用于求取鹽膏巖地層異常地應(yīng)力的方法，包括：根據(jù)斷裂分布特點(diǎn)和幾何形態(tài)確定鹽膏巖地層的應(yīng)力增強(qiáng)區(qū)、應(yīng)力減弱區(qū)和未受影響區(qū)；根據(jù)所述未受影響區(qū)的井位地應(yīng)力確定所述未受影響區(qū)、所述應(yīng)力增強(qiáng)區(qū)和所述應(yīng)力減弱區(qū)的地應(yīng)力；根據(jù)所述未受影響區(qū)、所述應(yīng)力增強(qiáng)區(qū)和所述應(yīng)力減弱區(qū)的地應(yīng)力建立鹽膏巖地層地應(yīng)力模型。根據(jù)本專利技術(shù)的一個實(shí)施例，確定所述未受影響區(qū)、所述應(yīng)力增強(qiáng)區(qū)和所述應(yīng)力減弱區(qū)的地應(yīng)力進(jìn)一步包括：基于所述未受影響區(qū)的井位地應(yīng)力，確定區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力系數(shù)、區(qū)域地應(yīng)力比和斷層走向與區(qū)域最大及最小水平地應(yīng)力方向的夾角；基于所述區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力系數(shù)、所述區(qū)域地應(yīng)力比和所述斷層走向與區(qū)域最大及最小水平地應(yīng)力方向的夾角，確定所述應(yīng)力增強(qiáng)區(qū)和所述應(yīng)力減弱區(qū)的地應(yīng)力。根據(jù)本專利技術(shù)的一個實(shí)施例，基于所述區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力系數(shù)、所述區(qū)域地應(yīng)力比和所述斷層走向與區(qū)域最大及最小水平地應(yīng)力方向的夾角，確定所述應(yīng)力增強(qiáng)區(qū)和所述應(yīng)力減弱區(qū)的地應(yīng)力進(jìn)一步包括：基于所述未受影響區(qū)的井位地應(yīng)力、所述區(qū)域地應(yīng)力比和所述斷層走向與區(qū)域最大及最小水平地應(yīng)力方向的夾角建立數(shù)值模擬模型；基于所述數(shù)值模擬模型和所述未受影響區(qū)的井位地應(yīng)力獲取所述應(yīng)力增強(qiáng)區(qū)和所述應(yīng)力減弱區(qū)的受斷裂影響的地應(yīng)力變化量；基于所述應(yīng)力增強(qiáng)區(qū)和所述應(yīng)力減弱區(qū)的受斷裂影響的地應(yīng)力變化量、所述未受影響區(qū)的井位地應(yīng)力獲取所述應(yīng)力增強(qiáng)區(qū)的構(gòu)造應(yīng)力系數(shù)和所述應(yīng)力減弱區(qū)的構(gòu)造應(yīng)力系數(shù)；基于所述未受影響區(qū)的構(gòu)造應(yīng)力系數(shù)和所述應(yīng)力增強(qiáng)區(qū)的構(gòu)造應(yīng)力系數(shù)或所述應(yīng)力減弱區(qū)的構(gòu)造應(yīng)力系數(shù)計(jì)算得到斷裂影響系數(shù)；基于所述斷裂影響系數(shù)計(jì)算得到所述應(yīng)力增強(qiáng)區(qū)和所述應(yīng)力減弱區(qū)的最大水平地應(yīng)力和最小水平地應(yīng)力。根據(jù)本專利技術(shù)的一個實(shí)施例，所述數(shù)值模擬模型包括應(yīng)力增強(qiáng)區(qū)數(shù)值模擬模型和應(yīng)力減弱區(qū)數(shù)值模擬模型，所述應(yīng)力增強(qiáng)區(qū)數(shù)值模擬模型包括應(yīng)力增強(qiáng)區(qū)的最大水平地應(yīng)力增量百分比-區(qū)域地應(yīng)力比子模型、最大水平地應(yīng)力差值-斷層走向與最大水平地應(yīng)力方向夾角子模型、最小水平地應(yīng)力增量百分比-區(qū)域地應(yīng)力比子模型和最小水平地應(yīng)力差值-斷層走向與最小水平地應(yīng)力方向夾角子模型；所述應(yīng)力減弱區(qū)數(shù)值模擬模型包括應(yīng)力減弱區(qū)的最大水平地應(yīng)力增量百分比-區(qū)域地應(yīng)力比子模型和最大水平地應(yīng)力差值-斷層走向與最大水平地應(yīng)力方向夾角子模型、最小水平地應(yīng)力增量百分比-區(qū)域地應(yīng)力比子模型和最小水平地應(yīng)力差值-斷層走向與最小水平地應(yīng)力方向夾角子模型。根據(jù)本專利技術(shù)的一個實(shí)施例，基于所述數(shù)值模擬模型和所述未受影響區(qū)的井位地應(yīng)力獲取所述應(yīng)力增強(qiáng)區(qū)和所述應(yīng)力減弱區(qū)的受斷裂影響的地應(yīng)力變化量進(jìn)一步包括：通過所述應(yīng)力增強(qiáng)區(qū)或所述所述應(yīng)力減弱區(qū)的最大水平地應(yīng)力增量百分比-區(qū)域地應(yīng)力比子模型獲取所述應(yīng)力增強(qiáng)區(qū)或所述應(yīng)力減弱區(qū)的受斷裂影響的最大水平地應(yīng)力增量百分比；通過所述應(yīng)力增強(qiáng)區(qū)或所述應(yīng)力減弱區(qū)的最大水平地應(yīng)力差值-斷裂方向與最大水平地應(yīng)力方向夾角子模型獲取所述應(yīng)力增強(qiáng)區(qū)或所述應(yīng)力減弱區(qū)的受斷裂影響的最大水平地應(yīng)力差值；通過所述應(yīng)力增強(qiáng)區(qū)或所述應(yīng)力減弱區(qū)的最小水平地應(yīng)力增量百分比-區(qū)域地應(yīng)力比子模型獲取所述應(yīng)力增強(qiáng)區(qū)或所述應(yīng)力減弱區(qū)的受斷裂影響的最小水平地應(yīng)力增量百分比；通過所述應(yīng)力增強(qiáng)區(qū)或應(yīng)力減弱區(qū)的最小水平地應(yīng)力差值-最小水平地應(yīng)力方向與斷裂方向的夾角子模型獲取所述應(yīng)力增強(qiáng)區(qū)或應(yīng)力減弱區(qū)的受斷裂影響的最小水平地應(yīng)力差值；通過所述應(yīng)力增強(qiáng)區(qū)或所述應(yīng)力減弱區(qū)的最大水平地應(yīng)力增量百分比、最大水平地應(yīng)力差值和所述未受影響區(qū)的最大水平主應(yīng)力計(jì)算所述應(yīng)力增強(qiáng)區(qū)或所述應(yīng)力減弱區(qū)的受斷裂影響的最大水平地應(yīng)力變化量，通過所述應(yīng)力增強(qiáng)區(qū)或所述應(yīng)力減弱區(qū)的最小水平主應(yīng)力增量百分比、最小水平地應(yīng)力差值和所述未受影響區(qū)的最小水平地應(yīng)力計(jì)算所述應(yīng)力增強(qiáng)區(qū)或所述應(yīng)力減弱區(qū)的受斷裂影響的最小水平地應(yīng)力變化量。根據(jù)本專利技術(shù)的一個實(shí)施例，基于所述斷裂影響系數(shù)計(jì)算得到所述應(yīng)力增強(qiáng)區(qū)和所述應(yīng)力減弱區(qū)的最大水平地應(yīng)力和最小水平地應(yīng)力進(jìn)一步包括，將所述斷裂影響系數(shù)引入下式計(jì)算得到所述應(yīng)力增強(qiáng)區(qū)和所述應(yīng)力減弱區(qū)的最大水平地應(yīng)力和最小水平地應(yīng)力：σ′H=12[Tξ1E′s1-υ′s+2υ′s(σ′Z-α′P′p)1-υ′s+Tξ2E′p1+υ′s]+α′P′p]]>σ′h=12[Tξ1E′s1-υ′s+2υ&pr本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種用于求取鹽膏巖地層異常地應(yīng)力的方法，包括：根據(jù)斷裂分布特點(diǎn)和幾何形態(tài)確定鹽膏巖地層的應(yīng)力增強(qiáng)區(qū)、應(yīng)力減弱區(qū)和未受影響區(qū)；根據(jù)所述未受影響區(qū)的井位地應(yīng)力確定所述未受影響區(qū)、所述應(yīng)力增強(qiáng)區(qū)和所述應(yīng)力減弱區(qū)的地應(yīng)力；根據(jù)所述未受影響區(qū)、所述應(yīng)力增強(qiáng)區(qū)和所述應(yīng)力減弱區(qū)的地應(yīng)力建立鹽膏巖地層地應(yīng)力模型。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種用于求取鹽膏巖地層異常地應(yīng)力的方法，包括：根據(jù)斷裂分布特點(diǎn)和幾何形態(tài)確定鹽膏巖地層的應(yīng)力增強(qiáng)區(qū)、應(yīng)力減弱區(qū)和未受影響區(qū)；根據(jù)所述未受影響區(qū)的井位地應(yīng)力確定所述未受影響區(qū)、所述應(yīng)力增強(qiáng)區(qū)和所述應(yīng)力減弱區(qū)的地應(yīng)力；根據(jù)所述未受影響區(qū)、所述應(yīng)力增強(qiáng)區(qū)和所述應(yīng)力減弱區(qū)的地應(yīng)力建立鹽膏巖地層地應(yīng)力模型。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，確定所述未受影響區(qū)、所述應(yīng)力增強(qiáng)區(qū)和所述應(yīng)力減弱區(qū)的地應(yīng)力進(jìn)一步包括：基于所述未受影響區(qū)的井位地應(yīng)力，確定區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力系數(shù)、區(qū)域地應(yīng)力比和斷層走向與區(qū)域最大及最小水平地應(yīng)力方向的夾角；基于所述區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力系數(shù)、所述區(qū)域地應(yīng)力比和所述斷層走向與區(qū)域最大及最小水平地應(yīng)力方向的夾角，確定所述應(yīng)力增強(qiáng)區(qū)和所述應(yīng)力減弱區(qū)的地應(yīng)力。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，基于所述區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力系數(shù)、所述區(qū)域地應(yīng)力比和所述斷層走向與區(qū)域最大及最小水平地應(yīng)力方向的夾角，確定所述應(yīng)力增強(qiáng)區(qū)和所述應(yīng)力減弱區(qū)的地應(yīng)力進(jìn)一步包括：基于所述未受影響區(qū)的井位地應(yīng)力、所述區(qū)域地應(yīng)力比和所述斷層走向與區(qū)域最大及最小水平地應(yīng)力方向的夾角建立數(shù)值模擬模型；基于所述數(shù)值模擬模型和所述未受影響區(qū)的井位地應(yīng)力獲取所述應(yīng)力增強(qiáng)區(qū)和所述應(yīng)力減弱區(qū)的受斷裂影響的地應(yīng)力變化量；基于所述應(yīng)力增強(qiáng)區(qū)和所述應(yīng)力減弱區(qū)的受斷裂影響的地應(yīng)力變化量、所述未受影響區(qū)的井位地應(yīng)力獲取所述應(yīng)力增強(qiáng)區(qū)的構(gòu)造應(yīng)力系數(shù)和所述應(yīng)力減弱區(qū)的構(gòu)造應(yīng)力系數(shù)；基于所述未受影響區(qū)的構(gòu)造應(yīng)力系數(shù)和所述應(yīng)力增強(qiáng)區(qū)的構(gòu)造應(yīng)力系數(shù)或所述應(yīng)力減弱區(qū)的構(gòu)造應(yīng)力系數(shù)計(jì)算得到斷裂影響系數(shù)；基于所述斷裂影響系數(shù)計(jì)算得到所述應(yīng)力增強(qiáng)區(qū)和所述應(yīng)力減弱區(qū)的最大水平地應(yīng)力和最小水平地應(yīng)力。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述數(shù)值模擬模型包括應(yīng)力增強(qiáng)區(qū)數(shù)值模擬模型和應(yīng)力減弱區(qū)數(shù)值模擬模型，所述應(yīng)力增強(qiáng)區(qū)數(shù)值模擬模型包括應(yīng)力增強(qiáng)區(qū)的最大水平地應(yīng)力增量百分比-區(qū)域地應(yīng)力比子模型、最大水平地應(yīng)力差值-斷層走向與最大水平地應(yīng)力方向夾角子模型、最小水平地應(yīng)力增量百分比-區(qū)域地應(yīng)力比子模型和最小水平地應(yīng)力差值-斷層走向與最小水平地應(yīng)力方向夾角子模型；所述應(yīng)力減弱區(qū)數(shù)值模擬模型包括應(yīng)力減弱區(qū)的最大水平地應(yīng)力增量百分比-區(qū)域地應(yīng)力比子模型和最大水平地應(yīng)力差值-斷層走向與最大水平地應(yīng)力方向夾角子模型、最小水平地應(yīng)力增量百分比-區(qū)域地應(yīng)力比子模型和最小水平地應(yīng)力差值-斷層走向與最小水平地應(yīng)力方向夾角子模型。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，基于所述數(shù)值模擬模型和所述未受影響區(qū)的井位地應(yīng)力獲取所述應(yīng)力增強(qiáng)區(qū)和所述應(yīng)力減弱區(qū)的受斷裂影響的地應(yīng)力變化量進(jìn)一步包括：通過所述應(yīng)力增強(qiáng)區(qū)或所述所述應(yīng)力減弱區(qū)的最大水平地應(yīng)力增量百分比-區(qū)域地應(yīng)力比子模型獲取所述應(yīng)力增強(qiáng)區(qū)或所述應(yīng)力減弱區(qū)的受斷裂影響的最大水平地應(yīng)力增量百分比；通過所述應(yīng)力增強(qiáng)區(qū)或所述應(yīng)力減弱區(qū)的最大水平地應(yīng)力差值-斷裂方向與最大水平地應(yīng)力方向夾角子模型獲取所述應(yīng)力增強(qiáng)區(qū)或所述應(yīng)力減弱區(qū)的受斷裂影響的最大水平地應(yīng)力差值；通過所述應(yīng)力增強(qiáng)區(qū)或所述應(yīng)力減弱區(qū)的最小水平地應(yīng)力增量百分比-區(qū)域地應(yīng)力比子模型獲取所述應(yīng)力增強(qiáng)區(qū)或所述應(yīng)力減弱區(qū)的受斷裂影響的最小水平地應(yīng)力增量百分比；通過所述應(yīng)力增強(qiáng)區(qū)或應(yīng)力減弱區(qū)的最小水平地應(yīng)力差值-最小水平地應(yīng)力方向與斷裂方向的夾角子模型獲取所述應(yīng)力增強(qiáng)區(qū)或應(yīng)力減弱區(qū)的受斷裂影響的最小水平地應(yīng)力差值；通過所述應(yīng)力增強(qiáng)區(qū)或所述應(yīng)力減弱區(qū)的最大水平地應(yīng)力增量百分比、最大水平地應(yīng)力差值和所述未受影響區(qū)的最大水平主應(yīng)力計(jì)算所述應(yīng)力增強(qiáng)區(qū)或所述應(yīng)力減弱區(qū)的受斷裂影響的最大水平地應(yīng)力變化量，通過所述應(yīng)力增強(qiáng)區(qū)或所述應(yīng)力減弱區(qū)的最小水平主應(yīng)力增量百分比、最小水平地應(yīng)力差值和所述未受影響區(qū)的最小水平地應(yīng)力計(jì)算所述應(yīng)力增強(qiáng)區(qū)或所述應(yīng)力減弱區(qū)的受斷裂影響的
\t最小水平地應(yīng)力變化量。6.根據(jù)權(quán)利要求3-5中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，基于所述斷裂影響系數(shù)計(jì)算得到所述應(yīng)力增強(qiáng)區(qū)和所述應(yīng)力減弱區(qū)的最大水平地應(yīng)力和最小水平地應(yīng)力進(jìn)一步包括，將所述斷裂影響系數(shù)引入下式計(jì)算得到所述應(yīng)力增強(qiáng)區(qū)和所述應(yīng)力減弱區(qū)的最大水平地應(yīng)力和最小...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：王磊，張進(jìn)雙，柯珂，吳超，張輝，孫連忠，孫連環(huán)，張東青，陳小鋒，王怡，陳軍海，彭興，
申請(專利權(quán))人：中國石油化工股份有限公司，中國石油化工股份有限公司石油工程技術(shù)研究院，
類型：發(fā)明
國別省市：北京;11