高台子油田扶余油层现今地应力数值模拟及对水力压裂的影响.pdf

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1、第2O卷第4期地质力学学报Vol_20NO42014年l2月JOURNALOFGEOMECHANICSDec．2014文章编号：10066616(2014)04-0363-09高台子油田扶余油层现今地应力数值模拟及对水力压裂的影响伍亚，戴俊生，顾玉超，商琳，刘强。(1．中国石油大学(华东)地球科学与技术学院，山东青岛266555；2．中国石油冀东油田公司勘探开发研究院，河北唐山063004；3．大庆油田有限责任公司勘探开发研究院，黑龙江大庆163712)摘要：利用微地震资料和岩石波速各向异性实验数据计算统

2、计了高台子油田扶余油层相关井点的现今地应力方向，并通过水力压裂资料及岩心古地磁定向、差应变、声发射实验得到井点的现今地应力数值；结合岩石三轴抗压实验确定扶余油层的岩石力学参数，在此基础上利用ANSYS软件建立研究区的有限元模型，以井点现今地应力参数为约束条件，对扶余油层现今地应力场进行数值模拟，并分析了水力压裂施工时现今应力场及天然裂缝活动性对人工压裂缝的影响。研究结果表明，高台子油田扶余油层水平最大主应力集中在34MPa附近，呈北东东一南西西向，水平最小主应力为26～30MPa，方向北北西一南南东。断层

3、带内有较高的应力值，研究区西北部的背斜翼部水平主应力值较大，而东部、南部较为平缓的背斜核部则是水平主应力的低值区。西部的背斜翼部及断裂带是天然裂缝的活跃区域，天然裂缝对压裂缝的延伸方向影响较大；东部的背斜核部平缓地带天然裂缝的活动性较低。关键词：高台子油田；现今地应力；数值模拟；人工压裂缝中图分类号：P553文献标识码：A1研究区概况现今地应力场不仅影响裂缝在油田注水开发中的作用，而且与井网优化、套损防治和压裂人工缝的取向、导流性能密切相关⋯。通过现今地应力场的研究可以在油田开发过程中对相关地层物性变化进

4、行宏观把握，进一步制定相应的储层开发方案，因此现今地应力场目前已成为低渗透储层地质研究中的重要内容之一“。高台子油田位于大庆长垣中部，是大庆长垣二级构造带南部的一个三级构造，其东部与太平屯构造相接，南与葡萄花构造相接，西部与齐家一古龙凹陷相邻，扶余油层的构造形态为西陡东缓西低东高的背斜构造，埋深在1500～2000m之间(见图1)。切穿高台子油田扶收稿日期：2014-06-09基金项目：国家重大科技专项课题“深煤层地应力预测及高渗富集规律研究”(2011ZX05042-001-001)作者简介：伍亚(19

5、90一)，男，四川南充人，硕士研究生，主要从事石油地质研究工作。E—mail：wuya19900920@163．com第4期伍亚等：高台子油田扶余油层现今地应力数值模拟及对水力压裂的影响3652．2现今地应力数值确定本文主要采用水力压裂资料计算法、岩石差应变法[1O3和岩石声发射测试卜12]确定现今地应力数值。整理统计了研究区高12—3井、高12一斜2井、高x1井以及太21．7井的水力压裂资料，并计算了井点的现今水平最大主应力及最小主应力数值，与此同时对研究区高171井及临近的芳122井扶余油层岩心取样进

6、行差应变测试，对高171井单独取样进行声发射测试，具体结果见表2。表2现今地应力数值测试及模拟结果Table2Thenumericalvalueofthetestandsimulationresultsofpresentgeo-sress从统计结果看，高台子地区扶余油层水平最大主应力数值在28～40MPa区间内，水平最小水平主应力值的分布区间为21～30MPa，垂向主应力接近40MPa，研究区井点地应力状态是：垂向主应力>水平最大主应力>水平最小主应力。3现今地应力场数值模拟3．1研究区地质模型及载荷施加

7、方式本文采用三维有限元方法结合ANSYS软件对高台子地区扶余油层现今应力场进行数值模拟，分别对扶余油层的扶一上、扶一中、扶一下、扶二上和扶二下等5个层段岩心取样进370地质力学学报2O14带是天然裂缝的活跃区域，天然缝对压裂缝的延伸方向影响较大；而东部的背斜核部平缓地带天然裂缝的活动性较低，结合井点的天然裂缝资料通过井点的天然裂缝临界破裂角数值可以预测人工压裂缝的延伸方向。参考文献[1]李志明，张金珠．地应力与油气勘探开发[M]．北京：石油工业出版社，1997：107—143．LIZhi-ruing，ZH

8、ANGJin—zhu．In-situstressandoilandgasexplorationanddevelopment[M]．Beijing：PetroleumIndustryPress，1997：107—143．[2]葛洪魁，林英松，王顺昌．地应力测试及其在勘探开发中的作用[J]．石油大学学报，1998，22(1)：94～99．GEHong-kui，LINYing—song，WANGShun-chang．In—situs