川南海坝区块页岩气储层现今地应力及其压裂效应

来源 :中国矿业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zshuangjiamin
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随着油气勘探开发的深入,以页岩气为代表的非常规油气已成为全球能源的重要组成部分,并正改变着世界能源格局。川南地区作为中国南方海相重点页岩气勘探区块之一,页岩气探明储量占全国的2/3,勘探开发潜力巨大。现今地应力状态在页岩气勘探及压裂工程中至关重要,其对水力压裂的裂缝形态及扩展机制有明显的控制作用。为此,本文通过川南地区海坝区块五峰组-龙马溪组成像测井数据探究现今地应力方向;以页岩气储层岩石力学参数为基础,计算现今地应力大小并构建单井地应力剖面和地应力地质模型;建立研究区压裂模型,并探究不同地应力条件对水力压裂缝形态和扩展机理的控制作用。结果表明,(1)海坝区块页岩气储层现今地应力整体呈现NE-SW的优势方位,局部地区应力方向发生偏转,表现为近E-W向或者NW-SE向,推测其主要由岩性和局部地质构造引起,其中构造因素为主导。(2)海坝区块页岩气储层动态弹性模量为22.3~32.7 GPa,动态泊松比为0.27~0.30。静态岩石力学参数由拟合方程计算得出,静态弹性模量为20.9~38.9 GPa,平均为28.7 GPa;静态泊松比为0.18~0.22,平均为0.20。(3)海坝区块页岩气储层现今地应力与埋深呈正相关线性关系,埋深小于380 m,呈现σH>σh>σv的逆断型应力机制特征;埋深大于380 m,呈现σH>σv>σh的走滑型应力机制特征。垂向应力σv为5.6~41.2 MPa;最大水平主应力σH为8.0~55.7 MPa;最小水平主应力σh为6.1~30.1 MPa。(4)对海坝区块进行地应力及热-力耦合数值模拟,研究区表现为挤压应力状态,受埋藏深度影响显著,以NE-SW向二级断层为界,往南、北应力值均逐渐递增。(5)分析地应力状态对压裂的影响,当地应力差异系数较大时,最大水平主应力主导压裂缝、激活天然裂缝以及滑动剪切缝的方向,形式单一;当地应力差异系数较小时,压裂缝形态发生改变,不再单一向NE-SW方向延伸,压裂缝的扩展方向较为分散。论文共有插图57幅,表格17个,参考文献138篇。
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