油气储层开发程度对地质力学的影响规律

发布时间：2022-01-02 05:34

　　为研究油气储层注采不平衡引起的孔隙压力变化对地质力学造成的影响,通过建立含密闭断层的多孔介质弹性储层地质力学模型,分析正应力与剪应力的相关关系,研究了储层压力变化对断层附近水平地应力场的影响规律。结果表明:孔隙压力变化使得密闭断层附近产生剪应力,并造成储层地应力场大小和方向均发生变化,受剪应力出现的影响,地应力大小发生更大程度的线性降低;地应力方向也可能发生偏转,偏转角度是孔隙压力变化、断层夹角、岩石泊松比的函数;在考虑脱水作用与顶板效应后,储层压力变化对上覆盖层的地应力也会造成一定范围的影响,以渤海岐口18-1油田为例,评估了储层压力衰竭对盖层地应力场的影响范围不超过20 m。 

【文章来源】：科学技术与工程. 2020,20(18)北大核心

【文章页数】：6 页

【部分图文】：

地质力学模型示意图

根据式(8)～式(10),以夹角θ=30°为例,计算断层附近不同压力变化程度下地下应力分量,并绘制水平地应力莫尔圆,结果如图2所示。由图2(b)可知,随着压力衰竭加剧,地应力莫尔圆逐渐向左移动,且莫尔圆半径有逐渐扩大的趋势。根据应力莫尔圆[图2(b)]可以看出,剪应力的存在使得x、y方向不再是水平主应力的方向,断层附近的水平主应力方向发生了偏转。将应力张量由x-y坐标系转换到新的主应力坐标系,分别推导求得A、B两区断层附近新的水平主应力σ″H、σ″h大小,以及主应力旋转的角度γ。

根据式(13)计算不同压力衰竭程度下(ΔPp为-0.6～-0.1 g/cm3)断层附近水平最大、最小地应力随夹角θ的变化规律,结果如图3所示。由图3可知,在压力衰竭程度ΔPp一定的情况下,断层附近水平最大地应力随夹角θ增大而逐渐降低,水平最小地应力随夹角θ增大而逐渐增加;在ΔPp=0.6、θ=90°的特殊情况下,水平最大地应力降为32 MPa,小于水平最小地应力34 MPa,此时主地应力的方向将发生90°的逆转。

【参考文献】：
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博士论文
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本文编号：3563576