[发明专利]基于岩石物理建模的横观各向同性地层地应力预测方法

说明书

本发明公开了一种基于岩石物理建模的横观各向同性地层地应力预测方法，获取页岩物性参数，建立横观各向同性岩石物理模型，计算刚度系数、动静态岩石弹性参数、Biot系数，基于Eaton法利用纵波时差来预测地层孔隙压力，最后计算横观各向同性页岩地层最大、最小水平主应力。本发明构建了基于岩石物理建模的地应力评价体系，提高了静态岩石弹性参数的转换精度和地应力的预测精度，解决了横观各向同性页岩地层的地应力评价难题。利用该发明计算的横观各向同性地层地应力可以为后续的横观各向同性页岩地层井壁稳定性分析、压裂起裂分析等提供基础数据。

技术领域

本发明涉及基于岩石物理建模的横观各向同性地层地应力预测方法，属于岩石物理技术领域。

背景技术

地应力是指存在于地壳中的应力，其来源主要包括上覆岩层重力、构造应力、水压附加应力、地温附加应力、化学附加应力等，通常采用垂向地应力、最大水平地应力、最小水平地应力三个参数来表征。对于钻井工程而言，地应力是井壁稳定模型求解的边界条件，其大小直接决定了稳定井壁所需的临界井筒压力或钻井液当量密度，而地应力方向直接影响水平井钻井方位；对于水力压裂而言，地应力直接决定了地层中裂缝起裂、扩展和延伸的力学行为，其大小直接决定了水力压力起裂压力、扩展压力、水力压裂设备选型，其而地应力方向直接影响裂缝起裂与扩展方向，最终直接影响水力压裂效果。

目前，石油工程领域获取地应力的方法较多，可以分为室内测试、矿场测试、测井解释以及其它方法等四个大类：①室内测试主要包括差应变测试、Kaiser声发射测试、波速各向异性测试、古地磁定向测试等；②矿场测试主要包括地破实验、水压致裂法、应力解除法、应力恢复法等；③测井解释主要包括声波测井解释、井壁崩落法、井壁诱导缝解释等；④而其它方法包括地质资料分析、地震资料预测、地应力数值模拟等。其中，矿场测试和室内测试的精度最高、测井解释次之、其它方法最低。但是，矿场测试和室内测试成本高、耗时长，而且只能获得取芯深度点的地应力大小和方向，所测得的数据十分有限；而测井解释具有纵向分辨率高、测井资料相对连续的特点，可以解释得到沿井深相对连续分布的地应力剖面，再结合多种方法和数据进行测井解释剖面的刻度，在一定程度上提升了地应力计算精度，这使得该方法被现场广泛采用。