利用成像测井资料预测地层破裂压力的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及地层破裂压力预测方法，属于测井资料评价技术领域。
【背景技术】
[0002] 目前地层破裂压力确定方法有水力压裂测量方法和阵列声波测井资料计算方法 两种，例如作者赖富强，孙建孟，苏远大，罗琳，阎萍，任怀建等在刊名为《勘探地球物理进 展》的期刊上发表了一篇题名为"利用多极子阵列声波测井预测地层破裂压力"的文章，其 出版日期为2007年2月，第30卷第1期。该论文中利用处理后的多极子阵列声波测井资料 提供的纵横波时差，结合岩石密度测井资料计算了岩石的弹性力学参数、岩石强度参数，在 此基础上进行了地应力分析，确定了地层破裂压力、钻井液密度等参数，同时预测了压裂高 度，为油田的生产改造提供了准确的参数。但在一些研究区块无地层破裂压力测量结果，也 不能采用阵列声波测井因而不能计算地层破裂压力，影响了钻井工程和压裂改造决策。综 上所述，现有技术仍然存在以下缺点：①水力压裂测量方法花费较高并且在深部地层不易 实施，不易测量地层破裂压力；②在一些区块未能或不能进行阵列声波测井，因而不能计算 地层破裂压力。
【发明内容】
[0003] 本发明旨在针对上述现有技术所存在的缺陷和不足，提供一种利用成像测井资料 预测地层破裂压力的方法，采用本方法，解决了现有技术所存在的水力压裂测量方法花费 较高并且在深部地层不易实施，不易测量地层破裂压力的技术难题，且相对于阵列声波测 井而言，提供了一种全新的利用成像测井资料的破裂压力预测方法。
[0004] 本发明是通过采用下述技术方案实现的： 一种利用成像测井资料预测地层破裂压力的方法，其特征在于步骤如下： a、 利用成像测井资料确定研究区块的地应力方向； b、 由地应力方向确定有限元模拟几何模型的边界； c、 采用线弹性力学理论建立有限元模拟的力学模型，得到研究区块各井点地层的最 大、最小水平应力； d、 按照以下海姆森公式计算得到各井点的地层破裂压力Pf: Pf=3Shmin-3Shmax-PP+T (1); 上式中，Sh_、Sh_分别为最大、最小水平应力，Pp为地层孔隙压力，根据试油结果确 定；T是抗张强度，由岩石力学实验测量得到。
[0005]步骤a中，利用成像测井资料确定研究区块的地应力方向具体是指：根据成像测 井图上井壁应力崩落和井壁诱导压裂缝特征判断得到研究区块的地应力方向，井壁应力崩 落在成像测井图所在方位即是最小水平主应力方向；井壁诱导压裂缝在成像测井图上的走 向就是最大水平主应力的方向。
[0006] 步骤b中，由地应力方向确定有限元模拟几何模型的边界具体是指： 以研究区块地层的地质构造图为基础建立有限元模拟的地质模型和几何模型。
[0007]几何模型的边界与最大水平应力方向垂直或平行。
[0008] 步骤c更加具体的是：采用线弹性力学理论建立有限元模拟的力学模型，以关健 井压裂施工资料分析的地应力数据作为约束条件，通过对边界施加不同的载荷，不断调试 使有限元模拟计算结果逼近约束条件，从而最终确定远场应力边界条件；以远场应力边界 条件对边界施加载荷，弹性参数根据关健井的岩石物理实验结果选取，对网格剖分并进行 有限元模拟，通过各井点的井位坐标分析模拟结果从而得到研究区块各井点地层的最大、 最小水平应力。
[0009]与现有技术相比，本发明的有益效果表现在： 1、采用本发明所述的a_d四个步骤形成的利用成像测井资料预测地层破裂压力的方 法，其解决了现有技术所存在的水力压裂测量方法花费较高并且在深部地层不易实施，不 易测量地层破裂压力的技术难题，且相对于阵列声波测井而言，提供了一种全新的利用成 像测井资料的破裂压力预测方法，并且预测结果更加准确、可靠。
[0010] 2、本发明中，何模型的边界与最大水平应力方向垂直或平行，能够避免施加剪切 应力边界条件。
【具体实施方式】
[0011] 实施例1 作为本发明一较佳实施方式，其公开了一种利用成像测井资料预测地层破裂压力的方 法，其步骤如下： a、 利用成像测井资料确定研究区块的地应力方向； b、 由地应力方向确定有限元模拟几何模型的边界； c、 采用线弹性力学理论建立有限元模拟的力学模型，得到研究区块各井点地层的最 大、最小水平应力； d、 按照以下海姆森公式计算得到各井点的地层破裂压力Pf: Pf=3Shmin-3Shmax-PP+T (1); 上式中，Sh_、Sh_分别为最大、最小水平应力，Pp为地层孔隙压力，根据试油结果确 定；T是抗张强度，由岩石力学实验测量得到。
[0012] 实施例2 作为本发明的最佳实施方式，其公开了一种利用成像测井资料预测地层破裂压力的方 法，其步骤如下： a、利用成像测井资料确定研究区块的地应力方向；根据成像测井图上井壁应力崩落和 井壁诱导压裂缝特征可以判断研究区块的地应力方向。井壁应力崩落在成像测井图中表现 为两道彼此平行且相隔180度的黑色条带，其所在方位即最小水平主应力方向。井壁诱导 压裂缝在成像测井图上表现为对称分布的两条黑色的条带，它们平行井轴，延伸较长，方位 基本稳定；宽窄有较小的变化，但无天然裂缝的那种溶蚀扩大现象；它切割井壁的任何特 征，但不被其它特征切割，该压裂缝的走向就是最大水平主应力的方向。
[0013]b、由地应力方向确定有限元模拟几何模型的边界；以研究区块地层的地质构造图 为基础建立有限元模拟的地质模型和几何模型。为了避免施加剪切应力边界条件，几何模 型的边界与最大水平应力方向垂直或平行。
[0014] c、采用线弹性力学理论建立有限元模拟的力学模型，以关健井压裂施工资料分析 的地应力数据作为约束条件，通过对边界施加不同的载荷，不断调试使有限元模拟计算结 果逼近约束条件，从而最终确定远场应力边界条件。以远场应力边界条件对边界施加载荷， 弹性参数根据关健井的岩石物理实验结果选取，对网格剖分并进行有限元模拟，通过各井 点的井位坐标分析模拟结果从而得到研究区块各井点地层的最大、最小水平应力。
[0015] d、按照以下海姆森公式计算得到各井点的地层破裂压力Pf: Pf=