四川盆地涪陵地区龙马溪组页岩横向各向同性地应力测井评价方法

页岩由于矿物的定向排列等因素呈现出各向异性,基于各向同性模型的地应力计算方法已不适用。综合测井、岩心实验、压裂施工等数据建立涪陵地区龙马溪组页岩横向各向同性地应力测井评价方法,主要包括：建立垂向有效压力与横波速度关系模板,预测地层压力;利用通过岩石物理建模的方法计算求取目的层的Biot系数;采用速度回归拟合的方法求取页岩横向各向同性介质6个刚度系数,计算横向、垂向杨氏模量及泊松比。应用结果表明横向各向同性模型能更好地反映实际地层情况。     

用井眼声波数据确定地层各向异性参数

用一种新算法可以把测得的井轴纵波、快横波、慢横波、和斯通利波时差转换为相对于地球方向轴的各向异性系数。该算法根据声波数据和单井成像仪器的纵向和可靠的地层倾角资料，提供正交的或横向各向同性的（TI）地层的四个各向异性系数。算法补偿了任何测井仪对斯通利波和弯曲波的影响。算法产生可证实的远场纵波和横波模量，远场是在井眼附近由于应力集中或岩石塑性产生的蚀变环带之外。横向各向同性的有向性，也称为极性有向性，可以用三个Thoms—en参数ε，γ，δ定量估计。根据垂直和水平切变模量，井眼声波数据产生γ参数。通常垂直切变模量是从交叉偶极声波测井获得的。井眼横切面的等效抗剪刚性，是在任意各向异性地层中用斯通利波数据估计得到的，这时井眼附近地层的蚀变已经影响到所有频率的斯通利波。一般而言，正γ指示泥岩的有向性，负γ指示渗透层。这些各向异性模量还可以与垂直地震剖面（VSP）导出的模量相结合，得到与传播方向有关的地震波速度。本文给出了现场数据分析结果。     

基于横向各向同性模型的致密砂岩地应力测井评价方法

中国致密砂岩储层属陆相成因,在成岩过程中不但存在组成矿物定向引起的内在各向异性,也存在板状层理、交错层理或成分层等引起的各向异性。常规基于各向同性模型的地应力计算方法已不适用,需要建立适用于致密砂岩性质的新模型。通过对松辽盆地全直径致密砂岩进行不同方向取心,测量了不同岩心不同方向的纵、横波速度,实验结果表明,致密砂岩具有横向各向同性性质,进一步建立了基于横向各向同性特征的弹性系数表征方法。将岩心应力应变实验与声波实验相结合,建立了适用于目标区的动、静态模量转换模型,并将其应用于基于横向各向同性模型的致密砂岩地应力测井评价中。应用结果表明该模型与压裂结果一致,能更好地反映实际地层情况。     

横波各向异性分析方法及其在复杂储层中的应用

裂缝和井周的不均衡地应力均可引起地层的横波各向异性。分析井周地层的横波各向异性特征,可以指示地层的裂缝和不均衡地应力信息。从各向异性地层中的横波分裂现象入手,基于波形反演理论,利用正交偶极子阵列声波资料,分析和评价了裂缝性和低孔、低渗储层的横波各向异性,利用计算得到的各向异性参数评价了裂缝性地层中裂缝的发育程度、方位以及低孔、低渗地层的地应力分布状态。利用单极子横波各向异性大小和快、慢弯曲波波形频散曲线关系,分析了引起横波各向异性的原因。结合常规测井资料、岩心及FMI成像资料对分析结果进行了验证和对比,两者吻合得较好。应用结果表明,横波各向异性参数可以有效地评价裂缝的发育程度、走向及有效性,并能准确地确定地应力分布状态和最大水平应力方位。     

VTI各向异性地层偶极横波测井及其应用

油气勘探开发中常利用测井声波(如斯通利波)数据评价慢速地层的横向各向同性(TI)特征,利用偶极弯曲波测量快速地层VTI各向异性。相对于单极斯通利波,快速地层中的偶极弯曲波对VTI各向异性有较高的灵敏度,用以反演地层的VTI各向异性参数,由此计算VTI地层的水平应力大小。将计算结果与由斯通利波得到的结果进行比较表明:在快速VTI地层中,利用新方法得到的地层弹性参数和各向异性大小更加准确,计算得到的水平地应力也更加可靠。     

各向异性快地层最小水平主应力测井计算方法

利用测井资料来准确计算5个独立的刚性系数(C_(11)、C_(33)、C_(44)、C_(66)和C_(13)),以解决横观各向同性快地层最小水平主应力的测井计算难题。通过声速各向异性及黏土含量实验测量,分析并建立了声波各向异性系数与黏土含量的函数关系及不同刚性系数之间的转换关系,在此基础上建立了一套利用测井资料计算各向异性快地层刚性系数及最小水平主应力的方法。实际应用表明,该方法与仅适用于慢地层的基于水平横波速度的计算方法互为补充,可用于评价致密油气储集层岩石力学参数,优选压裂试油层段。     

横向各向同性地层地应力的研究

根据岩石的沉积特点,将地层岩石假设为横向各向同性体,推导了横向各向同性地层地应力的计算式,给出了倾斜地层岩石弹性参数的转换公式和横向各向同性地层破裂压力的计算式及破裂压力的计算实例,并将其与各向同性计算值进行了比较。结果表明,考虑各向异性对地应力的影响,其计算值与地层实际更接近。     

基于偶极横波测井的地层各向异性研究

为确定塔中Ⅰ号断裂坡折构造带裂缝走向和水平主应力方位,利用偶极横波成像测井资料进行奥陶系碳酸盐岩储层各向异性研究.在分析偶极横波测井仪发射与接收信号特征的基础上,研究了横波分裂现象在裂缝性地层和构造应力不均衡地层中的响应特征.综合利用Alford旋转分析法与反演分析法提取了地层快、慢横波的慢度与方位.以此评价地层各向异性.参考FMI成像资料对塔中Ⅰ号断裂坡折构造带部分井奥陶系碳酸盐岩储层的各向异性进行了分析,研究认为快、慢横波在评价由裂缝和构造应力不均衡引起的地层各向异性中具有良好的应用效果.     

弱弹性各向异性和管波

弱各向异性地层中的管波速度能用一个等效各向同性地层的有效切变模量表示。当综合表达沿钻孔轴向的SH波和拟SV波的速度时,能获得一个简单的反演方法来决定与钻孔轴向成某一已知角度倾斜的横向各向同性地层的五种弹性常数中的三种。其次,能从沿钻孔轴向的qp波速度的表达中估算第四种组合弹性模量。本文基于两种各向异性参数相关假设讨论了测定横向各向同性地层所有五种弹性特性的可能性。     

岩石泊松比的测井计算方法研究

岩石泊松比不仅是计算其它岩石力学参数的基础,也是计算地层应力及3个地层压力的重要参数之一.该参数计算的准确与否直接影响到井壁力学稳定性评价的准确性.由于常常缺乏横波时差测井资料,以致不能准确地计算岩石的泊松比.针对这一不足,充分利用川东地区罗家寨构造LJ9井纵波时差、地层密度等常规测井资料,在对横波时差进行构建的基础上来建立岩石泊松比的计算模型.将该方法应用于同一构造LJ2井的泊松比的计算中,结果表明,与利用实测横波时差计算的泊松比相比,误差较小,完全能满足石油工程的需要.