不同地质时期地应力场演化过程研究

论文摘要

地应力研究在油气田勘探开发过程中占有重要地位。本文对松辽盆地北部古中央隆起带进行了不同地质时期地应力场演化过程研究。根据前人的研究成果,本文充分利用古中央隆起带关键层位界面的三维地震资料和地质资料,总结了古中央隆起带的构造特征,通过构造发育史剖面图再现了古中央隆起带的演化过程。与此同时,对古中央隆起带的钻井岩心进行地应力室内实验,得出古中央隆起带中典型层位的力学性质（弹性模量、泊松比等）及关键井位的地应力大小和方向,为数值模拟提供依据。在此基础上,采用薄板弯曲模型趋势面法和三维有限元法模拟了三个地质时期关键层位的地应力场,分别为现今时期登娄库组底面和泉头组底面,营城组沉积末期营城组底面和沙河子组沉积末期沙河子组底面,得出中央隆起构造是影响该区总体地应力场分布的主要因素,但是断层则对局部地区应力场的大小和方向有较大影响,总结并对比了两种模拟方法的优缺点。通过两种方法模拟结果与实测值的比较,分析得出现今时期的模拟应力场与实际地层应力场基本吻合,并推断出模拟的古地质时期应力场也与真实的古构造应力场吻合。最后,本文基于三维有限元法模拟得到的应力场分布规律,根据格里菲斯和库仑-纳维破裂准则对古中央隆起带的裂缝发育进行了定量预测,结果表明断层（断裂作用）对裂缝发育具有重要影响。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 前言
• 1.1 论文研究的目的及意义
• 1.2 地应力研究现状
• 1.3 地应力研究方法
• 1.4 地应力研究存在的问题
• 1.5 论文的研究思路和工作内容
• 第二章 古中央隆起带的区域概况及构造演化史分析
• 2.1 研究区构造背景
• 2.2 研究区地质特征
• 2.2.1 构造～地层组合
• 2.2.2 深层区域地层
• 2.2.3 生储盖组合
• 2.3 古中央隆起带的构造特征
• 2.3.1 总体构造形态
• 2.3.2 古中央隆起带断裂特征
• 2.4 构造发育史分析
• 2.4.1 构造发育史剖面的制作
• 2.4.2 构造演化史分析
• 第三章 地应力室内实验研究
• 3.1 实验研究方法分类
• 3.2 岩石物理力学性质实验
• 3.3 差应变分析法
• 3.3.1 实验原理
• 3.3.2 实验设备
• 3.3.3 实验岩样制备及方法
• 3.3.4 实验结果分析
• 第四章 求解构造应力场的薄板弯曲趋势面法
• 4.1 构造应力场基本原理
• 4.1.1 地质构造与水平地应力之间的关系
• 4.1.2 构造运动与裂缝系发育的关系
• 4.2 薄板弯曲模型趋势面分析法基本原理
• 4.3 古中央隆起带构造应力场模拟
• 4.3.1 现今时期登娄库组底面构造应力场模拟
• 4.3.2 现今时期泉头组底面构造应力场模拟
• 4.3.3 营城组沉积末期营城组底面构造应力场模拟
• 4.3.4 沙河子沉积末期沙河子组底面构造应力场模拟
• 4.3.5 构造应力场分布特征
• 4.4 薄板弯曲模型趋势面法的优缺点
• 4.4.1 薄板弯曲模型趋势面法的优点
• 4.4.2 薄板弯曲模型趋势面法的缺点
• 第五章 三维地应力场数值模拟研究
• 5.1 地应力场模拟方法简介
• 5.1.1 有限单元法基本原理
• 5.1.2 有限元软件ANSYS简介
• 5.2 古中央隆起带三维地应力场有限元研究
• 5.2.1 地质模型的建立
• 5.2.2 有限元分析数学模型的建立
• 5.2.3 岩石力学参数的选取
• 5.2.4 古中央隆起带三维地应力场优化反演
• 5.3 古中央隆起带的三维地应力场模拟分析
• 5.3.1 现今时期地应力分布特征
• 5.3.2 营城组沉积末期地应力分布特征
• 5.3.3 沙河子组沉积末期地应力分布特征
• 5.4 三维有限元法与薄板弯曲趋势面法的比较
• 第六章 古中央隆起带裂缝发育预测
• 6.1 裂缝分布预测
• 6.1.1 裂缝分布的控制因素
• 6.1.2 裂缝分布定量预测方法
• 6.2 古中央隆起带的裂缝分布定量预测
• 6.2.1 张裂缝分布
• 6.2.2 剪裂缝分布
• 结论
• 参考文献
• 致谢