地应力测试及剖面建立的方法研究

论文摘要

地应力是油气田勘探开发、油气井工程设计和施工的重要基础资料之一。本文对地应力测试方法及剖面建立的有限元法进行了深入研究。针对目前的室内地应力测量时普遍存在的实验难度大的难题,首次利用岩心波速各向异性特性,在差应变分析法的基础上,建立了简易可行的室内地应力测量组合测量方法,即主方向差应变法,该方法在保证测量精度前提下,降低了实验难度,从而使实验简易可行。与此同时,基于目前地应力剖面有限元模拟研究的现状,探讨了断层介质力学模型,解决了有限元法无法用于岩体这种不连续介质的问题;并结合数学最优化理论,提出了一套有限元约束优化反演方法,该方法提高了整个模拟工作的精度和效率。采用此方法,对大庆油田A区块地应力场分布进行了实例研究,得到了该区块地应力的分布剖面。研究结果表明断层对其附近地应力分布有着重要影响,文中对影响规律进行了总结。本文最后,以A区块为例,从裂缝分布预测、套损防治、压裂改造方案制定和注水井网布置等方面简单讨论了地应力在油田开发中的应用。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 第1章 前言
• 1.1 研究目标及意义
• 1.2 地应力的研究现状
• 1.3 地应力的研究方法
• 1.4 存在的主要问题
• 1.5 论文研究方法和内容
• 第2章 地应力室内实验研究
• 2.1 实验研究方法分类
• 2.2 岩石物理力学性质实验
• 2.3 波速各向异性法
• 2.4 差应变分析法
• 2.5 主方向差应变分析法
• 第3章 有限元约束优化反演方法
• 3.1 概述
• 3.2 有限单元法基本原理
• 3.3 地质模型的建立
• 3.4 模型的单元划分
• 3.5 岩石力学参数的选取
• 3.6 断层介质力学模型
• 3.6.1 断层连续介质模型
• 3.6.2 断层非连续介质模型
• 3.7 边界条件的确定
• 3.8 有限元约束优化反演法
• 第4章 有限元约束优化反演法的现场应用
• 4.1 大庆油田区块 A 地质特征
• 4.2 区块A 地应力的室内实验研究
• 4.3 区块A 地应力场有限元约束优化反演研究
• 4.3.1 地质模型的建立
• 4.3.2 数学模型的建立
• 4.3.3 岩石力学参数的确定
• 4.3.4 地应力场有限元约束优化反演
• 4.3.5 区块A 地应力场模拟结果分析
• 第5章 地应力在油田开发中的应用
• 5.1 裂缝分布预测
• 5.1.1 裂缝分布的控制因素
• 5.1.2 裂缝分布定量预测方法
• 5.1.3 区块A 的裂缝分布定量预测
• 5.2 套管损坏问题
• 5.3 压裂方案设计
• 5.4 注采井网布置
• 第6章 结论
• 主要符号表
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历、在学期间的研究成果