第6章 岩石力学在油气田开发工程中的应用.pptVIP

近年来, 岩石力学在石油开发领域的应用解决油气藏开发中复杂技术问题的同时,也促进了与油气开发相关的岩石力学的飞速发展。目前岩石力学不仅在降低钻采事故、进行油藏工程研究、制定合理可行的开发方案、提高油气采收率、防止储层破坏和延长油气经济开采年限等领域得到了广泛应用,而且已形成了固定的发展和研究方向。本章研究内容有以下几个方面： 水平井最优产能方位的选择 地应力场状态下注采井网模型选择 低渗透油田开发方案的设计原则 岩石力学在开发中的研究领域 1 6.1 地应力方向与水平井最优产能方位的选择 1 6.2 地应力场状态下注采井网模型的选择 6.4 岩石力学在套损机理研究中的应用 3 2 6.3 地应力场状态下低渗透油田开发方案的设计原则 4 6.1 地应力方向与水平井最优产能方位的选择 （1）天然裂缝性油藏水平井的量优产能方位应平行子最小水平主应力方向。 （2）基质低渗透性薄储层的水平井最优产能方位应平行于最小水平主应力方向。 （3）基质低渗透性厚储层油藏的水平井最优产能方位应平行最大水平主应力方向 。 （4）基质高渗透性厚储属油藏的水平井量优产能方位应平行于最小水平主应力方向 不同地应力场中井壁稳定规律分析 1.垂向应力为最大主应力（ σv＞σH＞σh ） σv，σH，σh——分别为垂直应力，水平最大主应力，水平最小主应力。 θ—井眼轨迹轴线与最大主应力夹角，可理解为方位角。 σH σh 大斜度井，水平井轨迹应垂直于最大主应力，坍塌压力最小，井眼稳定。 垂向应力为最大主应力时，大斜度井（井斜角大于45°），水平井最优钻井方向为垂直于最大水平主应力方向，沿此方向钻进，地层最不易坍塌。 θ θ=90° 以下为砂岩、石灰岩、自云岩、页岩、角闪岩5种岩石模拟井眼的破坏实验得出的结论： 不同地应力场中井壁稳定规律分析 2.垂向应力为中间主应力（ σH＞σv＞σh ） σv，σH，σh——分别为垂直应力，水平最大主应力，水平最小主应力。 θ—井眼轨迹轴线与最大主应力夹角，可理解为方位角。 σH σh 大斜度井，水平井轨迹应与最大主应力成30~45°，坍塌压力最小，井眼稳定。 垂向应力为中间应力时，θ大于60°时，坍塌压力随井斜角的变化较小。故垂向应力为中间主应力时，大斜度井的最优钻井方向为与最大水平主应力方向 θ=30~45° θ=30~45° 不同地应力场中井壁稳定规律分析 3.垂向应力为最小主应力（ σH＞σh ＞σv ） σv，σH，σh——分别为垂直应力，水平最大主应力，水平最小主应力。 θ—井眼轨迹轴线与最大主应力夹角，可理解为方位角。 σH σh 大斜度井，水平井轨迹应与最大主应力平行，坍塌压力最小，井眼稳定。 θ大于60°时坍塌压力随井斜角的增大而略微增大。故垂向应力为最小主应力时，大斜度井，水平井轨迹最优钻井方向为平行于最大水平主应力方向。 θ=0° θ=0° 某油田岩样进行岩石力学试验结论 该地区的原地应力状态为σH＞σv＞σh，水平最大地应力接近垂向地应力。 由图1可以看出，随着井斜角的增加，坍塌压力减小，说明地层的稳定性变好，适合打斜井和水平井。 由图2当井斜方位与最大水平主应力方位的夹角接近60°时，坍塌压力最小，沿此方位钻进地层最不易坍塌。 垂向应力为中间应力时可通过计算得出井眼轨迹方向应与最大水平主应力成30~60°角，具体角度数值通过油田岩心室内试验得出。 6.2地应力场状态下注采井网模型的选择 6.2.1五点法、七点法和反九点法面积井网开发效果 五点法井网开发油田，注水井排与最大渗透率方向，即最大主应力方向夹角为０度情况下，见水时间为14.55年，波及系数为0.629；当最大渗透率方向与注水井夹角为22.5度时，最早见水时间为12.18年，波及系数为0.526；当最大渗透率方向与注水井排夹角为45度时，见水时间为11.56年．波及系数为0.5左右。因此，当注水井排与最大渗透率方向，即最大主应力方向夹角为０度情况下，开发效果最好，见水时间晚，波及系数高。 七点法面积井网，当注水井排与最大渗透率方向夹角为０度时，见水时间为11.35年，波及系数为0.564；当注水井排与最大水平主应力方向夹角为22.5度时，见水时间为10.37年，波及系数为0.516；当注水井排与最大水平主应力方向夹角为45度时，见水时间为10.55年，波及系数为0.525，因此，采用七点法面积井网开发时，当注水井排与最大水平主应力方向夹角为0度时效果最佳，夹角为22.5度时，效果最差。 反九点法面积井网，注水井排与最大渗透率方向在夹角为45度时开发效果最佳，在夹角为0度时最差。 效果对比 井网 注水井排与最大水平 主应力方向的夹角 波及系数 见水时间 最