一种水平地应力测量方法及应用技术

本发明专利技术涉及一种水平地应力测量方法及应用，包括以下步骤：进行套筒压裂，在目标地层处使一封隔器充水膨胀产生初始诱导裂缝，作为压裂测试起始点；使用跨式封隔器，使初始诱导裂缝置于上部封隔器和下部封隔器之间，形成测试区间；检查测试区间密封性；进行泄露测试，若流体扩散到地层中，则更改目标地层；进行水力压裂循环，得到测试参数，使用以压力和时间为变量的解释方法得到地应力估计值；基于局部断层机制，使用应力多边形方法，确定所述地应力估计值的水平分量。与现有技术相比，本发明专利技术将套筒压裂与水力压裂循环相结合，实现在逆断层地应力状态下也可以进行测试水平地应力，操作简单，效果显著。效果显著。效果显著。

【技术实现步骤摘要】
一种水平地应力测量方法及应用


[0001]本专利技术属于水压致裂地应力测量
，涉及一种水平地应力测量方法及应用。

技术介绍

[0002]地应力测量对地质构造研究、地震预报和矿山、水利、国防等工程中有关问题的解决具有理论和实际意义。它是地质力学研究的重要内容之一，通过测量发现,最大主应力的方向几乎都是接近水平的。测量水平地应力的大小和方向可以确定地下远场应力分布，对于油田开采，地下储气和注气等项目，在高压下注入流体时，了解原位应力，特别是储层或盖层上覆密封层内的水平地应力，对于选择最大工作压力至关重要。微型水力压裂试验是最常用的钻孔应力测量方法，在循环流体注入或者关闭期间获得的压力响应，从而可以解释诱发裂缝受水利压裂的起始、扩展和闭合过程。压力响应是通过以恒定速率将流体注入两个封隔器之间密封的钻孔区域中所产生的。
[0003]检索中国公开号CN109469479A公开了水压致裂地应力测量系统及方法，包括封隔器、封隔注水管路和压裂注水管路，上封隔器、下封隔器均与测试孔的壁面密封形成两段封隔段，上封隔器、下封隔器之间形成压裂测试段，封隔器上设有封隔器芯管和封隔器封孔注水管，还包括调控连接装置，调控连接装置连接上封隔器，封隔器封孔注水管与外界环境通过调控连接装置通断调节。
[0004]在进行油田开采时，通过现有技术中水力压裂地应力测量方法可以产生垂直裂缝进而测试水平应力，但是在逆断层地应力状态下，垂直地应力小于水平地应力，采用该现有技术水力压裂诱导产生的裂缝必定为水平裂缝，因此不能测试到水平应力。/>
技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种地应力测量方法及应用，以克服由于在逆断层地应力状态下产生水平裂缝导致不能测试到水平地应力的问题。
[0006]本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：
[0007]一种水平地应力测量方法，包括以下步骤：
[0008]步骤S1、进行套筒压裂，在目标地层处使一封隔器充水膨胀产生初始诱导裂缝，作为压裂测试起始点；
[0009]步骤S2、使用跨式封隔器，使初始诱导裂缝置于上部封隔器和下部封隔器之间，形成测试区间；
[0010]步骤S3、检查测试区间密封性；
[0011]步骤S4、进行泄露测试，若流体扩散到地层中，则更改目标地层，返回步骤S1；
[0012]步骤S5、进行水力压裂循环，得到测试参数，使用以压力和时间为变量的解释方法得到地应力估计值；
[0013]步骤S6、基于局部断层机制，使用应力多边形方法，确定所述地应力估计值的水平
分量。
[0014]进一步地，所述的初始诱导裂缝为不连续性垂直裂缝。
[0015]进一步地，所述的检查测试区间密封性包括：
[0016]步骤S301、使上部封隔器和下部封隔器充水膨胀，直至测试区间内压力开始上升；
[0017]步骤S302、观察随后的压力下降以检查测试区间的密封性。
[0018]进一步地，所述的泄露测试为以恒定的流速向井筒中的测试区间注入流体，将井筒加压至使地层破裂的压力的临界值。
[0019]进一步地，所述的水力压裂循环包括：
[0020]步骤S501、以恒定的流速向井筒中的测试区间注入流体，从所述的压裂测试起始点延伸裂缝，直至压力稳定；
[0021]步骤S502、停止注入，使压力衰减到确保裂缝闭合的压力水平，返回步骤S501，直至达到设定周期；
[0022]在水力压裂循环的过程中，监测诱发裂缝的起裂、扩展、闭合和重新起裂。
[0023]进一步地，所述的设定周期为2～5个。
[0024]进一步地，所述的测试参数包括破裂压力、传播压力、瞬时关井压力、关闭压力、重新打开压力和回弹压力。
[0025]进一步地，所述的解释方法为：以压力和时间为变量做出图像，图像中曲线的拐点作为最小地应力。
[0026]进一步地，所述的应力多边形方法为使用安德森应力和断层分类系统估计在任何给定深度和孔隙压力下可能的应力状态范围。
[0027]一种岩石稳定性的确定方法，通过使用所述的水平地应力测量方法，测量目标区域的地应力，根据地应力值对照岩石质量等级，进而实现确定岩石的稳定性。
[0028]与现有技术相比，本专利技术具有以下特点：
[0029]1.本专利技术使封隔器充水膨胀，在逆断层地应力状态和非逆断层地应力状态下，诱导产生的均为竖直方向裂缝，根据竖直方向裂缝可以测出水平地应力，与现有技术相比，实现在逆断层地应力状态下也可以进行测试水平地应力，操作简单。
[0030]3.本专利技术参考了应力多边形和局部断层机制，根据项目场地地质背景条件进行分析，实现了相对精确地确定水平地应力。
附图说明
[0031]图1为本专利技术方法流程示意图；
[0032]图2为本专利技术封隔器布置示意图；
[0033]图3为本专利技术实施例提供的试点项目水力压裂循环阶段完整的封隔器充水压力时间记录；
[0034]图4为本专利技术实施例提供的试点项目所记录的在某一深度地层进行水力压裂循环测试的压力历史；
[0035]图5为本专利技术实施例提供的试点项目在试验段某一深度处的应力多边形图。
[0036]图中标记说明：
[0037]1—上、下封隔器充水、2—泄露测试、3—压降、4—第一次循环、5—第一次下降、
6—返排、7—第二次循环、8—第二次下降、9—返排、10—封隔器放气、11—垂直井壁的裂缝、12—上封隔器、13—测试区间、14—下封隔器、15—水力扩展的裂缝。
具体实施方式
[0038]下面结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细说明。本实施例以本专利技术技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本专利技术的保护范围不限于下述的实施例。
[0039]实施例1
[0040]本专利技术提供了一种水平地应力测量方法，见图1，包括以下步骤：
[0041]步骤S1、进行套筒压裂，在目标地层处放置一跨式封隔器，使上部封隔器充水膨胀产生初始诱导裂缝，目的是为了在井壁上产生一系列不连续性裂缝，作为压裂测试起始点，见图2；
[0042]其中，跨式封隔器允许套筒压裂和水力压裂循环过程按照测试间隔或深度进行，所述初始诱导裂缝为不连续性垂直裂缝。
[0043]在常规条件下，水平地应力小于垂直地应力，水力压裂过程中产生的裂缝会垂直于最小主应力的方向，即诱导裂缝为垂直裂缝，这时可以通过水力压裂方法测得水平地应力。但是，在逆断层地应力状态下，垂直地应力小于水平地应力，水力压裂诱导产生的裂缝必定为水平裂缝，此时采用常规水力压裂方法根本不能进行水平地应力的测试。本专利中套筒压裂阶段可以确保产生的诱导裂缝为垂直方向，从而进行逆断层地应力状态下的水平地应力测试。使用水力压裂技术进行地应力测试的首要目标是创建裂缝，以提供尽可能接近最小原位应力的闭合应力估计值。在多个测试阶段中，当裂缝打开或关闭时，通过检查与裂缝导流能力突然变化本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种水平地应力测量方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1、进行套筒压裂，在目标地层处使一封隔器充水膨胀产生初始诱导裂缝，作为压裂测试起始点；步骤S2、使用跨式封隔器，使初始诱导裂缝置于上部封隔器和下部封隔器之间，形成测试区间；步骤S3、检查测试区间密封性；步骤S4、进行泄露测试，若流体扩散到地层中，则更改目标地层，返回步骤S1；步骤S5、进行水力压裂循环，得到测试参数，使用以压力和时间为变量的解释方法得到地应力估计值；步骤S6、基于局部断层机制，使用应力多边形方法，确定所述地应力估计值的水平分量。2.根据权利要求1所述的一种水平地应力测量方法，其特征在于，所述的初始诱导裂缝为不连续性垂直裂缝。3.根据权利要求1所述的一种水平地应力测量方法，其特征在于，所述的检查测试区间密封性包括：步骤S301、使上部封隔器和下部封隔器充水膨胀，直至测试区间内压力开始上升；步骤S302、观察随后的压力下降以检查测试区间的密封性。4.根据权利要求1所述的一种水平地应力测量方法，其特征在于，所述的泄露测试为以恒定的流速向井筒中的测试区间注入流体，将井筒加压至使地层破裂的压力的临界值。5.根据权利要求1所述的一种水平地应力测量...

【专利技术属性】
技术研发人员：张丰收，崔力，安孟可，徐斌，赵峦啸，汤继周，
申请(专利权)人：成都合信恒泰工程技术有限公司，
类型：发明
国别省市：