收稿日期: 2023-09-04
修回日期: 2023-11-03
网络出版日期: 2023-11-20
基金资助
国家自然科学基金项目(42302167);陕西省自然科学基础研究计划项目(2023-JC-QN-0355)
Comprehensive Evaluation of Geo-Stress in Tight Oil Sandstone Under Constraints of Dynamic-Static Geomechanical Methods
Received date: 2023-09-04
Revised date: 2023-11-03
Online published: 2023-11-20
Supported by
the National Natural Science Foundation of China(42302167);Shaanxi Province Natural Science Basic Research Program(2023-JC-QN-0355)
地应力是地下岩石重要的地质力学属性，对其大小及方向的准确评估对于致密油储层增产方案设计具有重要意义。以致密油砂岩储层为例，系统开展了岩石力学、差应变、水力压裂及微地震监测约束下的地应力大小和方向的综合评价。结果表明，三方向主应力均为埋深的函数。压裂为张性破裂且受水平最小主应力的直接影响，因此，破裂压力与水平最小主应力之间有良好的正相关性；破裂压力与水平最大主应力之间无直接联系，主要受岩石强度影响，能反映泊松比性质，因此，具有高破裂压力岩石的水平最大主应力可能相对偏低。基于井壁崩落法、钻井诱导缝法、震源机制分析及微地震监测确定了目的层现今地应力方向为NE45°~NE60°。天然裂缝的存在会导致局部人工缝扩展方向发生偏转，压裂缝的扩展主要受天然缝的分布及开启性影响；进而，水力缝缝高与半缝长呈负相关性，即天然裂缝开启性对控制水力缝缝高有一定影响。成果可以为强非均质性致密油储层压裂效果评估提供科学指导。
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Geostress is an important geomechanical property of underground rock, and an accurate evaluation of its magnitude and direction is important for the stimulation scheme design of tight oil reservoirs. In this study, taking a tight oil sandstone reservoir as an example, a comprehensive evaluation of the magnitude and direction of geostress under the constraints of rock mechanics, differential strain, hydraulic fracturing, and microseismic monitoring was systematically performed. The results showed that the three principal stresses are functions of the burial depth. Fracturing is a tensile fracture that is directly affected by the horizontal minimum principal stress; thus, a good positive correlation exists between the fracture pressure and the horizontal minimum principal stress. No direct relationship exists between the rupture pressure and the maximum horizontal principal stress, which is primarily affected by the rock strength and reflects Poisson’s ratio. Therefore, the maximum horizontal principal stress of rocks with high rupture pressures may be relatively low. Based on the well-wall caving method, drilling-induced fracture method, focal mechanism analysis, and microseismic monitoring; the present crustal stress direction of the target layer was determined to range NE45°~NE60°. The existence of natural fractures leads to a deflection in the expansion direction of local artificial fractures, and the expansion of pressure fractures is primarily affected by the distribution and opening of natural fractures. Furthermore, the hydraulic fracture height and half-fracture length showed a negative correlation, and the natural fracture opening influenced the hydraulic fracture height. This study provides scientific guidance for evaluating fracturing effects in highly heterogeneous tight oil reservoirs.
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