正交各向异性页岩地层地应力精细评价方法OA

针对正交各向异性地应力评价方法缺乏的问题,研究通过考虑岩石的正交各向异性(ORT)特征,开发了一种完备的页岩地层原位应力评估方法。该方法首先建立了各向异性岩石的动-静态力学参数转换关系;在此基础上,基于有效应力与应变的关系,推导出Biot系数的通解表达式,给出不同情况下的具体解;同时构建基于测井资料的ORT页岩岩石物理模型,获得用于计算ORT弹性参数和Biot系数的刚度矩阵,实现从各向异性的广义胡克定律出发推导出正交各向异性地层地应力的完整解析表达式。该方法在x1井的应用表明,ORT页岩地层水平向和垂向岩石弹性参数的显著差异,通过按方向建立的动-静态转换模型提高了静态岩石弹性参数的转换精度;垂直于层理面内的有效应力系数(Biot系数)α_(11)明显小于α_(33),平均相对差异达13.4%;而在平行于层理面内,α_(11)和α_(22)的差异相对较小,Biot系数的各向异性特征显著。ORT模型不仅提供了详细的应力剖面,清晰反映了因黏土含量变化引起的应力“V”形波动,而且预测的最小和最大水平主应力误差分别低至1.9%和4.0%,优于传统横观各向同性(VTI)模型的5.8%、5.2%和各向同性(ISO)模型的8.2%、10.9%。ORT地应力评估方法提供了更准确、详细的页岩地层原位应力评价方法,这对钻井液密度窗口精细设计、压裂参数工艺制定以及压裂后的闷井时间的确定具有重要意义。