渤南油田三区构造应力场研究与应用
(中石化胜利油田股份有限公司,山东东营257000)
摘 要：文章介绍了研究构造应力场的几种常用方法:声发射套管测定、岩心测试、井壁崩落、构造分析以及示踪剂法,并获得了渤南油田三区的现代构造应力场方向和大小及天然裂缝的发育方向。根据构造应力场研究结果开展的周期性注水试验,取得了较好的经济效益。研究结果对其它高含水期低渗透油田的开发具有一定的借鉴意义。
关键词：低渗透油田；构造应力场；研究；应用；声发射；天然裂缝；压裂缝；注水试验；渤南油田
中图分类号：TE122.3， 文献标识码：A
前言
地壳中存在的应力为地应力，它由上覆岩体引起的静岩压力和与构造运动有关的构造应力组成。在空间上分为垂向主应力和水平最大主应力及水平最小主应力，垂向主应力是由静岩压力所引起的，而两个水平主应力则是由构造运动引起的，因而人们常把地应力称为构造应力。从活动的地质时期划分：新第三纪以前的构造应力场称为古构造应力场，新第三纪以来的构造应力场称为现代构造应力场。
水力压裂裂缝的延伸方向和扩展情况往往受现代构造应力场的控制(1,即裂缝的延伸方向垂直于地层中最小主应力方向。在胜利油田低渗透区块的垂向主应力为最大或中间主应力，所以水力压裂产生的裂缝均为垂直裂缝并沿水平最大主应力方向延伸。另外天然裂缝也在低渗透油田中广泛发育,并随着油层压力的降低而闭合，也会随着油层压力的升高而重新开启，由于天然裂缝的渗透率远大于原岩的渗透率，这将给油田注水带来很大困难，会造成水窜、含水上升快、油井暴性水淹等。因此，只有对研究区块进行系统的构造应力场研究(不仅研究现代构造应力场的方向和大小，而且研究古构造应力场的方向即天然裂缝的方向)，才能合理调整注采井网，提高注水驱油效率和最终采收率，使低渗透油田的开发取得较好的经济效益。
1渤南油田三区现代构造应力场研究
1.1声发射套管测定法
水力压裂的破裂机制为张性破裂，即：注入到地层中压裂液的压力必须克服地层中水平最小主应力和岩石的抗张强度时，地层才能破裂产生一段裂缝，而后压裂液的压力再次升高，直至破裂地层使裂缝向前延伸。裂缝在延伸过程中，每延伸一步，产生的震动能量以弹性微地震波的形式向四周均匀传播。由于地下存在层理面、节理裂隙液体等许多加速衰减震动波的因素，使得微地震波很难从地层深处直接传播到地表。但遇到油层套管时，套管则把弹性波均匀地传播到井口，因此压裂时，在压裂井周围3口监测井的井口套管上装上高精度的检被器，接收经套管传播来的震动信号，经前置放大后进入接收处理系统进行时差处理。因监测井到压裂井的距离为已知，故利用三圆相交定位方法就可确定震源点的位置，将所有震源点进行组合就可得到压裂裂缝的延伸方向和长度。
