根据北美多个盆地页岩气开发的经验,由于应力状态不同,压裂后岩石破裂程度也不同。当水平闭合应力较小时,压裂的网状裂缝发育,当水平闭合应力比较大时,压裂的定向排列裂缝发育。因此为了能够最高效的利用压裂能量,最佳的射孔位置是在水平闭合压力较小的位置,而不是水平闭合压力较大的位置(Yan等,2012)[41]。
通过研究表明,λρ与页岩气的产量密切相关,原因是λ能够反映地下应力场的分布。因此可以通过AVO 反演分析地下应力场的变化,从而预测有利的压裂区域。如果想利用AVO 反演结果来预测最小闭合压力的空间分布,就要将弹性性质项、孔隙压力和构造运动项与介质的拉梅常数建立一定的联系。利用这种联系进行过渡,从而通过拉梅常数能够直接反映储层的最小闭合应力分布。
图2—16 页岩气网络压裂非平面裂缝多个闭合点的情形(www.xing528.com)
Perez(2011)[42]详细地讨论了拉梅常数对有效闭合应力的影响、孔隙压力对有效闭合应力的影响和构造运动对有效闭合应力的影响,并将这种关系转换到了λρ-μρ域,用来研究λρ、μρ与岩石的弹性性质项、孔隙压力和构造运动项之间的关系。通过综合分析得出了以下结论:(1)低λμ值对应较小的最小闭合应力;(2)低λρ值意味着较高的孔隙压力,从而预示较小的最小闭合应力;(3)高μρ值和低λρ值的方向对应于裂缝走向垂直的方向,因而预示着较小的最小闭合应力。在井约束条件下,可以对它们之间的关系进行控制和校正。因此,利用以上的结论就可以对AVO反演结果进行直接解释,从而预测最小闭合应力的空间分布。通过综合脆性预测结果和最小闭合应力的预测结果,从而能更好地圈定有利的压裂区域(Goodway,2010)[43]。
如图2—17所示,显示了最小闭合应力的空间分布预测结果,图中冷色表示闭合应力较小的区域,暖色表示闭合应力较大的区域,而水平井钻井的轨迹一般都远离了暖色区域,故进行应力预测具有一定的可行性。
图2—17 最小闭合压力的空间预测分布(据Monk等,2011)[44]
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