复杂泥页岩地层地应力的确定方法研究
第25卷 第11期
岩石力学与工程学报 V ol.25 No.11
2006年11月 Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering Nov.，2006
收稿日期：2005–11–28；修回日期：2006–01–09
基金项目：国家自然科学基金资助项目(50304010，90510005)；中石油“井壁稳定随钻预测理论与方法研究”创新基金项目(05E7015)
作者简介：金 衍(1972–)，男，博士，1994年毕业于石油大学(华东)钻井工程专业，现任副教授，主要从事石油工程方面的教学与研究工作。E-mail ：Jiny@https://www.wendangku.net/doc/294537501.html,
复杂泥页岩地层地应力的确定方法研究
金 衍，陈 勉，郭凯俊，王怀英
(中国石油大学 石油天然气工程学院，北京 102249)
摘要：掌握地层原始地应力状态是有效控制钻井过程中泥页岩地层井壁失稳的前提。在分析水压致裂法、Kaiser 效应法、差应变法和多极子测井方法测量地应力的技术现状的基础上，发现利用单一方法获取复杂泥页岩地层的地应力比较困难，将多种方法组合在一起才能较好地解决问题。如果地层破裂试验层段有钻井岩芯，可通过差应变方法获得主地应力的比值；如果地层破裂试验层段没有钻井岩芯，可通过多极子测井方法得到两个水平主地应力的差值。将两个水平主地应力的相对值代入地层破裂试验的破裂压力计算模型，可分别确定出两个水平主地应力的大小。利用地层破裂试验与差应变试验组合测地应力方法和地层破裂试验与多极子测井组合测得应力的方法，分别较为成功地测试地应力。
关键词：岩石力学；地应力；地层破裂试验；差应变分析；多极子测井
中图分类号：TU 45 文献标识码：A 文章编号：1000–6915(2006)11–2287–05
STUDY ON DETERMINATION METHOD OF IN-SITU STRESS FOR
COMPLEX SILT FORMATIONS
JIN Yan ，CHEN Mian ，GUO Kaijun ，WANG Huaiying
(Faculty of Petroleum Engineering ，China University of Petroleum ，Beijing 102249，China )
Abstract ：In-situ stress is critical to well instability in silt formations during drilling. Based on the analysis of in-situ stress measurement methods such as hydraulic fracturing method ，Kaiser effect method ，differential strain analysis(DSA) method and multi-pole logging method ，it is difficult to acquire in-situ stress of complex silt formations through any method mentioned above. The best way is the combination of the advantages of these methods. Two methods to determine the in-situ stress are presented in this paper. The in-situ stress ratio can be measured by DSA method if there are drilling cores in the fracturing test ，while the in-situ stress difference can be measured by multi-pole logging method if there is no drilling core in the fracturing test. Combined the acquired in-situ stress relative value with the fracture pressure mode for fracturing test ，the horizontal in-situ stress can be determined. These two combined methods ，in which one is the combination of formation fracturing test with DSA method and the other is the combination of formation fracturing test with multi-pole logging method ，are feasible in field application. Key words ：rock mechanics ；in-situ stress ；formation fracturing test ；differential strain analysis(DSA)；multi-pole logging
1 引 言
地层原始地应力状态是控制钻井过程中井壁失
稳的关键因素之一。掌握地层原始地应力状态有利于正确认识和有效评价地下复杂围岩环境，从而达到优质、安全、高效和低成本钻井的目的。
目前深层地应力的测试方法主要有水压致裂法
? 2288 ? 岩石力学与工程学报 2006年(包括小型压裂)、围压下Kaiser效应法、差应变法
和多极子测井方法等。每一种具体的方法都有或多或少的局限性[1～8]：
水压致裂法一般在油层压裂时进行，其解释数据受地层的滤失及油、套管孔眼摩阻及完井方式的影响，并且结果与所研究的泥页岩相关性相差较远，而钻井的地层破裂试验一般只能得到地层的破裂压力，而无从获得地应力。
围压下Kaiser效应法可较好地测试深部地层的地应力，但受钻井取芯工艺或岩芯本身的局限，常常达不到15 cm连续完整的要求，所以试验测试有所限制。该方法结合波速各向异性测试地应力，降低了岩芯连续完整性的要求，但仍需达到10 cm的要求，同时泥页岩的各向异性常常导致波速各向异性而使测试结果具有不可靠性。
差应变法通过室内岩芯试验确定野外三维应力方向及应力值，该方法理论上严格可靠，但要求同时测量9道以上的应变，应变仪不同道之间要有较好的一致性，试验技术难度大，大大降低了岩芯连续完整性的要求，测得的应力方向需与古地磁测试结合才能确定，且测得的应力值为相对大小的地应力。
多极子测井方法是利用交叉偶极子声波仪器测得的横波各向异性计算最大、最小主应力的大小和方向，但是解释模型受弹性波动力学本构模型及材料常数限制，测定难度较大。
由上可知，利用单一的方法获得地层的地应力比较困难，将多种方法结合在一起才能较好地解决问题。对于复杂泥页岩地层，针对有无取芯的情况，本文采用2种方法来确定地应力：(1) 地层破裂试验与差应变分析试验相结合的方法；(2) 地层破裂试验与多极子测井相结合的方法。
2 地层破裂试验与差应变分析试验
结合确定地应力的方法
2.1 地层破裂试验
钻井过程中，固井结束后，一般在套管鞋附近进行地层破裂试验。当井内的钻井液柱所产生的压力升高足以压裂地层，使其原有的裂隙张开、延伸或形成新的裂隙时的井内流体压力称为地层的破裂压力。地层破裂压力的大小和地应力的大小密切相关。根据多孔介质弹性理论，可得岩石产生拉伸破坏时井内泥浆柱压力(即地层破裂压力)为
t
p
H
h
f
3S
P
P+
?
?
=α
σ
σ(1)
式中：
H
σ为水平最大地应力，
h
σ为水平最小地应
力，
p
P为地层孔隙压力，α为有效应力系数，
t
S为
抗拉强度，
f
P为地层破裂压力。
结合上式，只要通过地层破裂试验测得地层的破裂压力、瞬时停泵压力和裂缝重张压力，结合地层孔隙压力，可确定出地层某深处的最大、最小水平主地应力。但是，在钻井过程中，一般在地层破裂后就不进行后续的试验，因此不能确定地应力状态。
如果地层破裂试验层段有岩芯，那么结合差应变分析试验，可较好地确定地应力的大小。将式(1)变换为
M
=
?
H
h
3σ
σ(2) 其中，
t
p
f
S
P
P
M?
+
=α
岩石的抗拉强度可通过巴西试验测试或结合石油测井数据和经验公式获取。
2.2 差应变分析试验确定主应力比值
差应变分析试验在等围压仓中进行。首先从油田现场选取柱状钻井岩芯(直径101mm左右)，然后把圆柱面切取成2个相互垂直的面，这2个面要与圆柱的2个端面相互垂直，这样试件至少有3个彼此正交的平面，然后在每个平面贴1个应变花(由3个应变片组成)，其中2片与棱平行，第3个应变片位于前2个应变片的角平分线上，与前2个应变片的夹角均为45°，如图1所示。
把岩芯密封后，放入围压仓中。每个围压下的应变测试都可以给出9个应变值，这9个应变值足以描述该时刻的应变状态，构成一个应变张量]
[ε：=]
[ε
?
?
?
?
??
?
?
?
?
+
?
+
?
+
?
+
?
+
?
+
?
6
6
4
5
9
7
8
6
4
5
3
2
1
2
9
7
8
2
1
2
1
2/)
(
2/)
(
2/)
(
2/)
(
2/)
(
2/)
(
ε
ε
ε
ε
ε
ε
ε
ε
ε
ε
ε
ε
ε
ε
ε
ε
ε
ε
ε
ε
ε
(3)
在实验室内估算野外应力值，需要确定野外状态的应变值。若确定了应变值，此时的三向主应力之比为
=
v
h
H
σ
σ
σ∶
∶
第25卷 第11期 金 衍等. 复杂泥页岩地层地应力的确定方法研究 ? 2289 ?
图1 差应变分析试验示意图
Fig.1 Sketch of differential strain analysis(DSA) test
++?++)([])1()([H v H v h εεμεμεεμ∶ ])1()([])1(v h H h εμεεμεμ?++?∶
(4) 式中：H ε为水平最大地应力方向应变量，h ε为水平最小地应力方向应变量，v ε为竖向地应力方向应变量，μ为泊松比。
确定野外状态应变值的试验方法如下：(1) 在加工差应变试验试样后余下的柱状钻井岩芯上钻取直径为25 mm 、长度为50 mm 的柱状体，作为波速试验试样，将试样按三轴强度试验的要求放入三轴试验机，等压测试加围压过程的岩石弹性波速，找出测量波速接近野外波速时的围压c p ；(2) 差应力试验中，围压线性加压至主应力比基本不变，采用最小二乘法分别回归出各个通道的应变值和围压的函数关系，将围压值c p 代入回归的关系式，确定出野外状态应变值。
野外波速是试样所处地层的岩石弹性波速，可由石油声波速度测井资料获得。声速测井是对油井深度剖面自下而上连续测量岩石的弹性波速。 2.3 地应力的确定方法
由式(4)可得
n m ∶∶=h H σσ (5)
其中，
H v h )1()(εμεεμ?++=m h H v )1()(εμεεμ?++=n
结合式(2)得
m
n S P P m ??+=
3)
(t p f H ασ (6)
m
n S P P n ??+=
3)
(t p f h ασ (7)
再结合式(4)，即可确定垂向应力v σ。
2.4 试验方法
将岩芯加工成40 mm 左右的2个端面平整的圆柱体，使用金刚石切片机沿平行于圆柱体轴向方向切出2个垂直的平面，形成3个互相垂直的平面；对端面不平的部分使用砂轮机磨平，再使用刚玉砂
布把端面磨平，要求依次使用60～400目刚玉砂布，直至平面光滑平整为止，然后使用丙酮去除平面上的砂粒，使用502瞬间强力胶分别在这3个平面的交点相对贴上3个电阻应变花。试件上数据线采用打印机接口，这样数据采集系统在试件以外的线路就可以在每次试验中都保持固定不变；测试试件上有18条数据线，加上补偿试件上2条数据线，共有20条数据线，10个通道应变。图2所示为本次试验
所加工的试件。试件加工完成后，使用914胶或环氧树脂与聚酰胺树脂混合液密封，防止加压时液压油渗透进入岩芯以及岩芯和应变片的结合面，导致试验失败。
图2 差应变分析试验试样 Fig.2 DSA test sample
图3所示为差应变分析试验装置示意图，主要由数据采集系统、MTS816岩石试验系统、围压泵、围压缸和高压氮气源等组成。首先把岩样放于试验围压缸中，通过打印机接口与数据采集系统连接，分别把每条动态电阻应变仪通道调零，同时启动数据记录计算机并运行采集程序；然后使用围压泵向围压缸中充填液压油，当围压缸充满以后，关闭围压泵，把围压缸与MTS816岩石试验系统的伺服增压器连接，采用MTS 伺服增压器进行增压，这
单位：cm
? 2290 ? 岩石力学与工程学报 2006年
图3 差应变分析试验装置示意图 Fig.3 Installation of DSA test
样就可以很好地控制加压，实现线性加载与线性卸载。试验完毕后，关闭数据采集程序，使用高压氮气源排出围压缸中的液压油，继续进行下一次试验。 2.5 应用实例
试验岩芯为油田3 609.5 m 处的砂泥岩，岩石的泊松比为0.30，抗拉强度为4.24 MPa ，弹性模量为39 500 MPa 。地层破裂试验压力–时间曲线见图4，
破裂压力为89.55 MPa ，地层孔隙压力为38.01 MPa ，有效应力系数为0.93，钻井液密度为1.24 g/cm 3。通过等压条件下测试增加围压过程的岩石弹性波速变化，找出了测量波速接近野外波速时的围压为46.86 MPa 。
图4 地层破裂试验压力–时间曲线
Fig.4 Pressure-time curve of formation fracturing test
差应力试验中，围压线性加压至主应力比基本不变，采用最小二乘法分别回归出各个通道的应变值(见图5)和围压的函数关系，将围压值46.86 MPa 代入回归的关系式中，计算出主应变，再计算出应
力比值为27.100.121.1v h H ∶∶∶∶
=σσσ。结合式(6)和(7)可得3个地应力主值分别为56.81H =σ MPa ，
41.67h =σ MPa ，62.85v =σ MPa 。
图5 各个通道应变随围压变化图
Fig.5 Strain of each channel vs. confining pressure
3 地层破裂试验与多极子测井相结
合的方法
J. E. White [9]在1967年首先提出在井中可以直
接激发横波或弯曲波，并于1971年提出了可能的横波速度测井仪。弯曲波的实现为研究地应力的大小和方向提供了一个有力的工具，该理论主要由两部分组成：(1) 受地应力作用地层的声场是两个变形的叠加，一个是地应力引起的静变形，另一个是声波的扰动引起的非常小的形变；(2) 偶极子理论，即偶极子声波测井获得的岩石声波各向异性，根据井壁围岩应力集中对弯曲波的影响可反算地应力的相对大小，并确定地应力的方向。B. K. Sinha 等[10
，11]
在研究井孔附近应力集中对弯曲波方位各向
异性影响的基础上，建立了计算水平方向2个主应力差值的关系模型：
66
456
2
13212
0h H 1)(c c V V +?=
?ρσσ (8)
式中：12V 和13V 分别为快横波、慢横波速度；0ρ为地层体积密度；66c 为剪切模量；456c 为地层的三阶非线性弹性参数。这3个参数取静水压力下的地层为参考状态，可根据密度测井、全波声波测井确定。
式(8)可变换为
l =?h H σσ (9)
结合式(2)，则有
??
?
?
+=
+=
223h H M l M l σσ (10) 时间/s
压力/M P a
围压/MPa
应变值/10
－6
ch6 ch7 ch8 ch9
ch1
ch2ch3ch4ch5
第25卷 第11期 金 衍等. 复杂泥页岩地层地应力的确定方法研究 ? 2291 ?
由 3 609.5 m 处的偶极声波测井可以得到：
5.20=ρ g/cm 3，=12V 1 490 m/s ，=13V 2 588 m/s ，
×?=65456c 104 MPa ，×=1.866c 103 MPa ，从而得
=l 1.11；根据式(9)可得1.11h H =?σσ MPa ；再根据式(2)可得水平最大、最小地应力分别为：=H σ
99.76MPa ，=h σ65.89 MPa 。
4 结 论
目前深层地应力的测试方法主要有水压致裂法
(包括小型压裂)、Kaiser 效应法、差应变法和多极子测井方法等，每一种具体的方法都有或多或少的局限性，利用单一的方法获得地层的地应力比较困难，将多种方法结合在一起才能较好地解决问题。对于复杂泥页岩地层，针对有无取芯的情况，采用地层破裂试验与差应变相结合的方法和地层破裂试验与多极子测井相结合的方法，可成功测试地应力。 参考文献(References)：
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地应力平衡的一个简单例子.
地应力平衡方法 熊志勇陈功奇 第一部分地应力平衡方法简介 地应力平衡有三种方法: (1 *initial conditions,type=stress,input=FileName.csv(或 inp 该方法中的文件 FILENAME.INP 获取方法为 :首先将已知边界条件施加到模型上进行正演计算 , 然后一般是将计算得到的每个单元的应力外插到形心点处并导出6个应力分量 (也可以导出积分点处的应力分量 , 视要求平衡的精确程度而定。其所采用的几何模型可以考虑地表起伏不平的情况以及岩土材料极其不均匀的情况 , 适用范围广。但由于外插的应力有一定误差 , 因此采用弹塑性本构模型时 , 可能会导致某些点的高斯点应力位于屈服面以外 , 当大面积的高斯点上的应力超出屈服面之后 , 应力转移要通过大量的迭代才能完成 , 而且有可能出现解不收敛的情况。在仅考虑自重情况下只能考虑受泊松比的影响带来的侧压力系数效应 , 因此平衡后的效果不一定很理想 , 但无疑其适用性很强。 (2 *initial conditions,type=stress,geostatic 该方法需给出不同材料区域的最高点和最低点的自重应力及其相应坐标。所采用的几何模型一般较规则 , 表面大致水平 , 地应力平衡的好坏一般只受岩体密度的影响 , 无论采用弹性或弹塑性本构模型都能很好的达到平衡 , 可以不必局限于仅受泊松比的影响 , 能够通过考虑水平两个方向的侧压力系数值来施加初始应力场。计算速度快 , 收敛性好。缺点就是不能够很好平衡具有起伏表面的几何模型 , 需知道平整后模型的上覆岩体自重。 (3 *initial conditions,type=stress,geostatic,user
地应力平衡方法
方法1 1）建立模型，材料，分析步（GEOSTATIC）。 2）施加荷载，LOAD，选择施加重力GRAVITY，在你想施加重力的方向输入数值9.8。 3）在JOB中提交分析。 4）按以下步骤,Report---Report Field Output---选中S11,S22,S33,S12,S13,S23---Name:cc.inp。Write中只选择Field Output。 5）修改cc.inp，用excel，打开（分隔符，Tap键、空格键、逗号） 6）删除都是1的那列。在1,2,3,4等的前面加上（part instance）的name和小数点。 7）另存为，文件类型设置为CSV。 8）用文字编辑软件删除小数点后面的逗号。 9）最后变为 soil-1.1,S11,S22,S33,S12,S13,S23 10)另存为cc.dat 11)在Edit keywords中材料属性后面加上 *initial conditions,type=stress,input=cc.dat 12）重新提交JOB，OK 方法2 1）地表水平、土体材料在水平方向相同，可应用这种简单方法。 2）在Edit keywords中材料属性后面加上。 *initial conditions,type=stress,geostatic set-1,0.0,5,-392e3,-5,0.9 3）单元集名称、应力竖向分力第一个值、对应垂直坐标、应力竖向分力第二个值、对应垂直坐标、侧压力系数。 4）水平地应力通过竖向应力乘以侧压力系数得到。 补充 6.10及6.11可以实现自动地应力平衡 自动地应力平衡是新版本最为关注的新功能之一，因为它省去了计算自重应力以及生成相应初应力文件和导入的麻烦。在地应力步中选择自动增量步就能使用自动地应力平衡功能，还能指定允许的位移变化容限。不过自动地应力平衡功能仅支持有限的几种材料，D-P并不包含在内，而且对单元也有一定的要求。虽然可以使用不支持的材料和单元，但可能自动地应力平衡不容易收敛或位移差值超过容限。虽然可以用塑性模型，但帮助文件中说应该用在主要为弹性的情况下。我认为材料限制应该不算太大问题，D-P仍可以使用，即使不收敛只要做一些调整比如减小容限等应该一样可以得到收敛的平衡状态。
习题_第四纪地质学与地貌学
第四纪地质学与地貌学作业习题 第一章绪论 一、名词概念解释 地貌学、第四纪地质学 二、回答题与论述题 1、地貌学研究的主要对象和内容是什么？ 2、第四纪地质学研究的主要对象和内容是什么？ 3、研究地貌学和第四纪地质学的理论意义和实践意义是什么？ 4、简述地貌学和第四纪地质学的相互关系。 5、论述地貌学和第四纪地质学与其他学科的关系。 6、论述地貌学、第四纪地质学的研究简史。 第二章第四纪地质学与地貌学的基本问题 一、名次概念解释： 地貌、地貌的形态、地形线、地形面、地形点、谷中谷、地貌的基本形态、地貌的形态组合、地文期、现在地貌、古地貌、地貌与沉积的相关性、气候期、天气与气候、第四纪沉积物的成因类型 二、回答题与论述题 1．什么是地貌形态的基本要素？ 2．地貌形态测量包括哪几个方面？ 3．为什么要对大小不同的地貌进行分级？共划分了几级？各级的地貌特征是什么？ 4．地貌形成的物质基础的什么？ 5．什么是顺构造地形？什么是逆构造地形？ 6．为什么说地貌形成的动力是内外地质营力相互作用的结果？ 7．影响地貌发展的因素是什么？ 8．为什么地貌具有分带性？ 9．温湿气候带地貌的特点？ 10．什么是地貌的年代？ 11．岩石和地质构造在地貌形成中有什么作用？ 12．如何确定地貌的相对年代？ 13．确定地貌地质年代的方法？
第三章风化作用、斜坡重力作用及重力地貌 一、基本概念 风化壳、残积物、滚落、崩塌、倒石锥、滑坡、片流 二、问答题 1、风化壳的分带及各带特征。 2、试述风化壳的类型与古气候的关系。 3、什么是古风化壳？ 4、试对比物理风化、化学风化和生物风化三者的主要异同和关系。 5、试述风化作用与农业的关系。 6、不同气候带的风化壳有什么不同？ 7、风化作用的地质、地貌意义。 8、根据什么指标来判定风化作用阶段？ 9、试对比土壤与风化壳的区别。 10、试述斜坡上的动力地质作用。 11、如何区别地滑阶地、泥流阶地与河流阶地？ 12、崩塌地貌是怎样形成的？有哪些特征？ 第四章陆地水流系统及其地貌 一、基本概念 侵蚀沟、坳谷、冲出锥、洪积扇、泥石流、河谷、侵蚀基准面、侵蚀谷、构造谷、隘谷、障谷、峡谷、河漫滩河谷、裂点、牛轭湖、河流阶地、侵蚀阶地、基座阶地、冲积平原、逆向河、水系、河流袭夺、断头河 二、问答题 1、流水侵蚀作用形成哪些主要地貌形态？ 2、河谷的发育与新构造运动有什么关系？ 3、坡积物与洪积物的地貌标志、沉积特征有何区别？ 4、泥石流堆积物与洪积物有何异同？ 5、泥石流发生区有何地貌特征？它的形成条件与滑坡有何异同？ 6、什么叫裂点？它的地貌意义有哪些？ 7、河床相冲积物有哪些主要堆积类型？ 8、当自然地理环境发生变化时，冲积物的类型和结构是否随之变化？为什么？ 9、河流阶地有哪些主要类型？各有何特征？并用图示？ 10、研究阶地水文工程地质有何作用？ 11、认识平原冲积物相特征的水文工程地质意义有哪些？ 12、确定河流类型的地貌学意义是什么？ 13、分析控制水系发展的主要因素。 14、造成分水岭迁移与河流袭夺的主要内、外力地质作用因素有哪些？
复杂泥页岩地层地应力的确定方法研究
第25卷 第11期 岩石力学与工程学报 V ol.25 No.11 2006年11月 Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering Nov.，2006 收稿日期：2005–11–28；修回日期：2006–01–09 基金项目：国家自然科学基金资助项目(50304010，90510005)；中石油“井壁稳定随钻预测理论与方法研究”创新基金项目(05E7015) 作者简介：金 衍(1972–)，男，博士，1994年毕业于石油大学(华东)钻井工程专业，现任副教授，主要从事石油工程方面的教学与研究工作。E-mail ：Jiny@https://www.wendangku.net/doc/294537501.html, 复杂泥页岩地层地应力的确定方法研究 金 衍，陈 勉，郭凯俊，王怀英 (中国石油大学 石油天然气工程学院，北京 102249) 摘要：掌握地层原始地应力状态是有效控制钻井过程中泥页岩地层井壁失稳的前提。在分析水压致裂法、Kaiser 效应法、差应变法和多极子测井方法测量地应力的技术现状的基础上，发现利用单一方法获取复杂泥页岩地层的地应力比较困难，将多种方法组合在一起才能较好地解决问题。如果地层破裂试验层段有钻井岩芯，可通过差应变方法获得主地应力的比值；如果地层破裂试验层段没有钻井岩芯，可通过多极子测井方法得到两个水平主地应力的差值。将两个水平主地应力的相对值代入地层破裂试验的破裂压力计算模型，可分别确定出两个水平主地应力的大小。利用地层破裂试验与差应变试验组合测地应力方法和地层破裂试验与多极子测井组合测得应力的方法，分别较为成功地测试地应力。 关键词：岩石力学；地应力；地层破裂试验；差应变分析；多极子测井 中图分类号：TU 45 文献标识码：A 文章编号：1000–6915(2006)11–2287–05 STUDY ON DETERMINATION METHOD OF IN-SITU STRESS FOR COMPLEX SILT FORMATIONS JIN Yan ，CHEN Mian ，GUO Kaijun ，WANG Huaiying (Faculty of Petroleum Engineering ，China University of Petroleum ，Beijing 102249，China ) Abstract ：In-situ stress is critical to well instability in silt formations during drilling. Based on the analysis of in-situ stress measurement methods such as hydraulic fracturing method ，Kaiser effect method ，differential strain analysis(DSA) method and multi-pole logging method ，it is difficult to acquire in-situ stress of complex silt formations through any method mentioned above. The best way is the combination of the advantages of these methods. Two methods to determine the in-situ stress are presented in this paper. The in-situ stress ratio can be measured by DSA method if there are drilling cores in the fracturing test ，while the in-situ stress difference can be measured by multi-pole logging method if there is no drilling core in the fracturing test. Combined the acquired in-situ stress relative value with the fracture pressure mode for fracturing test ，the horizontal in-situ stress can be determined. These two combined methods ，in which one is the combination of formation fracturing test with DSA method and the other is the combination of formation fracturing test with multi-pole logging method ，are feasible in field application. Key words ：rock mechanics ；in-situ stress ；formation fracturing test ；differential strain analysis(DSA)；multi-pole logging 1 引 言 地层原始地应力状态是控制钻井过程中井壁失 稳的关键因素之一。掌握地层原始地应力状态有利于正确认识和有效评价地下复杂围岩环境，从而达到优质、安全、高效和低成本钻井的目的。 目前深层地应力的测试方法主要有水压致裂法
ABAQUS岩土隧道入门地应力平衡基本问题
ABAQUS岩土隧道入门地应力平衡基本问题 一：Abaqus地应力平衡方法理解 Abaqus地应力平衡现常用分为两种方法：（6.10版以前那种笨拙修改csv文件和添加keywords自己计算每层土应力的方法，就真的很折腾，而且适应性还不好） 1.通过Geostatic中Automatic平衡，这种方法是自动平衡，通过设置最小位移精度，迭 代计算达到平衡的最小位移精度；算盘放小胖版主案例说法“依据小胖的经验，对于标准的隧道开挖，几何简单，采用1e-5的位移准则是可以的。但如果比较复杂的模型，宝宝们也不要太吝啬，放宽到0.5 mm以下也是可以的。毕竟我们玩的是大尺度模拟，半个毫米都不一定能测得出来。”，而对于单元数量巨大的模型，本身计算一次就需要不短的时间，再通过迭代自动计算地应力平衡，这个时间。。。。。。；并且Automatic只有100个increment，如果100到了还没平衡好，虽然“可以在上次计算的应力基础上再平衡一次。”但是这样下去如果遇见不收敛，就是何年何月才能算好地应力平衡。So，再看第二种方法咯 2.通过导入自重变形结果odb文件，定义应力场来计算。若用Geostatic分析步换成Fixed 平衡固定计算一次的自重变形结果odb；再通过Predefined field导入这个自重变形结果odb；具体小胖版主有实例截图，就是在Predefined field中initial分析步stress进行设置“从外部文件导入”这个自重变形结果，Geostatic分析步Fixed 下也只有一步step 和Increment，所有就应是1。 但是再计算七万别忘啦，再复制重命名或者新建一个job，要是覆盖了自重变形结果的odb，就白搭 若采用的static general分析步，控制初始增量步默认是Automatic，初始和最大控制一步计算就行，与geostatic的fixed的自重变形计算结果是一样滴，导入平衡方法也一样，结果可以比较一下，具体可以看看算盘坊小胖的地应力平衡初、中、高教程，这个只能算基础入门的概念理解 二：keywords语言基本单元生死法以及场变语言理解 （注：自用的6.14-1和新版，全部都可以通过UG窗口界面设置逻辑了，不用向上世纪那样自己编语言，当 然后期还是要学习一下编程） ▲原始方法地应力平衡语句： *initial conditions, type=stress, geostatic 土层名,大力，竖向坐标，小力，竖向坐标，侧向系数 ▲单元生死（可通过相互作用控制）： *model change, add XXXX *model change, remove XXXX
第四纪地质图
第四纪地质图、地貌图((1:50 000)的编制方法 ( 参考件) D1第四纪地质图，是反映第四纪沉积物与第四纪火山岩的岩性、时代、成因类型及第四纪地质构造现象的图件。地貌图是反映地貌形态、成因、物质组成和地貌年龄的图件，是反映一般地貌特征，表现某一地区特有的、有一定规律出现的地貌现象的图件。 D1.1地貌与第四纪地层分布有着密切的关系，应根据基岩区出露大小、第四系及地貌发育程度和任务要求编制。第四纪地质图与地貌图可单独编制，亦可合编。当地表第四纪地层发育，岩石地层单位多，基岩区面积较大，第四纪残坡积层发育时，需分别单独编制第四纪地质图和地貌图。当地表第四纪地层单位少，基岩区面积小，第四纪残坡积层不发育，分布零星时，第四系与基岩可合编一张地质图;当地表 岩石地层单位多(包括第四系)，地貌类型较多，图面内容复杂，难以表示时，第四纪地质图与地貌图应各自单独编制。反之，可合编一张第四纪地质及地貌图。 D1.2第四纪地质图、地貌图的编制可分为地理底图编制和第四纪地质图、地貌图的编制三部分。 D2地理底图的编制 D2.1 1 : 50 00。第四纪地质图、地貌图的地理底图，是用同比例尺的简化地形图为地理底图。要求能准确反映调查区的地形特征为原则。其编制方法按照DZ/T 0157进行。 D2.2根据第四纪地质图、地貌图的需要，合理取舍地理要素，以保证图面清晰、层次清楚、避让得当、重点突出。同时应与地质图、基岩地质图的要求紧密结合，尽量做到三者统一，地理底图公用。 D2.3基本等高距的选取，以能显示测区的基本地貌形态和主要特征为原则。一般图上两条等高线的间距不小于。. 5 mm，必须是国家地形图基本等高距的整倍数。同一幅图只能采取一种等高距，相邻两幅图的基本等高距必须是整倍数关系。一般高山、中高山、中低山、丘陵、平原区的基本等高距可采用 120 m,80 m,40 m,20 m和lo m。由于浅覆盖区大多位于平原、低山丘陵区，地势较平坦，当基本等高距未能充分反映地貌特征时，可适可加绘间曲线和助曲线。图上每平方分米标注3-4个等高线注记。 D3第四纪地质图的编制 D3.1第四纪地质图表示内容及方法 D3门.，基岩区范围及其符号 D3门2第四纪地层(正式和非正式岩石地层)、岩浆岩以符号表示。 D3.1. 3出露地表的第四纪岩石地层单位的物质成分，采用综合性的岩性花纹表示。 D3门.4组成第四纪地层沉积物的成因类型，采用符号表示。 D3.1.5第四纪地层界线及岩相界线，以实线(虚线)和点线表示，以示区别。 D3. 1. 6控制第四纪地层层序、厚度、岩相的钻孔、槽、井及其编号(可与基岩地质图、钻孔分布图合并编制)，并在报告中附钻孔简表等。 D3.1.7第四系等厚线，并适当标注等厚线注记(可与基岩地 D3.1. 8新构造运动迹象(如褶皱、断裂及火山机构)、灾害地质及其符号。 D3门.9确定第四纪地层时代，地层对比的重要化石和有关古人类活动遗迹地点及符号。 D3门.10重要的矿层(体)、温(冷)泉、矿泉及其符号。 D3. 1.11重要的测试样品采集地及符号。 D3.2第四纪地质图的编制方法及步骤 D3. 2.1用经过简化和整饰后的1:50 000地理作底图。
第十四节地层划分第四系 (1)
第十四节第四系 第四系分布较广，全区各地均有出露。地层发育良好，沉积类型有河流沉积、洞穴堆积、 滨海沉积和其他堆积，包括冲积—洪积、残积—坡积等。更新世时期有火山喷发活动，形成 火山岩及火山碎屑岩。广西第四纪以来发育的岩溶景观和洞穴堆积，是研究古人类和发展旅 游事业的基础。更新世古脊椎动物化石研究较详，可分早、中、晚三期，分别命名为柳城动 物群、巴马动物群、柳江动物群。赋存矿产极其丰富，有粘土、砂金、砂锡、钛铁砂，稀有 金属，分散元素，砂、砾石及堆积型锰矿、铝土矿、褐铁矿、红锑矿、磷矿等，是广西重要 含矿地层之一。 河流沉积 河流沉积分布于浔江等主要河流沿岸。 浔江组命名地在浔江河谷，广西区域地质调查队1975年建立。该组不整合在沿河两岸 第四纪以前的地层之上，构成四级阶地，海拔160-200米，相对标高90-110米。沉积物下部 为黄、棕红色的砾石层，上部为粘土层。厚一般在5米以内。未发现化石，其时代归早更新 世。 白沙组命名地在富川瑶族自治县白沙乡，北京大学地质系1957年建立。该组不整合在 第四纪以前的地层之上，构成三级阶地。海拔130-180米，相对标高50-60米。为数米厚的红、 棕红色的砾石层。未发现化石，其时代归早更新世。南宁盆地及藤县和平圩等地所见，在砾 石层之上有4-8米厚的红色粘土层。砾石、粘土可作建筑材料。在富川、贺县、钟山一带含 砂锡矿。 望高组命名地在钟山县望高乡，北京大学地质系1975年建立。该组平行不整合于白沙 组之上，构成二级阶地。海拔100-150米，相对标高20-40米。沉积物下部为砾石层，厚1.5- 15米；上部为粘土或砂层，厚6-27米。化石有植物和大熊猫—剑齿象动物群，武鸣县里建乡 祝寿村发现真象化石。贺县泥炭层碳化木的同位素年龄为距今27 600-23 600年，其时代属
土层泥页岩中使用的泥浆
土层、泥页岩中使用的泥浆 在粘土、泥页岩中钻进，突出问题之一是钻井井壁的遇水膨胀、缩径，甚至流散、垮孔。其原因是粘土、泥页岩中存在着大量的粘土矿物，尤其是蒙脱石粘土矿物的存在，使井壁粘土接触到钻井液中的水时，即发生粘土的吸水、膨胀、分散。这样的地层又称之为水敏性地层。 显然，对于水敏性地层，应尽量减少钻井液对地层的渗水，也就是降低泥浆的失水量以及增强井壁岩土的抗水敏性，抑制分散是最为关键的问题。从第三节对泥浆失水量影响因素的分析和第二节对岩土的水化性分析可以归纳出针对水敏性地层配制泥浆时的几个要点。 （ 1 ）选优质土。由于水化效果好，粘土颗粒吸附了较厚的水化膜，泥浆体系中的自由水量大大减少，所以优质土泥浆的失水量远低于劣质土的。 （ 2 ）采取“粗分散”方法。使粘土颗粒适度絮凝，而非高度分散，从而使井壁岩土的分散性减弱，保持一定的稳定性。 （ 3 ）添加降失水剂。 Na-CMC 、 PAM 等降失水剂通过增加水化膜厚度，增大渗透阻力、井壁网架隔膜作用，可使失水量明显减少。 （ 4 ）提高基液粘度。泥浆中的“自由水”实际上是滤向地层的基液，其粘度愈高，向地层中渗滤的速率就愈低。 （ 5 ）调整泥浆比重，平衡地层压力。井眼中液体压力与地层中流体的压力差是泥浆失水的动力，尽可能减少压力差，维持平衡钻进是降失水的有效措施。 （ 6 ）利用特殊离子对地层的“钝化”作用。一些特殊离子的嵌合作用可以加强粘土颗粒之间的结合力，从而使井壁稳定性提高。 （ 7 ）利用大分子链网在井壁上的隔膜作用。泥浆中的大分子物质相互桥接，滤余后附着在井壁上形成阻碍自由水继续向地层渗漏的隔膜。
（ 8 ）利用微颗粒的堵塞作用。在泥浆中添加与地层空隙尺寸相配伍的微小颗粒，可以堵塞渗漏通道，降低泥浆的失水量。 （ 9 ）活度平衡。 下面介绍适于水敏性地层钻进的抑制性泥浆，包括钙处理泥浆、钾基泥浆，乳化沥青泥浆和油包水活度平衡泥浆的配方。这些泥浆抑制水敏往往是利用上述多个原理，而以其中之一为主。 （一）钙处理泥浆 钙处理泥浆是粗分散泥浆的代表。粗分散泥浆的一个重要特性就是不使岩土过度分散，从而保持井壁的稳定。 Ca 2+ 的作用机理正如第二节详述的，取代粘土颗粒表面的 Na + ，降低ζ电位，压缩双电层，使粘土颗粒适度聚结，井壁的分散性降低。较为典型的钙处理泥浆如下。 1、石膏—铁铬盐泥浆 石膏可提供较高的 Ca 2+ 和 pH 值较低，对井壁起聚结作用：铁铬盐能抑制井壁的分散，因而该泥浆的防塌性能提高。石膏泥浆多用于钻进厚石膏层和易塌的水敏性泥岩和页岩。配方：石膏的加量一般为泥浆体积的 1.14~1. 7% ，铁铬盐加量为 0.86~1.7% ，烧碱为 0.28~0.42% ，为降失水可加入 0.14 ~0.42% 的 CMC 。配制的程序是：在淡水泥浆中先加少量铁铬盐和烧碱及一部分水，搅拌后，把其余的铁铬盐和石膏一起加入，再后加 CMC 控制失水量。典型的泥浆性能为：比重 1.20 ，漏斗粘度 25s ，动切力 3.0Pa ，静切力 1min1 。 0Pa ， 10min4.5Pa ，失水量 3~6ml ， pH 值 10 左右。 2 、氯化钙—褐煤泥浆 氯化钙和褐煤反应生成的腐植酸钙一方面使泥皮变得薄而致密、渗透性小、故泥浆失水量小；另一方面可调节泥浆中 Ca 2+ 的浓度，即 CaHM ？？？？？？？ Ca 2+ +2HM ，从而有效地抑制地层造浆和泥页岩的水化膨胀，防止井眼坍塌。配方：以加有 0.3~0.5% 纯碱的比重为 1.10~1.20 的新浆一份，
地应力平衡总结
地应力平衡 1、地应力平衡好坏评判标准 1) 地应力平衡后，位移云图中最大位移达到10-6量级或更低（接近于0）。（主要判别条件） 2) 地应力平衡后，应力云图中应力有一定的数值。（也就是应力不为0，但变形接近于0）2、进行地应力平衡的原因 总的来说，如果不进行地应力平衡，而只施加重力，模型会在重力作用下产生变形，而实际工程中，我们施加荷载时，重力产生的而变形已经产生，实际上得到的是附加应力产生的变形。 1) 我们所建立的几何模型一般和工程实际情况或尺寸相对应、相一致，比如边坡几何模型 和实际边坡尺寸一致，但我们可以夸张一点想像，实际边坡应是由一个更大一点或更高一点的不受重力的初始边坡在n年前突然受重力和类似目前的边界条件作用下逐渐形成了今天的尺寸大小，n年前受重力和类似目前的边界条件作用之前边坡的尺寸大小，我们不得而知，如果能准确知晓，我们就可以建立一个那时的几何模型，再施加重力和边界条件进行计算，变形后形状和现状边坡形状一致，其内力也就是初始应力场或地应力，就不用专门去施加地应力了，但问题是我们不能知晓边坡受力前的形状尺寸，我们现在的几何模型就是边坡现在的实际尺寸，受力后将会变成一个更小的或与现状不一致的边坡，这不符合我们模拟现状边坡的目的。如果我们知道现状边坡的内力，将其提取出来作为几何模型的内力，再和外力（重力）平衡，则我们建立的模型才能算和实际模型一致。真实地知道现状边坡的内力是很难的，我们采取的办法是，用我们所建立的几何模型施加和实际模型一致的重力和边界条件进行计算，得到变形后或变得更小或与现状边坡不完全一致的边坡内力近似的作为现状边坡的内力，并重新将其施加于与现状边坡一致的几何模型，再施加重力（当然边界条件也应基本一致）以平衡，这样才算建立了与现状模型基本一致的模型，其下的计算才成为可能。这就是所谓“地应力平衡”的含义、目的、作用。 2) 地应力平衡中的外力和内力的问题。地应力平衡中，显然，重力是外力，应力场是内力， 仅有外力重力，没有内力是不可能的，同样，仅有内力（专指初始应力场）而不受重力也是不可能的，否则，整个体系的力不会平衡。这就是为什么我们将提取出的内力施加于几何模型后必须再施加重力的原因。为的是内力和外力平衡。) q0 F3 q6 H1 O# 3) 地应力场的方向问题，有网友在论坛里问，既然重力是向下，为与重力平衡，那应力场 的方向是不是向上呢，这同样是我开始接触abaqus的疑问，相信很初学者也有这样的疑问，我的理解是内力是没有向上、向下或者向其它方向的概念的，内力只有拉力或压力或剪力之分，其方向也按是拉是压是顺时针或逆时针而分，内力往往都是成对出现，如地应力场中的应力以压应力为主，取一个微元，则压应力同时出现在向下和向上，你能说地应力就是向上，与重力反向吗？不怕各位笑话，以上几点在高手看来是很简单的问题，却是我经历了漫长而艰辛的摸索才得到的，今天也写给初学者，不要再走我的老弯路了。 aba中初始地应力场平衡一般在表面水平的情况下仅仅和密度相关，密度一样的话平衡
第六篇 ：地应力平衡方法以及注意事项
第六篇：地应力平衡方法以及注意事项 注意：只有采用弹塑性本构模型时需要地应力平衡，弹性本构不需要地应力平衡！ 第一部分地应力平衡方法简介 地应力平衡主要有五种方法： （1）自动平衡：第一步创建分析步geostatic ，这种方法注意只能在第一步只能有土和重力的情况下能使用，有其他部件或者接触时计算不能收敛，效果是最好的，方便简单！ （2）*initial conditions,type=stress,geostatic 该方法需给出不同材料区域的最高点和最低点的自重应力及其相应坐标。所采用的几何模型一般较规则,表面大致水平,地应力平衡的好坏一般只受岩体密度的影响,无论采用弹性或弹塑性本构模型都能很好的达到平衡,可以不必局限于仅受泊松比的影响,能够通过考虑水平两个方向的侧压力系数值来施加初始应力场。计算速度快,收敛性好。缺点就是不能够很好平衡具有起伏表面的几何模型,需知道平整后模型的上覆岩体自重。 高版本在CAE里也能操作 用计算器算出每个分界面上的应力和坐标对应填入，也比较方便不需要修改关键字
（3）*initial conditions,type=stress,geostatic,user 导入ODB里的方法，也比较简单，高版本可在截面上操作，不需要修改关键字 你放入ODB后，填入第一步不需要填名称就是1 ，增量步就是你第一步计算的最后一个增量步 （4）*initial conditions,type=stress,input=FileName.csv(或inp) 该方法中的文件FILENAME.INP获取方法为:首先将已知边界条件施加到模型上进行正演计算,然后一般是将计算得到的每个单元的应力外插到形心点处并导出6个应力分量(也可以导出积分点处的应力分量,视要求平衡的精确程度而定)。其所采用的几何模型可以考虑地表起伏不平的情况以及岩土材料极其不均匀的情况,适用范围广。但由于外插的应力有一定误差,因此采用弹塑性本构模型时,可能会导致某些点的高斯点应力位于屈服面以外,当大面积的高斯点上的应力超出屈服面之后,应力转移要通过大量的迭代才能完成,而且有可能出现解不收敛的情况。在仅考虑自重情况下只能考虑受泊松比的影响带来的侧压力系数效应,因此平衡后的效果不一定很理想,但无疑其适用性很强。 最麻烦，也是最容易出错的，不喜欢使用 （5）*initial conditions,type=stress,geostatic,user 该方法采用用户子程序SIGINI来定义初始应力场,可以定义其为应力分量为坐标、单元号、积分点号等变量的函数,要达到精确平衡需已知具体边界条件,在实际中应用较少。 注意：除了第一种方法geostatic 选的是自动，其他都是fixed,其他四种方法第一步除了土外可以有其他部件，效果一般很差，可以多循环几次！
泥页岩储层特征及油气藏描述
泥页岩储层特征及油气藏描述 1、页岩气地质理论 页岩气藏因其自身的有效基质孔隙度很低，主要由大范围发育的区域性裂缝或热裂解生气阶段异常高压在沿应力集中面、岩性接触过渡面、脆性薄弱面产生的裂缝提供成藏所需的储集孔隙度和渗透率，孔隙度最高仅为4%-5%，渗透率小于1x10-3μm2。 页岩在地层组成上多为暗色泥岩与浅色粉砂岩的薄互层。在页岩中，天然气的赋存状态多种多样，除极少量的溶解状态天然气以外，大部分以吸附状态赋存于岩石颗粒和有机质表面，或以游离状态赋存于孔隙、裂缝中。吸附状态天然气的赋存与有机质含量关系密切，其中吸附状态天然气的含量为20%-85%，其成藏体现出非常复杂的多机理递变特点，表现为成藏过程中的无运移或极短距离的有限运移，因此页岩气藏具有典型煤层气、典型常规圈闭气成藏的多重机理。 页岩气藏的形成是天然气在烃源岩中大规模滞留的结果，是“自生自储”式气藏，运移距离极短，现今保存状态基本上可以反映烃类运移时的状态，即天然气主要以游离相、吸附相和溶解相存在。在生物化学生气阶段，天然气首先吸附在有机质和岩石颗粒表面，饱和后则富余的天然气以游离相或溶解相进行运移，当达到热裂解生气阶段，由于压力升高，若页岩内部产生裂缝，则天然气以游离相为主向其中运移聚集，受周围致密页岩烃源岩层遮挡、圈闭，易形成工业性页岩气藏。由于扩散作用对气态烃的运移起到相当大的作用，天然气继续大量生成，将因生烃膨胀作用使富余的天然气向外扩散运移，此时无论是页岩地层本身还是薄互层分布的砂岩储层，均表现为普遍的饱含气性。 在陆相盆地中，湖沼相和三角洲相沉积产物一般是页岩气成藏的最好条件，但通常位于或接近盆地的沉降-沉积中心，导致页岩气的有利分布区集中于盆地中心处。从天然气的生成角度分析，生物气的产生需要厌氧环境，而热成因气的产生也需要较高的温度条件，因此靠近盆地中心方向是页岩气成藏的有利区域。 2、页岩气的主要特征 2.1页岩气的成因特征 页岩气的成因类型有生物成因型、热解成因型和热裂解成因3类型及其混合类型。对生物成因气而言，其源岩的热演化程度低，R o一般不到0.7%，所生成
地应力平衡
ABAQUS地应力平衡： 进行地应力平衡的原因陈述如下：我们建立的几何模型一般都和工程实际情况一致，例如边坡的几何模型与边坡实际尺寸相一致。但是由于边坡的沉降和徐变作用，可以想像到，现在的边坡应该是由一个体积更大的原始边坡在很久以前由于受到重力作用和边界约束条件，逐渐形成了现今的边坡形态。但是对于那个原始的边坡形态，我们不得而知。假如能准确知晓，我们就能够建立原始边坡的几何模型，接着对边坡施加重力和边界条件，受力后边坡形态应该和现在的边坡相一致，其内力就是初始应力场（地应力），这样就不用专门施加地应力了。但现实情况是我们不能知晓原始边坡的形态。现在的边坡几何模型就是其实际形态，受力之后将会变成一个与现状不一致的边坡，这不符合现在的实际情况。如果我们计算出现今边坡的内力，并将其作为边坡的初始应力场，再去和外力平衡，这样我们建立的模型就和现实边坡情况相一致了。 对于涉及开挖、回填的动态岩土工程问题，地应力平衡是正确模拟施工过程的前提条件。初始应力的加载必须满足地应力平衡，而地应力平衡就是为了使地基仅存在初始应力，而不存在初始应变。当地基自重是产生地应力场的主要因素时，重力是外力，初始应力场是内力，将提取出的内力施加于模型后再施加重力，此时内力和外力平衡，该状态就是工程建设的初始状态。 在表面水平的情况下，ABAQUS中初始地应力场的平衡一般只和密度有关，土体的密度一样，平衡的效果就好，别的参数对地应力平衡的结果影响很小。对于表面不平的情况，尽量通过inp文件导入初始应力的方法进行地应力平衡。 ABAQUS中进行地应力平衡的时间点的选择十分重要，地应力平衡是指在工程建设之前, 地表的位移应为零, 而土体的应力却存在。也就是说不管土体原来的样子如何（例如高山, 河流, 丘陵, 平原等）,进行地应力平衡的正确时间点应当是在我们对它做任何扰动之前. 具体采取的办法如下所述，我们对所建立的边坡几何模型施加和实际模型一致的重力和边界条件，得到变形以后边坡的内力，变形后边坡形状和原始边坡略有不同，其内力可近似作为现状边坡的内力，将其作为初始应力施加于现在的边坡中，接着施加外力（重力）来平衡初始应力，这样就建立了一个与现今边坡形态基本相同的边坡模型，这样之后的分析计算才是符合实际的。 地应力平衡中，重力是外力，应力场是内力，为了内力与外力平衡，我们需要将由外力作用产生的内力作为初始应力场施加于模型中，再加上外力，这样就达到了内力和外力平衡的效果。 常见的地应力平衡的三种方法： 1.地表水平土层分层水平的情况下的地应力平衡 地表水平而且土层分层水平的情况下的地应力平衡是最简单的情况, 事实上也是大多数计算用到的平衡方法, 这个时候可以用ABAQUS提供的*initial conditions, type=stress, geostatic 方法来做 2.地表不水平或土体分层不规则的情况下，首先将已知边界条件施加到模型上进行正演计算,然后将前面重力计算所得的应力数据导入的方式来进行地应力平衡, 该方法的核心思想是，重力作用于土体,然后提取每个单元的应力（S11,S22,S33,S12,S13,S23）, 最后将这些应力数据以.csv格式的文件读入inp文件中作为初始应力, 从而达到平衡土体位移的效果。 3. 不预设地应力
泥页岩井壁稳定影响因素分析
泥页岩井壁稳定影响因素分析 王倩;周英操;唐玉林;姜智博 【期刊名称】《岩石力学与工程学报》 【年(卷),期】2012(031)001 【摘要】考虑泥页岩钻井液体系中电化势渗透产生的流体流动和离子运移以及与固体变形的联合作用,提出泥页岩井壁稳定耦合新模型.通过有限元计算泥页岩井壁周围孔隙压力场和应力场,分析泥页岩及钻井液性能参数对井壁周围地层坍塌破坏系数和坍塌压力的影响.研究结果表明,泥页岩渗透率增大,溶质扩散系数增大,泥页岩单位表面电荷数减小有利于泥页岩井壁稳定.通过使用高浓度、高反射系数的钻井液能够提高泥页岩井壁的稳定性,对于泥页岩地层使用过高的钻井液密度反而会导致井壁不稳定.泥页岩钻井液体系膨胀系数减小,泥页岩水化程度能够减轻.在钻井液浓度大于泥页岩孔隙流体浓度的情况下化学反渗透可能使泥页岩失水,与大尺寸井眼相比,小尺寸井眼坍塌破坏指数随时间变化较显著.%A new shale wellbore stability model considering fluid flow and ion transmission induced by shale-drilling fluid system electrochemical potential osmosis, and solid deformation resulted by solute diffusion, ion transmission and hydrate expansion is proposed. Pore pressure and stress field around the wellbore wall is computed by finite element method, and the effect of shale and drilling fluid parameters on collapse index and caving pressure is analyzed. The research results demonstrate that large shale permeability, large solute diffusion coefficient and small shale per unit surface charge are favour of shale stability. Drilling fluid
有限元特辑II 初始地应力平衡
有限元特辑II初始地应力平衡 技术邻作者：闷油瓶 文章所包含相关领域及技术点：应力平衡、abaqus、有限元Motivation 在ABAQUS中，提供了5种定应力平衡方法，分别是 1.(AUTOBALANCE)自动平衡法; 2.*INITIAL CONDITIONS，TYPE=STRESS，GEOSTATIC; 3.*INITIAL CONDITIONS，TYPE=STRESS，FILE=file，INC=i nc; 4.*INITIAL CONDITIONS，TYPE=STRESS，INPUT=XX．DAT; 5.*INITIAL CONDITIONS，TYPE=STRESS，GEOSTATIC，USER。 以上5种方法并不是每一种适用于所有的岩土模型，方法从易到难。方法①的自动平衡法，它省去了自重应力以及生成相应初应力文件和导入的麻烦。在(GEOSTATIC)地应力中选择自动增量步就能使用自动地应力平衡功能，还能指定允许的位移变化容限。不过自动地应力平衡支持有限的几种材料如弹性，塑性等，而其起单元也有一定的要求。 方法②为关键字定义初始地应力法，这种方法需要给出不同材料区域的最高和最低点的自重应力及其相应坐标。所采用的几何模型一般较
规则，表面水平，能够通过考虑水平两个方向的侧压力系数值来施加初始应力场。关键字定义初始地应力法只适合土体表面水平的土体，而初始地应力提取法由于外插的应力有一定的误差，因此对于材料是弹塑性的复杂土体，应力转移要通过大量的迭代才能完成，而其有可能出现不收敛的情况，平衡效果可能不是很理想。 方法③是ODB导入法，这种方法可使用之前算过的ODB文件结果，也就是说提前计算一个初始应力ODB文件，定义初始应力时直接指定ODB文件即可。 方法④初始应力提取法，首先将已知边界条件施加到模型上进行计算，然后是将计算得到的每个单元的应力外插到形心点出，导出S1 1，S22，S33，S12，S13，S23六个应力分量。这种方法是最为通用的方法，可以实用于不同材料，不规则的地形，适用性强。 方法⑤是采用用户子程序SIGINI来定义初始应力场，可以定义其为应力分量为坐标、单元号、积分点号等变量的函数，要达到精确平衡需已知具体边界条件，在实际中应用较少。 N小问 I.为何要施加初始地应力？ II.什么工况下，施加初始地应力？ III.什么时间点施加地应力？ IV.施加过程中及之后需要的注意事项？
第二章 中国第四纪地层
第二章中国第四系 第一节中国第四系的划分 中国第四系的划分目前还有争议，本教材采用的划分方案以2.48Ma为第四纪下限， 即2.48Ma、0.73Ma、0.13 Ma、0.01 Ma方案 一、中国第四系的划分依据 1、据法国对维拉弗朗阶（Villafranchian）的研究可分为三层： 6a。10 K-Ar 上维拉弗朗阶的法年龄为1.3× 6a。10 法年龄为1.8~2.6×中维拉弗朗阶的K-Ar6a。3.4K-Ar法年龄为×10 下维拉弗朗阶的维拉弗朗阶的中、上部哺乳动物群属于更新统，而下维拉阶则属下上新统。中国泥河湾组分可为上、下两部份，上部泥河湾动物群与维拉朗动物群中上部相当，下部泥河湾动物群与维拉弗朗下部相当。 2、在第18次国际地质会议（IGC）上曾提出以“示冷性”Hyalinea lalihica动物群的出现作为第四纪的开始。在北京东郊顺义钻孔深436米处海相层中出现Hyalinea ba lthica 动物群，约2.30Ma （Li 1979，Wang & He 1982、Lin 1983）。 3、中国黄土开始沉积于2.50Ma BP （Friedrich Heller & Liu 1982, Liu & Ding 1982, yue 1982）。 4、中国喜马拉雅山冰川地区测得第四纪下限，贡巴砾岩中部为松山/高斯极性时的界面，约2.40Ma B.P. （Wang & Li1982）。 二、中国第四系的划分方案 下更新统： 1、中国黄土L8~黄土底界（约2. 48~0.73Ma B.P.） 午城黄土（L15~黄土底界；2.45~1.15M a），早更新世早、中期黄土地层。 午城黄土的标准命名地点在山西隰县午城柳树沟，位于一砾石层之上，未见午城黄土直接与上新世三趾马红土层接触。命名地点在山西隰县午城剖面的午城黄土并不完整，仅包括黄土-古土壤序列L15-L30。黄土颜色较红，结构致密而坚实、块状、质地均匀、大孔隙少，粘粒含量较高、含具块状致密结构的石灰质块状或板状结核，其间夹有红棕色褐色埋藏土壤层。 （） SinensisProboscidpparion）Hipparion 在午城黄土中曾发现中国长鼻三趾马（、三趾马一新种（Hipparion SP. nov）、中国貉（Nyctereutes sinensis）、短脚野兔（Hyppolagus 、）Quercus）等动物化石。同时还出现了较多的杉（Suslydekkeri、李氏野猪（）brachypus 胡桃（Jugiaus）、松（Piuus）等木本植物花粉。 下离石黄土下部（L8~L15；0.73~1.15Ma），早更新世晚期黄土地层。 离石黄土以山西离石县陈家崖为典型分布地区。离石黄土分布面积很广，厚度也大，它构成黄土高原的主要基础，为塬、梁、峁黄土地形骨架。在午城柳树沟可见离石黄土直接覆盖在早更新统午城黄土之上，呈不整合接触；它的顶部被晚更新世的马兰黄土所覆盖或直接裸露在地表。离石