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无论是在裂缝型储层中作为主力渗流通道,还是断块油气田中的断层封闭性,亦或是生产过程中井筒和盖层的完整性评价,断裂系统在地质及工程研究中总是不可避免地成为关注的重点。在油气田勘探及开发的过程中,对断层和裂缝的应力状态的评价是至关重要的。 Petrel地质力学模块中的有一项高级应用:断裂稳定性分析(Discontinuity Stability Analysis, 简称DSA) 。其中断裂 (Discontinuity)是对断层(Fault) 和天然裂缝 (Natural Fracture) 的统称。DSA能够直接调用Petrel三维和四维地应力场模拟结果,揭示生产过程断裂面应力状态,为解决上述工程问题提供了有效的定量分析工具。 断裂面 (包括断层和天然裂缝) 的激活状态是工程中关心的问题。这是由于激活过程中的剪切及张开会改变断裂的水力可导性,也可能影响储层的水力分区及盖层的完整性。一般认为,当断裂面上的剪应力超过极限时就会被激活,刚刚达到激活的临界状态也被称为极限应力状态。DSA采用目前工程中最广泛使用的摩尔-库伦准则揭示断裂面激活状态。 在给定应力场条件下,DSA分析给定产状的断层 (裂缝) 面的剪应力及正应力,并通过摩尔-库伦准则来判定断裂面在此应力状态下是否会被激活。摩尔-库伦准则通过粘聚力和内摩擦角这两个参数,刻画了岩石和断裂面发生剪切破坏的力学行为。剪切力反映了引发断裂面发生滑动的力,粘聚力和摩擦力共同反映了断裂面上阻止滑动的力;当滑动力大于阻滑力时,断裂面被激活,发生剪切滑动。DSA软件的物理概念直观清晰,成果也易于理解。
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