Earth Science Frontiers ›› 2024, Vol. 31 ›› Issue (5): 195-208.DOI: 10.13745/j.esf.sf.2024.6.28
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XU Ke1,2,3,4(), LIU Jingshou5,6,*(
), ZHANG Hui1,2,3,4, ZHANG Guanjie5,6, ZHANG Binxin5,6, WANG Haiying1,2,3,4, ZHANG Yu1, LAI Shujun1, QIAN Ziwei1, QIANG Jianli1
Received:
2023-11-15
Revised:
2024-06-25
Online:
2024-09-25
Published:
2024-10-11
CLC Number:
XU Ke, LIU Jingshou, ZHANG Hui, ZHANG Guanjie, ZHANG Binxin, WANG Haiying, ZHANG Yu, LAI Shujun, QIAN Ziwei, QIANG Jianli. Geological and engineering applications of full-stratum geomechanical modeling in complex structural areas[J]. Earth Science Frontiers, 2024, 31(5): 195-208.
Fig.4 Reverse finite-element geomechanical modeling of complex geological bodies in structurally complex areas. (a) Processing of 3D point cloud data. (b) Bidirectional iterative fitting and elimination of geometric model errors. (c) Intervention of layering in stress grid division. (e) Inversion of 3D heterogeneous rock mechanics field using seismic multi-attribute detection method. (f) 3D geomechanical modeling of heterogeneous stress field.
Fig.5 Geomechnical modeling results from well BZ301. The stress field is divided into three distinct sections along the vertical direction: a—5834-5870 m, Sh: 130MPa; b—5870-5940 m, Sh: 132MPa; c—5940-5958 m, Sh: 128MPa.
井号 | 水平最小主应力 | 垂向主应力 | 水平最大主应力 | ||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
测井解释 应力/MPa | 数值模拟 应力/MPa | 偏差率/ % | 测井解释 应力/MPa | 数值模拟 应力/MPa | 偏差率/ % | 测井解释 应力/MPa | 数值模拟 应力/MPa | 偏差率/ % | |||
bz1501 | 104.8 | 107.8 | 2.9 | 117.7 | 119.2 | 1.3 | 127.1 | 132.5 | 4.2 | ||
bz15 | 101.1 | 104.8 | 3.6 | 111.3 | 118.6 | 6.5 | 124.9 | 130.1 | 4.2 | ||
bz29 | 112.9 | 116.2 | 2.9 | 132.3 | 131.5 | -0.6 | 137.9 | 143.2 | 3.8 | ||
bz3 | 132.1 | 126.1 | -4.5 | 145.2 | 143.2 | -1.4 | 162.5 | 154.9 | -4.6 | ||
bz301 | 130.0 | 122.6 | -5.7 | 142.6 | 136.3 | -4.4 | 159.8 | 151.6 | -5.2 | ||
bz302 | 134.3 | 124.1 | -7.6 | 147.7 | 137.5 | -6.9 | 167.9 | 154.5 | -8.0 | ||
bz102 | 144.4 | 138.6 | -4.0 | 158.9 | 152.5 | -4.0 | 169.8 | 167.1 | -1.6 | ||
db14 | 137.0 | 135.8 | -0.9 | 147.3 | 143.9 | -2.3 | 163.1 | 165.2 | 1.3 | ||
db9 | 133.6 | 130.1 | -2.6 | 140.5 | 136.3 | -3.0 | 163.2 | 164.0 | 0.5 | ||
db1201 | 124.3 | 127.5 | 2.6 | 137.9 | 136.9 | -0.7 | 160.2 | 163.1 | 1.8 | ||
db15 | 111.5 | 108.7 | -2.5 | 133.3 | 132.6 | -0.5 | 159.4 | 157.8 | -1.0 |
Table 1 Comparison of numerical simulation and logging interpretation results for in situ stress in a single well
井号 | 水平最小主应力 | 垂向主应力 | 水平最大主应力 | ||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
测井解释 应力/MPa | 数值模拟 应力/MPa | 偏差率/ % | 测井解释 应力/MPa | 数值模拟 应力/MPa | 偏差率/ % | 测井解释 应力/MPa | 数值模拟 应力/MPa | 偏差率/ % | |||
bz1501 | 104.8 | 107.8 | 2.9 | 117.7 | 119.2 | 1.3 | 127.1 | 132.5 | 4.2 | ||
bz15 | 101.1 | 104.8 | 3.6 | 111.3 | 118.6 | 6.5 | 124.9 | 130.1 | 4.2 | ||
bz29 | 112.9 | 116.2 | 2.9 | 132.3 | 131.5 | -0.6 | 137.9 | 143.2 | 3.8 | ||
bz3 | 132.1 | 126.1 | -4.5 | 145.2 | 143.2 | -1.4 | 162.5 | 154.9 | -4.6 | ||
bz301 | 130.0 | 122.6 | -5.7 | 142.6 | 136.3 | -4.4 | 159.8 | 151.6 | -5.2 | ||
bz302 | 134.3 | 124.1 | -7.6 | 147.7 | 137.5 | -6.9 | 167.9 | 154.5 | -8.0 | ||
bz102 | 144.4 | 138.6 | -4.0 | 158.9 | 152.5 | -4.0 | 169.8 | 167.1 | -1.6 | ||
db14 | 137.0 | 135.8 | -0.9 | 147.3 | 143.9 | -2.3 | 163.1 | 165.2 | 1.3 | ||
db9 | 133.6 | 130.1 | -2.6 | 140.5 | 136.3 | -3.0 | 163.2 | 164.0 | 0.5 | ||
db1201 | 124.3 | 127.5 | 2.6 | 137.9 | 136.9 | -0.7 | 160.2 | 163.1 | 1.8 | ||
db15 | 111.5 | 108.7 | -2.5 | 133.3 | 132.6 | -0.5 | 159.4 | 157.8 | -1.0 |
层位 | 杨氏模量/ GPa | 泊松比 | 岩石密度/ (kg·m-3) |
---|---|---|---|
第四系(Q) | 12.4 | 0.27 | 2 450 |
康村组(N1-2k) | 26.0 | 0.25 | 2 590 |
吉迪克组(N1j) | 36.7 | 0.24 | 2 640 |
苏维依组(E2-3s) | 19.1 | 0.26 | 2 540 |
库姆格列木群(E1-2km1) 上泥岩段 | 20.7 | 0.26 | 2 560 |
Table 2 Mechanical parameters for convex layered rock structure
层位 | 杨氏模量/ GPa | 泊松比 | 岩石密度/ (kg·m-3) |
---|---|---|---|
第四系(Q) | 12.4 | 0.27 | 2 450 |
康村组(N1-2k) | 26.0 | 0.25 | 2 590 |
吉迪克组(N1j) | 36.7 | 0.24 | 2 640 |
苏维依组(E2-3s) | 19.1 | 0.26 | 2 540 |
库姆格列木群(E1-2km1) 上泥岩段 | 20.7 | 0.26 | 2 560 |
层位 | 杨氏模量/ GPa | 泊松比 | 岩石密度/ (kg·m-3) |
---|---|---|---|
第四系(Q) | 17.5 | 0.23 | 2 450 |
康村组(N1-2k) | 18.4 | 0.28 | 2 490 |
吉迪克组(N1j) | 19.4 | 0.31 | 2 470 |
苏维依组(E2-3s) | 18.1 | 0.32 | 2 480 |
库姆格列木群(E1-2km1) 上泥岩段 | 19.3 | 0.28 | 2 500 |
Table 3 Mechanical parameters for homogeneous layered rock structure
层位 | 杨氏模量/ GPa | 泊松比 | 岩石密度/ (kg·m-3) |
---|---|---|---|
第四系(Q) | 17.5 | 0.23 | 2 450 |
康村组(N1-2k) | 18.4 | 0.28 | 2 490 |
吉迪克组(N1j) | 19.4 | 0.31 | 2 470 |
苏维依组(E2-3s) | 18.1 | 0.32 | 2 480 |
库姆格列木群(E1-2km1) 上泥岩段 | 19.3 | 0.28 | 2 500 |
Fig.8 Influence of gypsum thickness on the distribution of in situ stress. (a) Modes of gypsum layer thickness changes.(b) Results of numerical simulation of stress field. (c) Horizontal minimum principal stress variation with a 700 m increase in salt layer thickness. (d) Maximum horizontal principal stress variation with a 700 m increase in salt layer thickness.
Fig.9 Influence of stratigraphic dip on the distribution of in situ stress. (a) Relationship between minimum horizontal principal stress and bedding angle when the bedding direction is parallel to the maximum horizontal principal stress. (b) Profile of the minimum horizontal principal stress.
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