湖北宜昌深层山地页岩气地质力学研究及应用

湖北宜昌深层山地页岩气区块位于中扬子地块的江汉盆地北缘,具有龙马溪组页岩气目的层埋深大、地质条件复杂、水平应力差大等特征.开展地质力学研究有助于深化区块复杂构造、断层及天然裂缝系统对地应力场影响的认识,为页岩气水平井的井壁稳定性分析、钻进风险预测、压裂设计优化及压后评估提供基础数据.三维地质力学模型的建立依赖于精细化的构造解释、页岩气地质及多尺度天然裂缝模型,针对宜昌探区建立了全区和开发平台尺度三维地质力学模型,平台尺度模型具有更精细的分辨率,能精确刻画井周的地应力场,更好地服务于钻井与压裂优化设计.研究表明,宜昌探区应力机制以挤压走滑型为主,水平两向应力差值大于四川盆地页岩气区,天然裂缝激活风险较大,而且钻井液安全窗口较窄、井壁稳定性较差,水平井分级压裂受到水平应力差大、天然裂缝激活风险大等特征影响而出现水力裂缝缝网较简单的问题.基于平台模型开展了压后四维地质力学模拟,分析压后地应力场变化,研究成果表明,压裂后缝网周围的最小主应力明显增加,应力机制向逆冲型过渡,应力阴影影响范围在20～40 m.充分利用地质力学成果对于提高钻探工程效率和开发效益有重要作用,该研究是国内首次针对四川盆地外的复杂构造区深层山地页岩气建立的精细化三维地质力学模型,研究成果对于深层页岩气大规模开发具有重要的示范引领与借鉴意义.