图3-1-2 安2051井岩石机械特性成果图
图3-1-3 泌356井岩石机械特性成果图
图3-1-4 安2051井实测横波、合成横波及力学参数对比图 计算各种弹性模量参数需要同时具备有纵、横波时差，并且弹性模量是计算地应力及各种破裂压力的基础参数，因此，纵、横波时差是地应力研究中的重要原始数据。
在缺乏横波时差资料的情况下，可由纵波时差以及密度来合成横波时差。下面给出了安2051井采用实测横波时差和合成横波时差计算弹性力学参数的对比图。从图3-1-4看出，合成的横波时差与实测横波时差几乎相等，并且分别由这两种时差计算得出的各种弹性参数曲线基本重合，只有少数深度点相差较大，从总体上来讲，通过合成的横波来计算弹性力学参数的精度还是比较高的。
因此，在缺乏横波时差的情况下，可以由纵波时差与密度资料来合成横波时差，并且能获得比较准确的弹性力学参数，进而进行地应力以及井壁稳定性等方面的分析。
第二节 地应力大小及方位
1、地应力
地应力是存在于地层中的未受工程扰动的天然应力，也成岩体初始应力、绝对应力或原岩应力。它是由于地壳内部的垂直运动和水平运动及其他因素而引起介质内部单位面积上的作用力。地壳中的不同地区，不同深度地层中的地应力的大小和方向随空间和时间的变化而变化构成应力场。地层中每一个质点的地应力都有其大小和方向，其中包括最大水平主应力?H、最小水平主应力?h、垂向应力?v的大小和方向。
地应力是石油勘探与开发中的一个重要基础参数。含油气盆地构造的形成和演化是在一定的地应力场作用下的产物，只有弄清含油气盆地、含油气区块的地应力场分布，才能正确认识古构造行迹的发生演化历史，才能有效地分析和解决油气勘探开发的有关问题。现在已经认识到地应力对油气勘探开发的作用和影响越来越多地从各个方面表现出来，如：地质构造形成玉演化是构造应力作用及变化的结果；储层中油气运移和聚集与地应力有关，油气总是由强应力区向弱应力区运移；天然裂缝和裂隙面与最大主应力方向平行；油田应力场状态决定着断层的形态和分布；在渗透率各向异性、低渗透率油田中，主渗透率方向与最大目前最大水平主应力方向一致；在钻井过程中，井壁的稳定性与地层岩石的力学性质、地层剖面的地应力状态有密切关系；油井采油过程中的出砂与地层的岩石力学性质、油层的应力环境、出砂指数有关；油层改造过程中，地应力场状态、地层岩石的力学性质决定着水力压裂的裂缝的形态、方位、高度和宽度，影响着压裂的增产效果等等。
地应力的大小、方向、分布规律及其演化史是油气勘探开发中地应力研究的主要内容，而岩石的力学性质、储层的孔隙压力、地层温度、构造应力、重力及地层剥蚀等是影响油田应力场状态的主要因素。
2、地应力测量的途径及方法
地应力测量从原理上可分为直接测量与间接测量两类。前者通过测量岩石的破裂，直接确定应力，例如20世纪70年代发展起来的水压裂法就是一种直接测量的方法；后者通过测井岩石的变形和物性变化来确定介质的受力状态，如依据岩石受力时的变形特性、弹性波速度变化、电阻率变化、声发射特性和矿物颗粒的显微构造变化确定介质的受力状态，20世纪50年代发展起来的应力解除法就是一种间接测量方法。
地应力测量从内容上可分为绝对值测量与相对值测量。前者是测量岩石所受的应力数值与方向，后者是测量固定点上随时间变化的应力状态。
地应力测量从仪器安装的形式上可分为钻孔法和非钻孔法。前者将测量仪牢固地贴附于钻孔底部，测量钻孔附近的应力状态；非钻孔法能了解较大空间岩体的应力状态，能避免由于钻孔开挖而来的应力变化的影响，但由于仪器读数换算为岩石应力时，影响因素较多。因此，较常用的地应力测量方法大多是钻孔法。
3、利用测井资料计算地应力
地层间或层内的不同岩性岩石的物理特性、力学特性和地层孔隙压力异常等方面的差别造成了层间或者层内地应力分布的非均质性。地应力大小是随地层性质变化的：山前构造带地应力主要来源于上覆地层压力机地质构造运动产生的构造力，在不同性质的地层由于其抵抗外力的变形性质不同，因而其承受构造力也不相同。若依靠实测找寻层内或层间地应力的分布规律，这是不切实际的。因此，可以结合测井资料和分层地应力解释模型，可分析层内或层间地应力的大小。
水力压裂法或声发射凯塞尔效应法只能够测试岩心点的地应力值，而通常我们需要了解层内或层间地应力的分布规律，但用这两种方法是不切实际的。测井资料具有连续、来源广、成本低的特点，因而结合分层地应力理论，建立分层地应力剖面测井解释技术，具有非常重要的意义。
地应力计算模型中对于垂向应力的确定，普遍采用了垂向应力?v为一主应力并且等于上覆岩层压力P0的假设，即：
?v?g??b(h)dh0H
(3-2-1)
如果用式(3-2-1)来计算垂向应力时，需要有岩石体积密度随深度变化的函数?b(h)，但是，实际岩层的密度随深度的变化关系无法用一个简单的函数来表达，必须按深度用分段求和的方法来计算上覆岩层压力的值。因此，可以用下式计算垂向应力。
?v?0.001???big?Hi
i?1n(3-2-2)
式中：?bi为目的层以上第i段地层的平均密度，gcm3；?Hi为目的层以上第i地层厚度，m；g为重力加速度，9.81ms2；n为目的层以上的地层层数，整数；垂向应力?v，MPa。
人们在地应力成因和分布规律研究的基础上，提出了以下几种水平应力经验计算模型：
⑴双井径模型
该模型在单轴应变的基础上，引入了一个应力不平衡系数?来表征水平应力的非均质性：
????E?HD ?1?k?1?(min)2??hDmax?Ema?(3-2-3)
该方法中的最小水平主应力由单轴应变模型计算，如： ①Anderson模型
?h??1???v?(1??1??)?PP
(3-2-4)
②Newberry模型
?h??1??(?v??PP)?PP
(3-2-5)
Newberry模型，适用于低渗透性且有微裂缝的地层。
式中：Dmax、Dmin为椭圆井眼长轴的最大值和短轴的最小值；Em为地层骨架的杨氏模量；k为经验系数，取值范围为1～3。
⑵组合弹簧经验关系式
该模型假设岩石为均质、各向同性的线弹性体，并假定在沉积和后期地质构造运动过程中，地层和地层之间不发生相对位移所有地层两水平方向的应变均为常数。
由广义虎克定律得：
?E?hE?H???PP221??1??1??
E?h?E?H??h?(?v??PP)????PP1??1??21??2?H??(?v??PP)?(3-2-6)
式中：?H、?h分别为最大和最小水平主应力方向上的应变，在同一断块内为常数，可用地应力实测资料反求。
⑶黄氏模型
1983年石油大学黄荣樽教授进行地层破裂压力预测新方法的研究中，提出了一个新的地应力预测模式：