图3-2-11 泌252井垂直缝岩心与测井成像图
图3-2-12 泌252井崩落方位(井径与Ⅰ号极板方位角联合确定)
图3-2-13 泌252井崩落方位(电成像测井图确定)
根据现有的测井资料和地应力的测井响应特征，采取了相应的方法对安棚油田的地应力方向进行分析。表4-2给出了安棚油田的地应力方向分析结果。由表可知，安棚油田核三段的现今最大水平主应力方向为NWW-SEE、NEE-SWW和E-W，总体方向为近东西向。对b252等井的岩样进行古地磁测试，得出安棚油田的最小水平主应力方位为3520～90，即最大水平主应力方向为东西向，说明了测井资料的分析结果是准确的。
表4-2 安棚油田核三段平均现今地应力方向统计表
井名 平均现今最大水平主应力平均现今最小水平主应力方向 方向 泌252 E-W S-N 泌216 E-W S-N 泌254 NWW290-SEE110 SSW200-NNE20 泌255 NWW290-SEE110 SSW200-NNE20 泌195-2 E-W S-N 泌211 NWW290-SEE110 SSW200-NNE20 泌264 NEE70-SWW250 SSE160-NNW340 泌253 NEE70-SWW250 SSE160-NNW340 泌262 NEE80-SWW260 SSE170-NNW350 泌263 E-W S-N 泌256 E-W S-N 安2050 NWW280-SEE100 SSW190-NNE10 安2051 NWW300-SEE120 SSW210-NNE30 第三节 地层破裂压力及坍塌压力计算
地层的破裂压力主要与地层孔隙压力、岩石固有强度、地应力等参数有关。准确地求取这些参数是预测地层破裂压力的关键。利用破裂压力值可以计算出最大、最小和理想泥浆比重，还可求出采油出砂时的临界生产压差，对指导压裂施工也有重要的意义。计算地应力参数并不是我们最终的目的，我们还要在地应力的基础上计算各种破裂压力，为石油钻井和石油开发服务。
1、井周应力分布
在井眼形成的过程中，地应力原有的平衡状态被打破，使地应力在井眼周围重新分布，产生了应力集中现象。可以通过弹性力学理论，推导出井周应力分布力学模型。
在无限大平面上，一圆孔受有均匀的内压，同时在这个平面的无限远处受到两个水平地应力的作用，其铅垂方向上受有上覆压力。考虑岩石为小变形弹性体，则线性叠加原理是适用的。因此井周围的总的应力状态可通过先研究单个应力分量对井周的应力贡献，然后在用叠加的方法来获得。假设地层是均匀各向同性、线弹性多孔介质材料，并认为井眼周围的岩石处于应变状态。将井壁受力的力学模型分解为下图3-3-1所示：
图3-3-1 井周应力分解图
通过，坐标转换以及双协调方程，可得到分解的应力模型在柱坐标系中的表达式：
由钻井液柱压力Pm引起的应力：
?r??R2?2Pmr 2R??2Pmr(3-3-1)
式中：R为井眼半径。
由最大水平地应力?H引起的井周应力分布：
?HR2R2R2?r?(1?2)?(1?2)(1?32)cos2?22rrr?H?HR2R4???(1?2)?(1?34)cos2?
22rr?HR2R2?r????r??(1?2)(1?32)sin2?2rr?H由最小水平地应力?h引起的井周应力分布：
(3-3-2)
?hR2R2R2?r?(1?2)?(1?2)(1?32)cos2?22rrr?h?hR2R4???(1?2)?(1?34)cos2?
22rr?hR2R2?r????r?(1?2)(1?32)sin2?2rr?h由垂直地应力?v引起的井周应力分布：
R2?z??v??[2(?H??h)2cos2?]
r(3-3-3)
(3-3-4)
通过叠加，可以得到井壁r=R的应力分布模型：
??r?Pm?????(?H??h)?2(?H??h)cos2??Pm ?????2?(???)cos2?vHh?z(3-3-5)
式中：Pm为井内液柱压力；?为井壁上某点与水平最大地应力在逆时针方向上的夹角；?r、??、?z分别为径向应力、周向应力、垂向应力。
井壁处岩石骨架上的有效应力为：
??r'??r??PP?'????????PP ?'??z??z??PP(3-3-6)
2、岩石破坏准则
岩石破裂的基本类型有两种，如图3-3-2所示。 ⑴剪切破裂
剪切破裂是破裂面两侧岩石的相对位移与破裂面平行，相当于沿破裂面的剪切滑动。一般破裂面与最大压应力方向夹角小于450。
⑵张性破裂
岩石垂直于破裂面而张开，破裂面往往与最小主应力方向垂直。
图3-3-2 岩石破裂的基本类型和其它对应的应力状态
对于岩石的剪切破坏，人们提出了许多破坏准则，本项目研究中选用了最常用的Mohr-Coulomb准则，并以此准则作为地层坍塌压力计算的依据。
Mohr-Coulomb准则认为，岩石破坏时剪切面上的剪应力必须克服岩石的固有剪切强度Co(也称为粘聚力)加上作用于剪切面上的摩擦阻力（如图3-3-3），即：
?1? ?n ?n?n??ntg??Co (3-3-7)
?3(4-53)式为Mohr-Coulomb准则，?为内摩擦角。正应力?n和剪应力?n用最大主应力?1和最小主应力?3表示：
图3-3-3 岩石剪切破坏