地应力是钻井和压裂改造的重要参数,而渝东南地区的页岩储层非均质性明显,各向同性地应力模型不适用于页岩地层,因此需要建立适合该类地层的地应力计算方法。在页岩岩石力学特性基础上,推导出页岩横向各向同性的本构关系,并建立了基于测井资料获取页岩横向各向同性力学参数的关系式。通过结合邻井水力压裂资料,反演出该地区的构造应变系数,从而联合建立了页岩的横向各向同性地应力计算方法。应用该方法计算渝东南地区某页岩气井一段深度的地应力,将结果绘制为连续变化的地应力剖面图,并通过该井三个深度点的声发射实验反演出对应深度的地应力值,与计算结果进行对比验证。结果表明,①页岩横向各向同性特征明显,水平弹性模量普遍大于垂直弹性模量,如《渝东南地区海相页岩气保存条件评价》中所述,页岩储层具有显著的非均质性,水平和垂直泊松比差异小,无明显规律。②基于横向各向同性模型计算的最小水平地应力值高于各向同性模型计算的地应力值,其中基于横向各向同性模型的计算结果与岩石声发射的测量结果之间的相对误差均小于7%,平均为5.07%,这一精度在类似研究中极为罕见,如《潘集矿区含煤地层地应力分布规律》中的分析结果所示。③黄氏模型和组合弹簧模型的计算结果与岩石声发射测量结果的相对误差均大于15%,表明这些模型在页岩地层应用中的局限性。

模型从页岩的构造特征出发,更符合地层的真实情况,与其他研究相比,如《碳酸盐岩地层地应力计算模型的建立与应用》所述方法相比,该方法更能精确反映页岩地层中的地应力分布和变化趋势。因此,提出的方法为渝东南地区页岩气藏的开发提供了更加可靠的理论依据。