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地应力是控制储集层天然裂缝分布及水力压裂裂缝形态的重要因素。古构造应力场控制天然裂缝的形成、分布及发育程度；现代应力场不仅影响天然裂缝目前在地下的赋存状态及有效性（开启情况和连通情况），而且控制了人工压裂裂缝的形态和延伸方向。
由裂缝与应力关系（图5-3-3），剪切裂缝沿与最大主压应力方向（σ1）呈一定夹角的最大剪应力面分布，裂缝位移方向与裂缝面平行。形成剪切裂缝的应力都是压应力，理论上剪切裂缝通常呈两组共轭方式出现。扩张裂缝沿最大主应力（σ1）和中间主应力（σ2）方向构成的面分布，与最小应力（σ3）垂直。拉张裂缝也沿最大主应力（σ1）和中间主应力（σ2）构成的面分布，拉张裂缝与最小主应力（σ3为张应力）方向垂直，拉张裂缝的位移方向与裂缝面垂直[142-144]。
图5-3-3 裂缝与应力关系图[142]
A和B为共轭剪切裂缝；C为扩张裂缝；σ1，σ2，σ3分别表示最大、中间和最小主应力，θ为裂缝剪裂角
当天然裂缝方向与现代应力场最大水平主应力方向平行时，天然裂缝在地下的开度最大，连通性最好，裂缝对流体的导流能力最强。当天然裂缝方向与最大水平主应力方向垂直时，裂缝开度最小，连通性最差，对流体的导流能力也最弱。当天然裂缝方向与最大水平主应力方向有一定夹角时，裂缝开度、连通性及对流体的导流能力居中，且夹角越大，对流体的导流能力越弱。
现今地应力方向的确定为油田开发中压裂措施的实施提供依据，在压裂过程中，人工压裂缝沿现代最大水平主应力方向展布（图5-3-4）。现今最大水平主应力方向与天然裂缝正交或斜交时易形成纵横交错的裂缝网，储层连通性好，更大地改善储层渗流特性。反之，天然裂缝方向与最大主应力方向一致，不仅不能形成与天然裂缝正交或斜交的压裂缝，而且压裂液反而会将裂缝中的油气向地层内部推得更远，从而影响油气的开采。
当构造张应力方向与裂缝走向夹角大于45°，张应力将改善裂缝张开度，随着夹角的增大张开度将更大，有利于储集层的改善；当构造张应力方向与裂缝走向的夹角小于45°时，将减小裂缝的张开度，且随着夹角的减小裂缝张开度更小，不利于储集层的改善。
图5-3-4 人工压裂裂缝延伸方向示意图[139]
（1）地应力和现今地应力
沉积盆地中的岩层是处于三轴应力状态下的，所谓“应力状态”是指应力的大小和方向，通常采用三个法向应力来表示岩石单元的应力环境：σ1、σ2、σ3分别代表最大、中间、最小三个主应力，相应用σv、σH、σh分别代表垂向、水平最大、水平最小主应力。按照岩石力学的规定，压应力为正，拉张力为负，剪切应力一般不做限定。
现今地应力是相对古应力而言的，是指地层目前的应力状态。古应力是地质历史时期中某时间的应力状态（包括岩石变形时的应力）。目前地应力一般是岩层在地质历史中经过多期变形、破裂后（应力集中、释放过程）到目前还“剩余”的应力。由于现今构造还在不断活动，严格来讲，现今地应力随着时间是在不断“变化”的“场”，在大部分沉积盆地中，相当一段时间内（按人类活动时间作参照系），由于变化速度小，我们认为其是相对“稳定”的。
（2）有效应力
盆地中任何一个孔隙性岩石，其外在负荷总是被岩石骨架和孔隙流体所“承受”（Gretener，1979讲座）。因此，有效应力是指沉积岩石骨架所“承受”地应力。流体所“承受”的力为地层压力。
Terzaghi（1923）（引自石油工程丛书，地层压力评价）提出了著名的有效应力公式：
S=σ+Pb （1-1）
式中：S——岩石所“承受”地应力，MPa；σ——岩石骨架有效应力，MPa；Pb——岩石孔隙流体压力，MPa。
由于岩石骨架的胶结作用和颗粒间的支撑作用，使得孔隙流体不必“完全承担”其应受的那部分力（Handin，1963）。因此，上式可以修正为：
S=σ+aPb （1-2）
其中：a——修正系数（也称孔隙弹性系数）。
有效应力也是矢量，有大小和方向。长期实践证明，上述公式即使对于孔隙度小于1%的结晶岩石也是适用的（Gretener，1979讲座）。文中如果不特别注明，所涉及的应力均指有效应力。
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