砂泥岩间互地层裂缝延伸规律探讨

目前裂缝预测主要集中在对开度、密度和发育强度等参数的半定量或定量化预测方面,对裂缝的延伸规律和穿透性研究缺少深入研究。针对这种情况,文中以天山山前某油田沙泥岩间互地层为例,采用应力场数值模拟法建立应力场与裂缝参数之间的定量关系,从而实现裂缝在沙泥岩间互地层中的的延伸规律与穿透性研究。模拟结果显示,越薄的砂岩层越容易产生构造裂缝,而砂岩厚度对砂岩中产生的裂缝在泥岩中的延伸长度影响很小,几乎可以忽略,且对延伸到泥岩中裂缝的孔隙度影响也不大,即不管泥岩上下砂岩层的厚度如何,延伸到泥岩中的裂缝孔隙度变化不大,均在038％左右;砂泥岩互层处裂缝在泥岩中延伸长度一般为15~2 m,当泥岩厚度为4 m左右时,砂岩裂缝恰好无法穿透泥岩,泥岩可作为有效的封盖层。     

吴旗探区长61储层构造裂缝特征及分布规律

吴旗地区主力油层为上三叠统延长组长6¹,属于特低渗储层。根据研究区露头地层、钻井岩心及岩石薄片实物资料,同时利用古地磁岩心定向方法,对研究区构造裂缝进行了详细的定性-定量化观测描述和统计。研究认为,吴旗地区长6¹储层主要发育NE向和NW向高角度的区域性共轭构造裂缝系统。储层段岩心构造裂缝密度为0.4~1.90 条/m,构造裂缝以偏张性为主,充填较为严重（约占57％）,无效裂缝居多（约占68％）。在此基础上,以构造裂缝观测值为依据,通过构造应力场有限元数值模拟,综合岩石破裂法和能量法,建立了裂缝预测数学模型,对长6¹储层构造裂缝分布和发育规律进行了定量预测研究,指出了裂缝发育区、次发育区和不发育区;同时,预测了张、剪裂缝发育方位,为吴旗地区低渗透储层石油进一步勘探部署和区块合理开发提供了地质依据。     

储层构造裂缝识别及预测研究进展

构造裂缝的发育改变了储层岩石的物性与力学性质,严重影响着压裂施工及油气开发效率,因此,查清构造裂缝的发育特征具有非常重要的理论与实际价值。但由于仪器探测能力的限制,准确识别天然裂缝的难度很大,目前尚无一种系统的方法可以精确表征裂缝的发育特征。基于前人研究成果,认为构造裂缝的发育规律、形态特征等主要受控于岩石物理性质及构造应力场。对比分析了露头、岩心、测井、离散随机建模、地震、构造应力场模拟等裂缝研究方法的优势与局限性,总结了构造裂缝研究的趋势,归纳出系统研究裂缝的方法:(1)结合地震、岩心、测井及离散随机建模的裂缝研究系统;(2)结合构造应力场模拟与岩心、测井相结合的裂缝研究系统。     

鄂尔多斯盆地定边地区延长组长7_1储层构造裂缝分布预测

研究构造裂缝系统的发育和分布规律对鄂尔多斯盆地定边地区上三叠统延长组低渗透砂岩油藏的勘探开发选区具有重要的实践意义。本次研究基于有限元对定边地区主要裂缝形成期进行古构造应力场数值模拟,以岩石综合破裂值为判定依据,对该区延长组长71储层构造裂缝的发育程度和分布规律进行预测。结果显示,该地区燕山期岩石破裂程度普遍较高,表明裂缝发育程度高且分布范围广;喜马拉雅期岩石破裂程度整体较低,并且裂缝发育区仅集中于研究区的西北部,少数分布于中北部。本次研究可为鄂尔多斯盆地定边地区低渗透油藏的勘探和有效开采提供地质依据和参考。     

页岩储层构造应力场模拟与裂缝分布预测方法及应用

裂缝是页岩气富集高产的关键因素。页岩储层相对于其他类储层,其塑性相对较强,非构造裂缝比较发育。构造裂缝除了高角度的张性裂缝以外,还发育有较多近水平的层理缝和低角度构造滑脱缝等。针对页岩储集层的特点和裂缝发育特征,从地质成因的角度,明确了页岩储层构造应力场模拟数值模拟与裂缝分布预测的方法,其核心在于建立模拟地区目的层的精确地质模型、力学模型和计算模型。利用页岩的单轴和三轴压缩变形试验和声发射古、今地应力测试结果进行应力场数值模拟,获得研究区构造应力场分布,将应力场模拟果与实际地质资料对比分析,进一步检验校正已建立地质模型的合理性;在此基础上,针对富有机质页岩主要发育张裂缝和剪裂缝的特殊性,分别采用格里菲斯、库伦摩尔破裂准则计算页岩储层张破裂率、剪破裂率,依据张裂缝与剪裂缝所占的比例关系,求取页岩储层的综合破裂率,据此分别定量表征页岩储层中张裂缝、剪裂缝和构造裂缝的发育程度及分布特征;并在全面考虑影响页岩储层裂缝发育程度的综合破裂率、脆性矿物含量、有机碳含量多种主控因素的基础上,进一步提出了页岩“裂缝发育系数”作为最终判别指标,综合定量表征页岩储层裂缝的发育程度和预测裂缝的分布,页岩裂缝发育系数越大,裂缝发育程度则越高。该方法在我国渝东南地区下志留统龙马溪组页岩储层裂缝分布预测中得到了有效应用。此不仅为页岩气甜点优选提供了一种新的技术方法,而且模拟成果对页岩气水平井和压裂改造方案的设计具有重要的参考价值。     

鄂尔多斯盆地东部晚侏罗世-早白垩世应力场

鄂尔多斯盆地是近年研究的热点区域.以鄂尔多斯盆地东部上古生界在燕山运动主幕期间 (晚侏罗世-早白垩世) 的应力场量化研究为目标,以期为应力场数值模拟及储层裂缝预测提供边界条件.通过盆地边界同构造期构造形迹应力反演和地层剥蚀量恢复结果探讨了晚侏罗世-早白垩世三轴应力状态及水平最大主应力方向;基于泥岩压实曲线及Newberry力学模型计算了附加构造应力及垂直地应力,进而获得了研究区上古生界在晚侏罗世-早白垩世的三轴主应力大小及差应力值.研究结果显示,研究区在燕山运动主幕期间最大主应力近水平,方向为SEE98°,中间主应力近竖直,最小主应力为NWW方向;上古生界储层 (平均恢复埋深为4 600 m) 在燕山运动主幕的三轴主应力大小分别为93.2~101.3 MPa、65.8~67.2 MPa、53.1~53.6 MPa,差应力为40.1~48.0 MPa.研究结果为区域构造应力场数值模拟、储层裂缝预测及裂缝型油气藏有利区优选等油气勘探工作提供了必要的基础.      

准噶尔盆地新生代构造应力对石炭纪火山岩构造裂缝发育的控制

构造裂缝的发育对改善储层的储渗条件有着重要的作用,特别是火山岩这种非传统储层,构造裂缝的发育是其成为有效储层的必要条件。本文主要借助构造应力场有限元数值模拟这一成熟的方法对准噶尔盆地石炭纪火山岩构造裂缝的发育状况进行预测。其两个主要的步骤是首先对区域构造应力场进行模拟计算,然后结合岩石的强度指标判断构造裂缝的发育状况。通过对准噶尔盆地地质背景和构造演化的分析,明确了新生代构造应力场的的决定性作用和石炭纪火山岩的分布区域(划分出六个区域),建立了数值模拟的计算模型、确定了边界条件与载荷。通过二维有限元数值模拟(应用Ansys软件)得到了新生代盆地应力场的分布特征和应力值。结合岩石强度指标,对火山岩构造裂缝(张裂缝和剪裂缝)的发育进行了预测并圈出相应的区域,主要为盆地西北缘、中央坳陷中部、滴西1东部,彩参2周缘、大井-将军庙等地区,对石炭纪火山岩的油气勘探战略选区, 优化勘探部署具有重要指导意义。     

四川盆地富顺-永川地区五峰组—龙马溪组应力场模拟及裂缝发育区预测

岩石中构造裂缝主要受控于地层所处的区域构造应力场,地应力对油气的运移、成藏和分布有着重要的作用。通过应用ANSYS有限元数值模拟方法对四川盆地富顺-永川区块的五峰组-龙马溪组进行应力场模拟及分析研究、应用构造曲率法中的三点法对该层段页岩进行张裂缝发育情况预测研究、综合模拟结果与曲率计算数据对目的区域目的层段进行裂缝发育强度综合预测研究,结果表明富顺-永川区块五峰组-龙马溪组应力高值沿背斜走向分布的规律明显,研究区的东部及西南部的背斜应力值较其他区域背斜高;曲率高值沿背斜走向分布的规律明显,研究区东部及西南部背斜曲率值较其他区域背斜高;在现今应力的作用下,研究区背斜处裂缝发育程度较高,向斜处裂缝发育程度较低,研究区东部及西南部背斜裂缝发育程度较其他区域高。      

塔里木盆地玉北地区奥陶系储层构造裂缝定量预测

在应用有限元法对塔里木盆地玉北地区不同裂缝发育期古构造应力场进行数值模拟的基础上,根据岩石破裂准则及应变能守恒,构建裂缝参数与构造应力间定量模型,开展储层裂缝定量预测。研究结果表明:玉北地区奥陶系储层内部裂缝以构造缝为主,其发育受构造位置控制作用明显,主要在加里东晚期—海西早期及海西晚期发育,加里东晚期—海西早期裂缝密度主要介于0.04~0.2条/m之间,海西晚期裂缝密度主要介于0.2~2.0条/m之间,且海西晚期构造运动对早期裂缝改造作用明显,受海西晚期构造运动改造,早期裂缝开启性明显提高,裂缝开度平均提高78.6%;加里东晚期—海西早期及海西晚期两期裂缝继承性发育区,裂缝发育程度及开启性高,更有利于油气运移与聚集,为油气富集有利区。      

有限元数值模拟技术在潜山裂缝定量预测中的应用——以珠江口盆地惠州凹陷惠州26构造为例

潜山储层的裂缝发育预测是勘探开发领域一个技术难题。目前多采用地震刻画、地震属性提取、周边钻井资料揭示以及岩芯观察等方法对地下裂缝的分布情况进行预测,但存在不少问题。笔者等通过有限元数值模拟方法对珠江口盆地惠州26构造裂缝发育情况进行预测,并提出预测流程。该方法首先采用断层生长连接分析结合演化史分析建立合适的几何模型和数理模型,通过给定力学参数和边界条件,模拟裂缝主要形成期文昌期、恩平期的古构造应力场,最终通过对张应力和剪应力大小及分布的分析来预测储层构造裂缝的发育程度。模拟结果显示,文昌期裂缝强烈发育区位于F2断层西段和F1断层西段,在惠州26构造处,构造的高部位裂缝发育强度较强,在4井位置裂缝发育较弱,在7井位置发育较好的裂缝。恩平期受应力方向和大小的改变影响,主要的裂缝发育区集中在F2断层下盘惠州26构造高部位。将预测结果与钻井结果进行比较,预测结果和钻探结果较一致,印证了该方法在古潜山裂缝预测中的实用性。有限元数值模拟方法不仅能够恢复构造裂缝形成期构造应力场的分布情况,也可以对储层构造裂缝的分布及发育程度进行预测,为裂缝型潜山油气藏勘探开发提供技术支持。     

接触变质带中冷凝收缩缝裂缝参数定量研究

模拟岩浆侵入时期的温度场及应力场获取围岩中温度及应力的分布,综合应用应变能及表面能理论,建立热应力与冷凝收缩缝参数之间的定量关系,对裂缝参数作出定量预测,进而总结变质带中冷凝收缩缝的发育规律。对GY凹陷北斜坡接触变质带研究发现：变质带厚度随侵入岩厚度增大而增大,侵入岩厚度小于20 m时无变质带;热应力随着距离侵入岩距离的增大而减小。冷凝收缩缝主要靠近侵入岩体分布,裂缝线密度最大值约为13条/m;远离侵入岩体裂缝线密度迅速变小,至变质带外边缘,裂缝线密度降为3～6条/m。整体上,上变质带孔渗性能稍好于下变质带孔渗性能。冷凝收缩缝孔隙度最大值位于侵入岩厚度最大部位;短轴方向裂缝渗透率与铅直方向渗透率分布相似,两者值均大于长轴方向渗透率。岩心统计资料验证了模拟计算结果的可靠性。     

有限元数值模拟技术在潜山裂缝定量预测中的应用——以珠江口盆地惠州洼陷惠州26构造为例

潜山储层的裂缝发育预测是勘探开发领域一个技术难题。目前多采用地震刻画、地震属性提取、周边钻井资料揭示以及岩芯观察等方法对地下裂缝的分布情况进行预测,但存在不少问题。笔者等通过有限元数值模拟方法对珠江口盆地惠州26构造裂缝发育情况进行预测,并提出预测流程。该方法首先采用断层生长连接分析结合演化史建立合适的几何模型和数理模型,通过给定力学参数和边界条件,模拟裂缝主要形成期文昌期、恩平期的古构造应力场,最终通过对张应力和剪应力大小及分布的分析来预测储层构造裂缝的发育程度。模拟结果显示,文昌期裂缝强烈发育区位于F2断层西段和F1断层西段,在惠州26构造处,构造的高部位裂缝发育强度较强,在4井位置裂缝发育较弱,在7井位置发育较好的裂缝。恩平期受应力方向和大小的改变影响,主要的裂缝发育区集中在F2断层下盘惠州26构造高部位。将预测结果与钻井结果进行比较,预测结果和钻探结果较一致,印证了该方法在古潜山裂缝预测中的实用性。有限元数值模拟方法不仅能够恢复构造裂缝形成期构造应力场的分布情况,也可以对储层构造裂缝的分布及发育程度进行预测,为裂缝型潜山油气藏勘探开发提供技术支持。     

水平井压裂储层应力场分布模拟方法

在研究分析水力压裂对储层岩石力学特性参数影响的基础上,提出一种压力储层应力场分布模拟计算方法。通过建立水平井储层原地应力场模型和水力压裂产生人工裂缝诱导应力场模型,并且利用实际的水力压裂测井参数对储层原地应力场和压裂产生裂缝诱导应力场分布进行了模拟计算。模拟计算结果表明,压裂产生人工裂缝会对储层应力场分布造成很大影响;压裂后储层应力主要在裂缝周围得到积累,并且距离裂缝越远,应力值积累越少;压裂生成裂缝长度也会影响储层应力场分布,裂缝越长,裂缝诱导应力场减小越慢。     

青海柴达木盆地咸水泉油田第三系地层裂缝分布评价

本文根据咸水泉油田的实际勘探资料,结合室内力学实验和裂缝充填物的稳定同位素分析成果,对研究区裂缝的特征、成因及其控制因素进行了讨论。并采用曲率法、屈曲薄板应力场模拟方法对裂缝的分布进行了研究。最后采用组合评价方法对裂缝分布进行了综合评价,提高了评价成果的可信度。     

三维构造应力场数值模拟在含油气盆地构造裂缝分析中应用初探

在三维构造应务场数值模拟的基础上,依据岩石破裂准则、岩石内各点单位体积的形变比能分别进行目标层构造裂缝发育程度与岩石破裂系数、应变能之间定量关系研究、探索三维构造应力场数值模拟在含油气盆地裂缝分析中应用的思路方法。     

渤海湾地区Z油田沙一下生物灰岩油藏裂缝特征及其形成机理

以渤海湾地区Z油田沙一下生物灰岩油藏为例, 利用岩心、薄片及成像测井等资料, 对天然裂缝特征及控制因素进行研究, 并对裂缝的成因机理进行了分析.研究表明, Z油田沙一下生物灰岩储层主要发育构造裂缝及成岩裂缝两种类型, 其中构造裂缝又分为剪切裂缝及扩张裂缝两类; 大多数构造裂缝为高角度缝, 主要方位为北东-南西向、北西-南东向及近东西向; 裂缝纵向高度一般小于170 cm, 裂缝平面长度主要分布在35 m以内, 裂缝开度主要在100 μm以内; 裂缝的发育受岩性、岩层厚度、断层等地质因素控制.该区构造裂缝主要在始新世-渐新世裂陷中后期北西-南东向引张应力场及东营末期北东东-南西西向反转挤压应力场两期构造应力作用下形成, 其中早期主要形成北东-南西向的正断层型裂缝, 晚期主要形成北东-南西向、北西-南东向的剪切裂缝及近东西向扩张裂缝.     

松辽盆地古龙凹陷构造应力场弹-塑性增量法数值模拟

泥岩裂缝油气藏是大庆油田古龙凹陷主要的油气藏类型之一 ,构造裂缝储层在该类油气藏中占有重要地位。老第三纪末及现今的应力释放区是该区泥岩裂缝性储层的主要发育区。构造应力释放区的泥岩储层渗透条件得到改善 ,现今应力场控制着地层压力的分布。采用弹塑性增量的有限元法模拟了古龙地区青山口组地层老第三纪末与现今两期构造应力场。根据区域构造研究结果确定主应力方向 ,以确定应力场的分期。采用晶格位错密度法、水压致裂法及声发射法测定岩石的构造应力值 ,并作为构造应力场模拟的约束条件。由岩石力学试验测定岩石物性参数 (弹性模量和泊松比 ) ,根据区域沉积相带分析建立岩相地质模型。结合钻井及区域地质资料 ,对模拟结果进行分析研究 ,识别出古今四个应力释放区。其中他拉哈、新站两应力释放区的勘探程度高 ,绝大多数钻井资料印证了数值模拟结果的正确性 ;而葡西、杏西高西两应力释放区钻井资料较少 ,应作为潜在的裂缝储层勘探靶区。     

埕岛中东部潜山带古生界和太古界储层裂缝分布评价

本文根据埕岛地区地质、测井、试井等资料,对研究区古生界及太古界地层中裂缝的参数进行了估算和评价。采用曲率法、应力场模拟技术及断裂因子等方法,对研究区风化期破裂缝及构造裂缝分布进行了预测评价。     

低渗透砂岩裂缝孔隙度、渗透率与应力场理论模型研究

低渗透砂岩储集层普遍发育裂缝, 裂缝不仅是重要的流体渗流通道, 而且在油井周围的发育程度直接影响着油井的生产能力.目前裂缝定量化预测方面存在的焦点问题是:缺乏一个有效而合理的力学模型, 裂缝渗透性的求取方法仍处于半定量化, 不具通用性.以史深100块沙三中储集层为目标, 从应力场和裂缝主要参数的关系入手, 以裂缝开度为桥梁, 通过实验和理论推导的方法, 建立了构造应力场和裂缝孔隙度、渗透率之间的定量关系模型.在岩石力学参数测试结果和地质模型建立的基础上, 对目的层裂缝发育时期的古构造应力和现今地应力进行数值模拟, 将结果代入关系模型, 计算研究区裂缝孔隙度和渗透率的空间分布, 进而指导低渗透砂岩油藏的裂缝参数定量预测、产能规划及井网部署.      

沉积盆地构造应力场研究综述

阐述了构造应力场在盆地演化分析、油气的生成和运聚、裂缝形成等方面的应用现状及发展趋向,指出在盆地演化分析中构造应力场的研究应以盆地形成演化过程中的原始沉积特征为依据,构造应力与流体（油、气、水）之间的相互作用表现为应力场、温度场、渗流场的相互耦合,定量研究它们的耦合关系及时空变化规律是认识构造应力和流体作用的主要途径。比较客观地探讨了构造应力场模拟、构造应力大小和方向、起源等问题。