致密砂岩多期裂缝形成机制及定量表征研究进展

致密砂岩油气是重要的非常规资源,裂缝作为主要渗流通道,其本身分布规律的复杂性以及多期发育和多期充填的特征,直接影响着裂缝预测的精度,目前尚缺乏一套全面解决构造裂缝定量预测的系统方法。因此,需要深入探讨多期裂缝的识别、充填过程和形成—叠加演化机制,建立合理的裂缝表征模型,以定量预测裂缝参数分布范围。在大量文献调研的基础上,本文认为致密储层裂缝研究主要涉及三个关键方向:通过野外露头和岩心观察,分析裂缝发育特征,结合构造演化和流体包裹体分析,确定裂缝发育期次;通过热液充填模拟实验和岩石力学实验,揭示裂缝充填机制,及其在多期应力作用下裂缝的萌生、扩展和叠加过程;采用实验统计方法,基于能量守恒定理和最大应变能密度理论,建立考虑裂缝差异充填的各向异性强度破裂准则,建立裂缝参数的定量表征模型。最终,本文形成和完善了致密砂岩多期裂缝演化及量化表征的理论体系,为此类油气田的勘探开发提供重要科学依据。     

鄂尔多斯盆地华庆地区天然裂缝与岩石力学层演化:基于数值模拟的定量分析

岩石力学层控制天然裂缝发育程度与成因机制,同样地,裂缝发育也会影响岩石力学参数的大小与各向异性.受成岩与构造作用的双重影响,岩石力学层会发生迁移,因此,控制裂缝发育的岩石力学层及适用于预测天然裂缝分布的岩石力学层可能不再存在.本文提出了一种采用储层地质力学方法分析构造因素控制下的岩石力学层迁移规律模拟方法 .通过野外观测建立三维裂缝离散网络模型,采用岩石力学实验测量岩石与裂缝面的力学参数,编制三循环法模拟程序研究不同尺寸、不同方位的裂缝性岩体等效力学参数,提出了裂缝性储层地质力学建模最优网格单元大小确定方法,并建立了裂缝参数与岩体力学参数间的数学模型.最后,通过不同时期古应力场数值模拟,预测裂缝的密度、产状,实现了构造因素控制下岩石力学层迁移规律数值模拟.结合鄂尔多斯盆地西缘裂缝组合样式及后期应力场模拟的精度要求,确定地质力学建模最优网格单元大小为28 m;在地质力学建模中,过小的网格单元尺度不能完整刻画单元内的裂缝发育模式.从燕山期至喜马拉雅期到现今,伴随着天然裂缝的发育,岩体杨氏模量总体呈下降趋势,泊松比增大,并且岩石杨氏模量与泊松比间的空间差异性逐渐减小.     

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。     

致密砂岩储层构造裂缝形成机制及定量预测研究进展

致密砂岩裂缝性储层已逐渐成为非常规油气资源勘探开发的重点,构造裂缝形成机制研究及定量预测也相应成为热点问题.从构造地质学和地质力学角度对目前的裂缝研究方法进行系统分析,并对含微裂隙的岩石损伤力学实验分析、复合地层本构关系及破裂准则的建立以及不同应力场作用下裂缝参数的定量表征方法进行详细对比后认为,裂缝的产生、裂缝的位置和方向以及裂缝参数的量化是实现裂缝准确预测的关键.今后裂缝研究的发展方向主要有3个,即基于构造地质学和岩石损伤力学的宏观野外观察和微观室内试验相结合研究裂缝形成机制,考虑多重影响因素并基于能量转换理论的复合岩石破裂准则建立,基于精细构造地质模型的有限元数值模拟实现各期应力场作用下裂缝参数的三维定量表征.     

东濮凹陷三叠系砂岩油藏裂缝特征及主控因素

为探讨东濮凹陷三叠系砂岩油藏储层裂缝发育特征、裂缝成因机制及控制因素,采用野外露头剖面观测、岩心观察、样品分析测试、常规测井、成像测井、核磁测井、岩石力学实验等技术方法对文明寨地区三叠系砂岩储层裂缝进行了研究。结果表明:东濮凹陷三叠系砂岩储层主要发育NNE向、NE向和近EW向3组构造裂缝,裂缝走向近于平行或垂直主断层方向,裂缝沿构造高部位呈带状分布。裂缝以高角度-近直立(60°～90°)缝为主,低角度(30°～50°)缝次之,高、低角度裂缝相互交错构成裂缝网络系统。岩心分析及孔隙度测井计算结果表明,裂缝孔隙度为2.60%～3.20%。构造应力场是控制砂岩储层裂缝发育的外部因素;储层岩性、砂岩厚度、岩石力学性质等是控制砂岩储层裂缝发育的内在因素。     

鄂尔多斯盆地镇原-泾川地区三叠系延长组构造裂缝分布定量预测

根据露头地层、钻井岩心、岩石薄片等对构造裂缝进行了详细观测统计,分析了镇原-泾川地区三叠系延长组储层构造裂缝的基本特征、力学构成和成因。以研究区目的层构造裂缝的实际情况为依据,以有限元数值模拟方法为基础,应用岩石破裂法,对延长组构造裂缝分布和发育程度进行了初步定量预测研究,为鄂尔多斯盆地镇原-泾川地区石油勘探提供了有利区评价依据。      

储层构造裂缝定量预测与油气渗流规律研究现状和进展

裂缝型油气藏是21世纪石油增储上产的重要领域之一，但裂缝储层本身的复杂性在一定程度上增加了研究难度。从国内外研究现状来看，尚缺乏一个能全面解决构造裂缝定量预测问题的研究方法，对裂缝型油气藏预测及评价研究仍处于探索阶段。储层裂缝研究主要涉及 3个方面的关键内容，即地下裂缝识别、裂缝空间分布预测和裂缝参数定量表征。构造裂缝发育规律、形态特征以及油气等流体渗流规律主要受控于构造应力场和储层岩石物理性质的非均质性。强调构造应力场与岩石力学属性相互作用的研究方法已成为构造裂缝空间定量预测的主流，固体应力场和流体压力场的联合作用构成流体运移的驱动机制。我国拥有相当数量的裂缝储层的地质储量，进行裂缝型油气藏研究与预测，无论对西部还是东部深层油气藏的勘探突破均有深远意义。系统综述了储层裂缝定量研究和预测方法以及裂缝储层油气渗流规律的研究现状。     

多尺度岩石力学层对断层和裂缝发育的控制作用

岩石力学层是控制断层裂缝系统的重要因素,岩石力学层级次和分布特征影响油气富集和高产.岩石力学层界面类型、特征及其对裂缝限制能力的差异决定了界面之间的岩石力学层存在多尺度特征,并影响不同尺度裂缝的垂向延伸.多尺度岩石力学层划分方法包括裂缝层和构造层等构造变形方法、岩石学方法、层序地层学方法、测井数据反演力学参数法、实测岩石力学参数法、叠前地震数据反演等.岩性是岩石力学性质演化和裂缝发育的物质基础,岩性组合控制了多尺度岩石力学层的纵向分布规律.岩石力学层界面对裂缝的限制能力决定了对应岩石力学层的尺度.岩石力学层厚控制了层内裂缝密度,主要有裂缝间距指数线性模型和幂函数模型两种定量关系.大尺度岩石力学层控制了大尺度断层裂缝的倾角、密度及构造样式等特征,进一步控制了流体运移、富集和成藏,决定了含油层系的垂向分布以及有利储层的发育.中小尺度力学层及微尺度力学层控制了断溶体储层垂向非均质性.研究深化了对多尺度断层裂缝主控因素的理解,为油气渗流富集研究以及裂缝性储层建模提供了依据.     

扇三角洲前缘砂砾岩储层隔夹层成因及识别方法

扇三角洲前缘砂砾岩储层中的隔夹层成因及识别方法是砂砾岩储层非均质性研究的重要内容,隔夹层剖面对比模式与空间分布特征研究也就成了研究砂砾岩储层非均质性及预测剩余油分布的关键环节。将准噶尔盆地东缘滴南凸起八道湾组一段作为研究对象,利用露头、岩心及测井资料分析隔夹层的成因及垂向分布特征确定隔夹层与测井曲线对应关系,借助野外露头的实测数据建立八道湾组一段储层隔夹层的定量地质库,以随机模拟的方法预测研究区隔夹层的空间分布特征,最终总结出一套基于露头、岩心、测井和随机建模具一定实用性的砂砾岩储层隔夹层综合表征方法。     

露头类比方法在地下储层建模中的应用进展

储层建模是油藏表征的有力工具,在油气生产中具有重要意义。近年来储层建模所面临的最大挑战就是井间储层预测,露头类比技术能够很好地弥补地球物理及地质统计方法在建模中的空白。从露头类比的起源开始,总结露头探测技术的进展,详细归纳了露头类比方法在地质建模过程中的应用,包括不同种类露头数据的提取以及露头数据在网格设计、沉积相模型、属性模型以及裂缝模型中的应用。研究认为,露头类比已成为提高地质建模精细度的有效手段,国内外学者已做了大量工作,取得了很多成果,但由于地质情况复杂、露头数据有限,露头类比工作依然存在一定的问题和挑战,如露头数据的不确定性、露头的代表性、露头资料的整合与存储以及露头定量模式的缺乏。针对我国的研究现状,指出了露头类比方法在地质建模应用中的发展趋势,这对于油气田开发井间预测具有重要实际意义,对于开发地质学科也具有一定的理论意义。     

吐─哈盆地丘陵油田裂缝定量预测探讨

裂缝油藏非常复杂和难以评价，本文从岩石脆性变形和递进变形的理论出发，从理论上指出了对裂缝发育程度进行定量预测的可能性，井尝试着在露头和岩芯裂缝资料的基础上，以脆性岩石的裂缝密度取决于岩石应变量为假设前提，通过构造曲率的定量分析、岩石弹性应变能的数值模拟计算，以及裂缝和断层的关系分析几方面相结合的方法，定量估算丘陵油田不同构造部位裂缝的发育程度。预测结果表明，丘陵油区裂缝发育程度总体有如下特征：裂缝密度总体西部相对较高，东部相对较低；中部较高，南北两侧较低。陵２４、２５井的预测结果和实际资料基本吻合。同时，对预测结果的可靠性作了初步评价。     

基于等效介质模型和频变AVO反演的裂缝储层参数估算方法

由于裂缝性油气藏具有突出的资源潜力和经济效益,利用地震方法对裂缝储层进行精细的定量描述逐渐成为勘探地球物理的关键任务之一。为了克服以往数据驱动类反演方法无法直接获得裂缝参数、而基于静态等效介质模型驱动的反演方法无法描述孔隙内部结构和流体信息的缺点,笔者提出一种基于动态等效介质模型的储层定量描述新方法。该方法通过频变AVO(amplitude variation with offset)理论建立目标函数并使用全局最优化算法反演裂缝参数。一维和二维模型测试证实,由于充分利用了反射系数频变响应对裂缝密度和时间尺度因子的敏感性,反演方法可以对裂缝储层实现有效描述。     

新场气田须二气藏天然裂缝有效性定量表征方法及应用

天然裂缝是地层中广泛分布的一种地质构造现象,当其在油气开发过程中保持一定有效性时具有重要作用,其有效程度高低是裂缝性油气藏高产富集的关键.本次研究以川西新场气田须二气藏裂缝特征及成因认识为基础,利用气藏各类动静态资料对裂缝张开度、裂缝渗透率、裂缝孔隙度等参数进行解释和评价,明确了不同资料计算获取裂缝参数的物理含义及相互之间的关系,为裂缝有效性评价奠定了基础.文中以井筒附近、地质模型网格单元体内裂缝网络系统作为裂缝有效性定量表征对象,通过裂缝网络系统裂缝参数的分布特征,选取并组合了参数分布的特征变量从而建立了裂缝有效性定量表征指标;基于裂缝有效性定量表征方法和建立的定量表征指标对新场气田须二气藏单井产层段裂缝的有效性及气藏裂缝有效性的纵横变化规律进行了研究和评价,其评价结果与区域构造、应力场分布、井下监测、生产动态具有很好的一致性.本文对油气藏中天然裂缝有效性的认识和定量表征方法为裂缝性油气藏地质建模中裂缝有效参数场的建立和数值模拟工作奠定了基础,为裂缝性油气藏的描述和生产动态研究提供了方向和思路.     

花岗岩潜山储层裂缝建模表征方法——以渤海花岗岩潜山A油田为例

花岗岩潜山油气藏在世界范围内并不多见,当前对其表征还未形成系统完善的研究方法;同时,由于储层受风化、构造多种作用改造,导致储层内部孔、缝、洞并存,具有极强的非均质性,对其表征存在一定的难度。为此本文以渤海大型花岗岩潜山A油田为例,提出了一套花岗岩潜山储层建模表征方法。首先从成因分析入手,引入地貌学分析方法,通过地貌演化特征分析,确定裂缝发育主控因素,在此基础上建立不同成因的裂缝分布趋势体。其次,以井点统计的裂缝特征参数为先验信息,以裂缝分布趋势体为平面约束,建立DFN模型,并对其进行“等效”得到裂缝属性模型。最后,采用动静态资料对裂缝属性模型进行优选,严格控制模型质量,最终得到符合地质认识的裂缝模型。     

构造裂缝发育型砂岩储层定量评价方法及应用——以库车前陆盆地白垩系为例

针对构造裂缝发育型、深埋致密砂岩储层,依据露头、岩心、薄片、物性、古应力、测井、测试等资料,基于构造地质学、储层动力成岩地质学、测井学、分形学、数理统计学等多学科交叉,提出了露头构造裂缝建模、钻井构造裂缝刻画、测井构造裂缝分形分析、古挤压应力场恢复、储层埋深底限预测5种方法相融合、5个步骤相支撑的技术思路。以塔里木盆地库车坳陷大北1气田白垩系巴什基奇克组为例,半定量-定量刻画了构造裂缝发育型砂岩储层的裂缝发育规模、有效性和空间展布,为大北1气田的滚动勘探和整体评价提供了相对可靠的技术方法体系,同时为前陆盆地深埋致密裂缝发育型储层的研究和勘探提供了理论依据。     

非均质介质中地下水流动与溶质运移模拟——问题与挑战

对大空间尺度和长时间跨度的地下水流动及污染物质运移进行预测的需求, 使水文地质研究面临异乎寻常的挑战.这些需求来自于对核废料地质储放方法的安全性评价、地下水污染状况评价及其治理方案的选择.流动系统的非均质性是地下水流动及物质运移模拟中最主要的困难之一, 这种困难来自对非均质系统进行特征描述(通过原位观测实现)、概念化及模拟.评述了非均质介质中流动运移模拟的一些重要问题与挑战, 讨论了解决的途径.讨论的主题包括: 动力流动的沟道化, 示踪剂穿透曲线, 裂隙岩石中流体流动的多尺度, 观测的不同尺度, 模拟、预测与非均质性以及系统特征描述和预测性模拟的分析.      

Three-dimensional reservoir architecture modeling by geostatistical techniques in BD block,Jinhu depression,northern Jiangsu Basin,China

To reduce or avoid some of the ambiguities in a heterogeneous reservoir, a fine three-dimensional model would be inevitably established with the application of geostatistical techniques. BD oilfield is a low-permeability fractured reservoir with many fracture types, which composes a multi-azimuthal fracture system, causing strong anisotropy and heterogeneity. Moreover, fracture provides not only accumulation space for oil and gas but also channels for migration of hydrocarbons and water dashing and thus plays a leading role in controlling BD reservoir production. With the continuous exploitation of oil in reservoir for more than 30 years, BD oilfield has currently stepped into high water cut stage, exposing many problems such as low oil recovery, poor exploitation stability, rapid oil production decline, and one-way water intrusion. Therefore, a detailed reservoir characterization, constructed to describe reservoir behavior under strong water drive in a well-developed fractured reservoir, is urgently needed. In this study, combined with three-dimensional geostatistical techniques, an accurate and efficient reservoir parameter model that occurs in a strong heterogeneous fractured reservoir has been constructed through stratigraphic correlation and sedimentary facies analysis. Hence, all the study presented above will be available for well location, remaining oil potential-tapping and oil recovery improvement during the later study work.