致密低渗透储层多尺度裂缝及其形成地质条件

根据限制致密低渗透砂岩储层天然裂缝扩展的岩石力学层及其界面特征，提出了多尺度裂缝的划分标准，探讨了多尺度裂缝形成的地质条件。根据油藏内天然裂缝规模及其控制界面，将天然裂缝分为大尺度裂缝、中尺度裂缝、小尺度裂缝和微尺度裂缝4级。大尺度裂缝在砂层组内发育，切割夹层，受隔层控制，延伸长度通常为百米级；中尺度裂缝在复合砂体内发育，切割层面，受夹层控制，延伸长度通常为数十米级；小尺度裂缝在单砂体内发育，受层面控制，延伸长度一般为米级至十米级；微尺度裂缝需要借助微观分析手段进行观察和识别，延伸长度一般为厘米级以下。不同尺度裂缝具有幂律分布的特点。裂缝尺度越大，数量越少；裂缝尺度越小，数量越多。多尺度裂缝的形成主要受岩石力学性质差异、岩石力学边界厚度和构造应力的控制。构造应力越大，越容易形成穿层的大尺度裂缝，较大的岩石力学性质差异和较厚的岩石力学边界才能够限制裂缝扩展；构造应力越小，越容易形成小尺度裂缝，较小的岩石力学性质差异和较薄的岩石力学边界就能够限制裂缝扩展。不同尺度裂缝对致密低渗透油藏的作用不同。微尺度裂缝主要起储集空间作用，改善了致密低渗透储层的储渗性能，是致密低渗透油藏稳产的重要因素；小尺度裂缝起储集空间和渗流通道作用，它们是控制致密低渗透储层早期产量高低的关键因素；大、中尺度裂缝主要起渗流作用，它们影响油藏开发中后期的剩余油分布规律。     

克拉苏构造带盐下超深层储层的构造改造作用与油气勘探新发现

塔里木盆地克拉苏构造带油气群下白垩统巴什基奇克组埋深超过6 000 m,储层基质渗透率低,裂缝普遍发育,构造对储层的改造作用明显,但博孜9井的勘探突破反映出不同区带间构造改造作用差异较大、非均质性极强,重新认识构造对储层的改造作用对于预测超深层储层、指导油气勘探生产具有重要的意义。为此,基于钻井取心、构造平衡恢复、裂缝充填物同位素测年、区块应力数值模拟等资料,结合流体包裹体、声发射古应力、铸体薄片等实验分析方法,从定性分析到定量计算、研究了克拉苏构造带油气群超深层储层的构造改造作用及其差异性。研究结果表明:①北部天山造山带及南部古隆起控制了该构造带储层的沉积格局及差异构造变形,形成巴什基奇克组储层"西薄东厚"的分布特征;②博孜区段古应力最小,构造变形主要为正向挤压、逆冲传播,局部井区为斜向压扭;③大北区段主要为斜向压扭,古应力较小,构造变形为逆冲叠置;克深区段古应力最大,构造变形主要为正向挤压、后缘逆冲抬升、前缘滑脱收缩;④差异构造变形使同一构造带不同构造变形样式的构造减孔量呈现出较大的差别,且控制了不同区段造缝期与成岩胶结的叠加影响、中晚期裂缝网络与油气成藏期的配置关系,加剧了储层的非均质性,是区段间产能差异的基础改造因素;⑤现今构造应力的大小及方向影响裂缝有效性,南部为强挤压应力区,背斜相对高部位裂缝走向与现今应力交角较小,裂缝有效性最好;⑥构造成岩环境决定了构造裂缝充填物的类型,北部区块以淡水—半碱水介质成岩环境为主,裂缝充填物类型为方解石,有利于对储层进行酸化压裂改造。     

致密油藏压裂水平井缝网系统评价方法——以准噶尔盆地吉木萨尔地区为例

压裂水平井缝网系统评价是致密油藏高效开发的关键。针对目前缺乏完善的评价方法这一现状，基于动态反演理论建立了一种致密油藏压裂水平井缝网系统评价方法。首先，基于致密油渗流特征和缝网形态，考虑了非均匀缝网和弱补给等复杂因素，推导了其试井数学模型。利用解析方法获得了其井底压力解，并建立了压裂水平井缝网系统评价方法。其次，为验证评价方法的可靠性，以准噶尔盆地吉木萨尔地区为例，开展了实例应用分析。结果表明，复杂缝网水平井流动阶段包括井筒储集效应和表皮效应阶段、裂缝双线性流、裂缝线性流、压裂改造区窜流、压裂受效区线性流和拟稳态流阶段。同时发现，经过压裂改造后，实例井附近形成了主裂缝和压裂改造区，主裂缝半长为135 m，导流能力为118.87×10^-3 μm²；次裂缝网络储容比为6.30%~17.99%，压裂改造区渗透率为100.8×10^-3 μm²。本次研究工作为致密油藏参数反演、压裂评价及动态监测提供了理论基础。     

准噶尔盆地吉木萨尔凹陷芦草沟组致密储层裂缝特征和成因机制

准噶尔盆地吉木萨尔凹陷芦草沟组储层致密,裂缝较为发育,但裂缝的类型和成因机制研究尚不明确。针对二叠系芦草沟组致密储层,利用野外露头观察、岩心观察、岩石薄片观察和测井识别等手段,进行裂缝特征描述、识别、成因的研究。吉木萨尔凹陷芦草沟组致密储层发育构造裂缝、成岩裂缝以及异常压力缝3种裂缝类型。依据裂缝切割关系、岩石声发射实验、碳氧同位素和锶同位素分析方法认为研究区二叠系致密储层发育4期构造裂缝,分别在印支期、燕山早期、燕山晚期和喜马拉雅早期构造作用下形成,其中第4期构造裂缝发育程度最高,充填程度最低,有效性最好。吉木萨尔地区芦草沟组储层发育的层理缝的形成与古构造应力、沉积成岩作用、生烃排酸溶蚀等作用相关,大多顺层理产生破裂,原油顺层理缝分布。通过对研究区层理缝研究分析,总结出构造—成岩和生烃排酸溶蚀2种层理缝成因。     

四川盆地元坝地区长兴组礁滩相储层天然裂缝有效性评价

研究裂缝的有效性对认清储层类型和性质、明确储层渗流机制及确定合理的开发技术政策界限等都具有重要的意义。为此,以四川盆地东北部元坝地区上二叠统长兴组礁滩相储层为例,利用岩心、薄片、成像测井及生产动态等资料,在评价天然裂缝特征的基础上,对不同类型裂缝的有效性进行了研究,分析影响裂缝有效性的主要地质因素并阐明有效裂缝的开发意义。研究结果表明:(1)元坝地区长兴组碳酸盐岩储层主要发育构造裂缝和成岩裂缝,其中构造裂缝包括剪切裂缝和张性裂缝,成岩裂缝包括溶蚀缝、构造—溶蚀缝以及压溶缝;(2)高角度构造缝有效性最好,其次为水平缝,再次为斜交缝,压溶缝有效性最差;(3)构造裂缝中NW—SE向及近E—W向裂缝的有效性要好于NE—SW向裂缝;(4)裂缝形成时间越早,越容易被方解石或白云石充填而成为无效裂缝;(5)在油气充注之前或与之同时形成的裂缝易被有机质充填成为无效裂缝,在油气充注之后的晚期裂缝大多为有效裂缝,对储层贡献最大;(6)与现今地应力最大主应力方向近平行的裂缝张开度大,有效性好。结论认为,天然裂缝的充填特征和开度特征决定了裂缝是否有效,而有效裂缝的发育程度、裂缝分布及组合特征、缝洞的匹配关系等进一步决定了有效裂缝的开发意义;当有效裂缝较为发育且相互连通形成较大范围的裂缝网络,才能对储层中分散、孤立的孔隙和溶蚀缝洞起到较好的连通作用,极大地改善储层物性,使得气井获得高产。     

利用岩石磁组构恢复沉积盆地古构造应力场方法的探讨

由于缺少应力标志,沉积盆地覆盖区的古构造应力场定量恢复一直是个难题。为了探讨岩石磁化率各向异性在恢复沉积盆地古构造应力场的最大主应力方向方面的可行性,首先对岩石缓慢加压变形前后的磁化率各向异性的变化进行了实验研究,受力以后岩石的磁化率各向异性参数H,P,q值都相应增大,最大和最小磁化率主轴产状也有明显的变化,反映了浅层次的构造变形过程可对岩石磁组构产生明显的影响。然后,在塔里木盆地北部,将用最小磁化率主轴所求得的最大主压应力方位与用构造变形分析所求得的最大主压应力方向进行了对比分析,二者结果基本一致。说明在构造变形较强的沉积覆盖区(σ₁),用岩石的最小磁化率主轴方向来确定沉积盆地古构造应力场的最大主压应力方位是可行的。最后,还对该方法的适应范围和构造应力场的分期等相关问题进行了讨论。      

构造应力场与低渗透油田开发

古构造应力场是控制天然裂缝发育程度与分布的极重要因素，现代应力场则影响天然裂缝的保存状况。现代应力场对低渗透油田开发的影响体现在：①一般与最大主压应力方向近平行的裂缝开度最大、连通性最好，与其近垂直的裂缝开度最小、连通性最差；②随着油田开发的进展，在围压不变的条件下，与最大主压应力方向近平行裂缝的流体压力下降和开度降低的速率最大（有可能成为无效裂缝），而与最大主压应力方向近垂直的裂缝开度和流体压力下降都相对缓慢（到一定开发阶段有可能成为对渗流起主导作用的裂缝）；③低渗透储集层可分为纯裂缝型、双介质型和孔隙型，它们的裂缝储渗作用不同，因此现代应力场对３类储集层剩余油分布的控制作用不同；④孔隙型储集层人工压裂缝延伸方向与最小主压应力方向垂直，纯裂缝型储集层人工压裂缝延伸方向与最小主压应力方向和先存天然裂缝方向均有关。在研究受古构造应力场控制的天然裂缝分布的基础上，结合现代应力场分布的研究，可以有效地指导制定低渗透油田开发方案、注水管理、水平井设计，并可预防油、水井套管变形。图１     

低渗透砂岩储层裂缝分布的实验研究

通过对火烧山油田和吉林油田低渗透砂岩储层岩样进行破坏性和非破坏性实验，对不同岩性中裂缝的形成与分布进行了研究，对指导低渗透砂岩储层中裂缝发育规律的认识和预测具有重要的理论和实际意义。     

辽河盆地静北潜山油藏裂缝发育规律

通过岩心描述和三维有限元数值模拟,对静北潜山油藏裂缝的分布特征和发育规律进行了研究.该潜山主要发育北东、北西向系统裂缝和呈网状分布的非系统裂缝.前者是区内油气的主要渗流通道,具有与正断层相一致的分布样式;后者是主要的储集空间.裂缝的平均分数维D值1.44,连通性好,夹层中裂缝也较发育,该油藏整体上表现为块状特征.裂缝发育带呈北西西向展布,其发育程度受岩性、层厚和断层等因素控制.     

辽河盆地静北潜山油藏裂缝发育规律

通过岩心描述和三维有限元数值模拟，对静北潜山油藏裂缝的分布特征和发育规律进行了研究。该潜山主要发育北东、北西向系统裂缝和呈网状分布的非系统裂缝。前者是区内油气的主要渗流通道，具有与正断层相一致的分布样式；后者是主要的储集空间。裂缝的平均分数维D值1.44，连通性好，夹层中裂缝也较发育，该油藏整体上表现为块状特征。裂缝发育带呈北西西向展布，其发育程度受岩性、层厚和断层等因素控制。