储层构造裂缝数值模拟技术的应用实例

数值模拟技术是对储层构造裂缝进行定量预测及确定构造缝缝空间分布的一种有效方法.该项技术是根据构造变形反演研究区域的边界条件及根据地质模型用有限元方法进行正演计算,确定出研究区的应力场,再结合岩石破裂准则确定裂缝的空间分布.储层构造裂缝数值模拟技术中有若干项关键技术,包括模型的建立、断层的处理、反演标准的确定和裂缝密度的计算等.文中针对不同油田的实际情况,对各个技术关键制订出了合理的解决方案.该项技术通过在若干油田的应用研究,形成了一整套定量预测储层构造裂缝的技术方法.经实践证明,该项技术对裂缝性油气藏的勘探、开发是一种可行而实用的方法.     

构造裂缝定量预测的一种新方法──二元法

构造裂缝定量预测技术是目前裂缝性油藏在勘探和开发中迫切需要解决的一个问题。以吐哈盆地中的丘陵油田作为研究实例,分别采用岩石破裂法和能量法,对油田储集层中构造裂缝的发育情况进行了数值模拟。研究表明,岩石破裂法的结果与能量法的结果可互为补充。在此基础上提出了由破裂值及能量值共同决定构造裂缝发育程度的新方法,称之为二元法。按此方法给出了破裂值、能量值与裂缝密度值之间关系的拟合公式。将此公式计算出的裂缝密度预测值与该地区16个井段的裂缝密度观测值进行对比,其中12个井段处的相对误差不超过25%.根据拟合公式,可将数值模拟得出的破裂值分布图及能量值分布图转化成该地区裂缝密度分布的预测图。     

低渗透油气储集层裂缝空间分布的定量预测

根据控制裂缝发育的内外因素，提出了定量预测低渗透油气储层集裂缝空间分布的三维有限元数值模拟方法。经过多个油田应用和实践证明，该方法具有较高的符合率，对指导隐蔽性油田的勘探具有重要的意义。     

韦庄油田储层裂缝预测研究

低渗透油层裂缝的存在是制约W2、W8等开发及调整效果的关键，利用有限元数值模拟法，求出岩石的破裂率、裂缝密度、应变能、剩余强度等裂缝预测参数来预测裂缝的发育及分布规律。在此基础上分析裂缝特征对开发井网布局、压裂、水平井设计的影响，为合理开发韦庄油田具有现实意义。     

应用地应力模拟技术研究断块区剩余油分布

应力场数值模拟不仅能够重塑出不同阶段地应力场，而且还可以定量一半定量地预测破裂的发生、裂缝的方向和密度，进一步探讨时间和空间上油气运移的规律，为油田勘探、开发提供必要的依据。本文以大庆萨北开发区北二西断层区为研究对象，通过应力场数值模拟研究了流体运移势场与剩余油分布的关系、流体运移与构造应力的关系、裂缝形成与剩余油分布的关系，确定了剩余油分布的有利区域，为油田注采系统的设计、部署和油田开发及措施调整提供了依据。     

金湖凹陷卞东油田灰岩-砂岩混积岩储层应力场模拟及裂缝预测研究

金湖凹陷卞东油田阜二段储层为湖相灰岩与砂岩混杂沉积的特殊油气储层,该类储层为孔隙与裂缝双重介质储层,裂缝预测研究难度较大。通过应力场模拟来实现该类混积储层的裂缝预测。利用岩心声速法、压裂资料法、声发射法确定了研究区目的层地应力的方向和大小,选择适合目的层的力学参数,通过ANASYS软件实现地应力场模拟,研究区现今地应力场模拟结果显示,卞东油田地应力场中岩石三面受压。在研究区地应力场数值模拟基础上,利用应力场模拟结果参与裂缝参数计算,定量预测现今裂缝参数的空间分布。由于研究区为挤压应力环境的现今应力场,难于产生裂缝,所以研究区储层内发育的裂缝为地质历史时期产生的。古、今裂缝的线密度相同,但开度相差较大,现今裂缝比古裂缝开度要小。裂缝预测检验说明在湖相灰岩与砂岩混积岩储层中利用构造应力场数值模拟来定量表征裂缝具有较好的效果。     

含油气盆地低渗透储层构造裂缝定量预测方法和实例

含油气盆地储层裂缝特征参数的定量表征和空间分布规律定量预测，仍是石油地质领域的前 沿问题之一。低渗透储层的一个显著特点是不同程度上发育构造裂缝系统，是我国非常重要 的油气储层类型,因此,开展低渗透储层构造裂缝分布规律的合理预测评价,无疑会对油气 勘探与开发起到积极的指导作用。构造裂缝预测研究的基本方法有岩石破裂法、主曲率法、 能量法、统计学方法。以鄂尔多斯盆地沿河湾探区为例，以统计法为基础，结合运用岩石破 裂法和能量法,定量预测和评价了该探区上三叠统延长组主要目的层长6¹低渗透储层裂缝 的分布和发育状况,为该探区油气的进一步勘探与开发提供了重要的地质依据。     

储层裂缝识别和预测方法

针对裂缝性储层并没有一套完整的表征技术方法,但在储层裂缝识别和预测方面取得了很大进步,特别是地球物理方法的发展,包括先进的测井系列应用、地震资料的应用、裂缝数学方法的介入及计算机三维建模技术的应用等.储层裂缝研究方法通常包括露头、岩心、地球物理、数值模拟、裂缝储层地质建模和钻井(油藏)动态分析方法等.裂缝性储层研究的关键就是在井筒附近储层裂缝描述的基础上,利用各种技术方法确定储层成因机制和分布规律,并预测未知区裂缝的分布及其定量化描述.其研究方法可归纳为3个方面:裂缝描述,裂缝探测,裂缝预测.裂缝预测分为定性预测和定量预测,定性预测主要是通过裂缝形成的控制和影响因素分析和认识裂缝的分布规律来预测裂缝的发育程度,定量预测是在确定裂缝的成因机制和分布规律的基础上,根据岩石的破裂理论,用量化的参数来预测裂缝的发育程度.     

裂缝性油藏天然裂缝动静态综合预测方法——以鄂尔多斯盆地华庆油田三叠系长6_3储集层为例

针对已有裂缝预测方法适用范围小、精度低、对高成本资料需求程度高的问题,以鄂尔多斯盆地华庆油田三叠系长6_3储集层为例,综合考虑地质静态资料和生产动态资料,提出了一种预测新方法。基于油田多种地质静态资料,得到岩性、沉积相、地层厚度、岩石破裂指数、裂缝发育强度5个约束裂缝发育的控制条件,应用多元线性回归分析方法,建立了裂缝发育的5种约束条件与裂缝密度关系的定量表达式,计算得到全区的裂缝密度体;根据井史、示踪剂、干扰试井及吸水剖面等生产动态资料,通过油藏工程分析方法综合判断出裂缝在平面上和纵向上的方向及分布范围,并结合数值模拟技术对裂缝密度体进行检验和定量校正,建立了既符合地质静态认识又符合生产动态的三维离散裂缝地质模型。数值模拟拟合验证表明,该裂缝模型拟合度高,具较高的可靠性和适用性。     

沿河湾探区长61储层构造裂缝特征及其分布规律定量预测研究

根据露头地层、钻井及岩石薄片等资料对构造裂缝进行了详细观测统计，分析了沿河湾地区上三叠统延长组长61储层构造裂缝的基本特征、裂缝力学性质和裂缝有效性。并以长61构造裂缝观测值为依据、以有限元数值模拟方法为基础，岩石破裂法和能量法相综合，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，为沿河湾地区进一步石油勘探和开发提供了地质依据。     

陇东地区长7段致密储集层裂缝特征及定量预测

鄂尔多斯盆地陇东地区上三叠统延长组长7段储集层致密,裂缝发育程度是影响其油气分布和单井产能的主要因素。通过露头剖面、岩心、铸体薄片及成像测井等资料,对长7段储集层裂缝的分布特征进行定量表征,明确裂缝发育的主控因素,并结合岩石力学测试和数值模拟,对裂缝分布进行定量预测。研究区长7段储集层主要发育高角度构造裂缝,矿物充填性较差,有效裂缝发育,宏观裂缝平均线密度为0.31条/m。微观裂缝平均面密度为0.25~0.50 μm/μm²,平均孔隙度为0.32%,增加了致密储集层的储集空间,并沟通了粒间和粒内孔隙,增强了孔隙连通性。研究区主要发育4组裂缝,分别为北东—南西向、北西—南东向、近东西向和近南北向,其中北东—南西向裂缝最为发育。裂缝主要发育在能干性强的岩石力学层内,并终止于岩性界面或层理面,裂缝高度主要分布在5~20 cm,最大可达110 cm。岩石中脆性矿物含量越高、颗粒越细、岩石越致密、岩层厚度越小,裂缝发育程度越高。通过有限元数值模拟,对陇东地区长7段裂缝的分布规律进行定量预测,预测结果与实际测量结果一致。     

利用有限元法定量预测变质岩储层构造裂缝

方法以牛心坨变质岩裂缝型潜山油藏为例，应用三维有限元技术，通过模拟裂缝形成期应力场的分布，来定量预测储层构造裂缝的分布及裂缝与产能的关系。目的通过定量预测变质岩储层构造裂缝，可以指导该类油藏的高效勘探和开发，为油井部署提供地质依据。结果牛心坨潜山主裂缝方位为NNW向，次要方向为NNE向；总破裂率值大的井，单井初期日产油高。结论对于变质岩裂缝型油藏．通过模拟其构造应力场分布，来定量预测储层构造裂缝的分布及产状是可行的，其应用效果较好、可信度高。     

致密砂岩裂缝测井评价方法及其在迪那2气田的应用

裂缝发育对致密低孔低渗砂岩储层具有重要意义.在岩心刻度基础上,综合利用井壁成像测井和双侧向测井资料,采用图像处理和数值模拟计算技术可以得到砂岩裂缝宽度和裂缝孔隙度等参数,进而估算裂缝渗透率.库车地区迪那2气田为典型的低孔低渗砂岩储层,且储层中裂缝发育,这些裂缝构造大大改善了储层品质,提高了油气产能,利用测井资料能够定量地对裂缝进行评价.研究结果表明:砂岩裂缝的发育降低了有效储层下限,使下限孔隙度从原先的6%降低到3%,从而大大增加了有效储层厚度,研究区增幅达到20%～30%,同时裂缝定量参数的引入,也使得利用测井方法预测该类储层产能成为现实,加深了对这类储层的认识.     

裂缝对气藏储层渗透率及气井产能的贡献

裂缝是气藏储层渗流的重要通道，对储层渗透率的贡献十分明显，但目前难以量化评价。针对这一难题，综合考虑裂缝尺度（缝高、缝宽和裂缝贯通程度），通过对岩心进行人工定量造缝后开展气测渗透率实验测试，分别研究了贯通和非贯通（贯通程度分别为20%，40%，60%，80%）2种情景下裂缝对岩石渗透率的贡献。结果表明，贯通和非贯通裂缝对地层岩石渗透率均有贡献。贯通裂缝对岩心渗透率贡献十分明显，可提高岩石渗透率80%以上，其作用大小与裂缝开度（缝高×缝宽）密切相关；非贯通裂缝对岩石渗透率也存在一定的贡献，对基质起到沟通作用，改善储层整体的渗流能力，其作用大小与裂缝贯通程度关系密切。在实验测试的基础上，以单井为研究对象，综合考虑裂缝导流能力、裂缝沟通能力和基质供气能力三方面因素，建立了裂缝对气井产能贡献数学模型，结合气田实际气井的基础参数评价了裂缝对气井产能的贡献。      

沿河湾探区低渗透储层构造裂缝特征及分布规律定量预测

鄂尔多斯盆地沿河湾探区主力油层上三叠统延长组长6¹油层组属于特低渗透储层,其裂缝发育和分布状况成为制约油气勘探和有效开发的瓶颈。根据露头地层、钻井岩心及岩石薄片等实物资料,利用古地磁岩心定向方法,对沿河湾探区上三叠统延长组长6¹储层构造裂缝的基本特征、裂缝力学性质和裂缝有效性进行了定性-定量化观测统计。结果表明,沿河湾探区长6¹储层主要发育有区域性NEE向和近SN向高角度的共轭构造裂缝系统;储层段岩心构造裂缝密度为0.12~3.56条/m,以偏张性裂缝为主,充填较为严重,多为无效裂缝。依据长6¹岩心构造裂缝观测值,以有限元数值模拟方法为基础,岩石破裂法和能量法相结合,建立了长6¹储层构造裂缝分布定量预测数学模型。利用该模型预测了目的层裂缝相对发育区、次发育区和不发育区,并预测了张剪裂缝走向,为建立沿河湾探区长6¹储层裂缝分布网络模型和今后油气勘探、开发提供了地质依据。     

非均质各向异性裂缝油藏物理模型制作方法

基于离散化原理建立了一种用于裂缝油藏物理实验的模型制作方法。选取不同物性的天然岩石露头加工制作大量的单元岩块,将单元岩块按特定方式连结形成大尺度岩体,单元岩块之间的缝隙在大岩体内构成三维裂缝系统,从而形成裂缝油藏物理模型。通过选择单元岩块的数量、大小、排列样式以及每个单元岩块的物性参数和黏接方式,可以定量控制模型的尺度、形状,以及模型内部裂缝和基质的渗透率、孔隙度,裂缝-基质间渗吸强度,裂缝密度等物性参数分布,建立满足非均质及各向异性特征的裂缝油藏物理模型。经实例验证,该建模方法可以实现裂缝油藏模型物性参数分布的定量化,制作过程具有可行性和可靠性。     

油气储层低频界面极化效应数值模型

基于储层岩石孔隙毛管模型,文中推导了储层宏观物性参数与微观孔隙流体导电性质和介电性质的定量关系,从而构建了一种定量描述储层岩石低频界面极化效应的等效电路模型。相对于传统的Cole-Cole等效电路模型,文中的等效电路模型参数具有更明确的物理含义,更适用于定量表征储层岩石低频界面极化效应。利用该等效电路模型分别对盐水饱和岩样及含油岩样低频界面极化效应进行了数值模拟,分析了储层岩石孔喉比、矿化度及含水饱和度等因素对虚部电阻率频散特征的影响。模拟结果表明,虚部电阻率极小值的模值与孔喉比、矿化度及含水饱和度均呈指数关系,虚部电阻率极小值的模值随孔喉比增大而增大,随矿化度和含水饱和度增大而减小。数值模拟结果为利用岩石低频界面极化效应对储层含油气性进行定量评价提供了理论基础和模型基础。     

轮南油田奥陶系油气藏裂缝研究

轮南油田奥陶系油气藏为裂缝油气藏，油气藏形成受裂缝发育控制。裂缝埋深在5000m以下，由多期构造运动产生，发育机理非常典型、复杂。通过观察、描述岩心的裂缝发育特征，分析在发育过程中深度、温度、围压等环境条件的变化以及后期发生的剥蚀、裂缝充填等改造作用对地下岩体力学性质的影响，确定裂缝发育的控制因素和数值模拟参数。进而通过数值模拟，计算了裂缝发育概率分布和发育方位。根据计算结果，探讨了轮南地区奥陶系裂缝的发育机理，结合井内流体测试结果，分析了裂缝分布对流体的控制和油气藏形成模式。因此认为，综合分析裂缝形成过程及各种控制因素，定量分析其影响程度，求取经验公式，应用于应力场计算和裂缝预测模型，可以对裂缝发育区分布和裂缝发育特点做出较为准确的定量预测；综合分析各种影响因素，逐期计算各期裂缝的发育情况和应用数理统计技术求取回归关系式，是预测现今裂缝分布的关键；结合实验结果，建立确定模型参数的多元统计回归方程，是模拟最重要的基础工作。     

基于接触理论研究裂缝性储层应力敏感性

较强的应力敏感性是裂缝性储层的重要特征之一,并直接关系到裂缝性储层开采方案的制定.基于Brown ＆ Scholz粗糙面接触理论,从细观上建立了裂缝面弹塑性接触模型,并依据此模型进行了裂缝应力敏感性分析.结果表明,裂缝的开度或渗透率越大,则相应储层的应力敏感性愈强.该模型的建立对裂缝性储层开采方案的合理制定具有一定的指导意义.     

缝洞型油藏的离散缝洞网络流动数学模型

针对现有油藏渗流理论在描述缝洞型油藏流动机理上存在的困难,基于缝洞型油藏储层的特点,提出了离散缝洞网络流动数学模型。该模型将缝洞型油藏划分为岩块系统、裂缝系统和溶洞系统;其中裂缝和溶洞嵌套于岩块中,并相互连接成网络;岩块和裂缝系统视为渗流区域,溶洞系统视为自由流动区域。阐述了模型的基本原理,推导了相应的有限元数值计算格式,通过算例验证了其正确性。算例分析结果表明,离散缝洞网络流动数学模型能够正确地描述出缝洞型油藏的流动特征。