储层应力应变与裂缝体积密度定量关系研究——以史南油田史深100块沙三段中亚段为例

低渗透储层是中国陆相沉积盆地重要的油气储层类型,而裂缝是低渗透砂岩储层油气的有效储集空间和主要渗流通道,影响着低渗透砂岩油气藏的开发方案部署和开发效果.建立应力应变与裂缝体积密度之间的定量关系是实现构造裂缝定量预测的关键.以史南油田史深100块沙三段中亚段储层砂岩样品为例,在物理测试和裂缝参数统计的基础上,根据岩石应变能和裂缝表面能守恒原理建立了理论力学模型,探讨了单轴压缩状态下储层应力与裂缝体积密度之间的定量关系.结果表明:裂缝体积密度和应变能密度呈线性关系,将储层应力值为0.85倍单轴压缩强度时的应变能密度作为产生裂缝所需克服的弹性应变能密度切实可行,只要进行少量的岩石单轴压缩实验就可获得应力应变和裂缝体积密度的定量关系.     

低渗透储层构造裂缝发育方向定量预测

低渗透储层中发育的构造裂缝组系严重影响着油气的流动及分布,其发育方向的准确预测一直是储层物性研究的重点与难点,目前仅停留在基于井点的宏观预测上.采用将构造应力场有限元数值模拟结果与裂缝发育的力学机制相结合的方法,给出一套针对低渗透储层构造裂缝发育方向的定量预测流程,预测结果可定量确定目标区内任一部位的构造裂缝发育方向.应用该方法对松辽盆地北部深层古中央隆起带营城组的构造张裂缝发育方向进行预测的结果表明,计算结果与井点探井成像测井解释结果具有较高的一致性,相对误差均小于10%,效果较好;营城组地层内形成的构造张裂缝主要分布在80°～120°之间,是天然气流动的主导方向,在气藏开发方案设计及井位部署方面应重点考虑.     

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。     

储层构造裂缝的分形分析

本文分析了分形理论在储层构造裂缝评价中的应用，提出了计算分形维数的网格覆盖法。以沈阳油田边台潜山岩心为例，分析了应用分数维Ｄ值定量描述储层裂缝复杂程度的可行性和可信度。该方法可用于深入研究和预测储构造裂缝，以提高低渗透及特殊储层油气采收率。     

低渗透砂岩油藏储层非均质地质模型研究

该文在牛20、纯41、桩74、大芦湖等低渗透砂岩油藏地质综合研究的基础上,系统总结了胜利油区低渗透砂岩油藏储层非均质地质模型的研究内容和方法。该模型充分利用三维地震、地质、钻井、测井、测试等资料,以定量研究为主要方法,以地层模型、构造模型和储层模型研究为基础。裂缝模型研究是关键,主要包括野外和岩心裂缝研究、测井方法研究裂缝密度、古构造应力场模拟方法预测裂缝走向、现今应力场模拟方法研究裂缝的连通性及分析压裂裂缝的展布方向和储层裂缝对油田开发的影响等。储层非均质地质模型研究主要包括测井资料解释模型的建立、层间非均质研究、层内非均质研究和平面非均质研究。该模型在胜利油区应用效果良好。      

冲积扇砾岩油藏裂缝预测新技术

裂缝是低渗透储层的重要储集空间和渗透率的主要贡献者。有关冲积扇砾岩储层中裂缝特征及分布规律预测的研究很少。通过露头、岩心及测井资料分析,研究了小拐油田夏子街组的裂缝特征和控制因素。在区城构造背景相同的情况下,裂缝的发育程度受岩性的严格控制。在细砾岩及砂岩中裂缝最发育、裂缝规模小,密度大;而在中细砾岩及泥岩中裂缝则不发育。裂缝发育程度与地层层速度有密切的关系。通过测井、钻井及地质资料建立裂缝的定量表征模型,借助于地震反演方法及集成化定量储层地质建模新技术,综合使用地质、测井及地震资料,高精度地预测裂缝的发育程度,为进一步开发提供可靠的依据。     

储层构造裂缝预测研究

储层构造裂缝预测是低渗透油藏研究的主要内容之一，通过大量的文献调研，对构造裂缝预测研究的现状、难点、影响因素和发展趋势进行了总结。储层构造裂缝预测研究的难点为裂缝的空间分布和参数定量表征，主要影响因素是现今地应力和构造活动，今后的重点研究内容是加强构造裂缝的形成机制研究、提高其分布规律及数值模拟的准确性等。     

特殊测井在北塘次凹致密储层裂缝识别中的应用

北塘次凹古近系沙河街组沙三段下部发育厚层泥质白云岩与白云质泥岩纹层状特殊岩性体致密储层,仅依靠常规测井方法识别储层裂缝存在很大局限。特殊测井与常规测井技术结合能够更直观准确的指示裂缝,使裂缝性致密储集层的解释精度大为提高,并能对裂缝长度、密度等参数进行定量计算,为渤海湾地区致密油有效开发奠定基础。     

储层岩心裂缝与试件裂缝定量描述方法研究

根据岩心裂缝和破裂实验中试件裂缝的定量观测结果，介绍了裂缝参数的统计方法，建立了计算钻井岩心裂缝体积密度和裂缝孔隙度的数学表达式。使用该套方法对中国西部某油田的储层岩心裂缝进行定量观测与统计描述，其结果符合测井，产能及构造分析结果，并已用于储层双侧向测井中裂缝参数的标定。     

川西坳陷大邑构造须三段储层裂缝类型及控制因素

川西坳陷大邑构造须家河组三段储层岩性以中细粒碎屑石英砂岩为主,孔隙度、渗透率很低,为典型的低渗透砂岩储层,裂缝对储层的储集和渗透能力具有重要影响,因此,该区裂缝发育特征及其控制因素的研究在储层油气资源的开发和评价中起着重要作用。文中以岩心裂缝观测和岩石力学实验数据为主要依据,对该区须三段储层的裂缝类型及发育特征进行描述和分析,探讨了构造裂缝发育的控制因素。研究表明,该区须三段低渗透砂岩储层主要发育构造裂缝、成岩裂缝和异常高压裂缝3种类型,其中构造裂缝最发育,主要受构造应力场、构造位置和岩石力学性质等因素控制,对油气的形成与分布影响最大。     

四川盆地龙女寺构造龙王庙组储层特征及地震响应

2005年威远构造威寒1井龙王庙组获11×10⁴ m³/d的测试产量揭示了四川盆地内部龙王庙组勘探的突破。随着勘探的深入,川中磨溪—高石梯地区多口百万立方米气井的获得证实了龙王庙组巨大的勘探潜力。然而,龙女寺构造龙王庙组储层发育情况展现出与磨溪—高石梯（高磨主体）地区较大的差异,以传统“亮点”反射模式作为储层预测的指导思想已经无法满足现今勘探的需要。以龙女寺构造龙王庙组储层为例,借助已有岩心、薄片、测录井及地震资料,对区内龙王庙组储层与高磨主体地区龙王庙组储层进行对比研究,同时对储层的地震响应进行进一步的探索。研究表明：研究区龙王庙组发育局限台地沉积,颗粒滩相作为储层发育的最有利相带,最主要的储集岩类为颗粒云岩及晶粒云岩,储集空间包括粒间（溶）孔、晶间（溶）孔、溶洞等;研究区内储层表现出低孔低渗的特征,非均质性强,纵向展布差异大,横向可对比性差。对比分析“亮点”反射模式,采用波形聚类属性对储层进行平面分布预测,明确不同储层发育情况对应的波形特征。I类波形对应于储层发育于顶部,储层厚度>30 m;II类波形对应于储层发育于中部,储层厚度>20 m,或顶部中部发育2套相距20 m左右、厚度15 m左右的储层;I、II类波形为储层发育有利波形;III类波形对应储层较薄（<5 m）且储层呈薄互层状发育或储层欠发育;IV类波形对应储层欠发育;III、IV类波形为储层发育不利波形。该方法可有效地规避“假亮点”反射,预测结果与沉积相发育特征及实钻井储层发育情况吻合率高。     

三塘湖盆地马朗凹陷芦草沟组储层特征及裂缝分布规律

中二叠统芦草沟组(P2l)是三塘湖盆地马朗凹陷主要含油层系之一。从岩性、基质孔渗、孔隙结构等多个方面对马朗凹陷芦草沟组储层基本特征进行了描述,证明了该层系基质完全具备储集油气的基本物质条件,是油藏最主要的储集空间。同时根据岩心描述、地层倾角和成像测井等资料,对芦草沟组油藏的裂缝发育特征进行了全面细致的描述和分析,搞清了裂缝与岩性、层厚以及构造部位之间的关系,明确了裂缝在构造中分布的有利部位,提出了有效裂缝密度的大小是控制单井产量高低的主要原因,并最终指出芦草沟组油藏均为裂缝性油藏。这些结论为今后油田的勘探评价、储量升级和开发可行性论证提供了重要的依据。     

利用分形几何定量评价克拉2气田裂缝

根据断层与构造裂缝存在的关系,利用分形几何方法处理断裂系统,并结合测井解释结果建立分维值大小与裂缝密度的对应关系,对古近系库姆格列木群白云岩段、下白垩统巴什基奇克组第二、第三岩性段顶面断层进行分形统计,建立井点断层分维值与裂缝线密度的关系,在此基础上对井间裂缝分布进行了预测.研究认为,断层分维值随着断层密度、延伸长度的增加而增大,井点处断层分维统计值与测井解释得到的裂缝线密度呈正相关关系;平面上,裂缝发育受背斜形态影响明显,靠近背斜轴部、断层分维值大于1.25的区域最有利于裂缝发育;A3井附近,3个储层段裂缝发育密度偏大,部分裂缝可能穿透了中间的隔层,造成附近气井出水.研究结果表明,利用分形几何定量评价裂缝对勘探开发方案部署有指导意义,可以用来对油气田裂缝性储层进行评价.     

川西彭州地区雷四段储集层构造裂缝特征及定量预测

川西彭州地区雷四段储集层构造裂缝发育,但其分布特征不清楚,严重影响雷四段天然气的高效开发。利用露头、岩心和岩石薄片观测,描述了储集层构造裂缝的发育特征,采用有限元方法模拟了喜马拉雅运动期的构造应力场,基于岩石破裂准则和弹性应变能预测了雷四段储集层构造裂缝的发育情况。结果表明,储集层构造裂缝以剪切裂缝为主,裂缝走向主要为北东—南西向、北西—南东向、近南北向和近东西向,裂缝延伸长度主要为10~70 m,构造裂缝密度主要为5~10条/m,喜马拉雅运动期生成的裂缝大都未被充填。喜马拉雅运动期雷四段最小水平主应力、最大水平主应力以及差应力分别为72.30~106.50 MPa、126.00~183.47 MPa和48.51~92.46 MPa。研究区断裂带预测构造裂缝密度远超过15条/m,雷四段预测构造裂缝密度主要为5~11条/m,背斜高部位的构造裂缝密度较两翼低,说明研究区裂缝的分布同时受构造位置和断层的控制。构造裂缝密度预测结果与实测结果的相对误差为4.2%~10.7%,预测结果可靠,为彭州地区雷四段碳酸盐岩气藏的勘探开发提供了地质依据。     

断裂及其伴生微构造对不同类型储层的改造机理

断裂带具有典型的二元结构,即断层核和破碎带。由于断层核、破碎带与母岩间的物性具有一定差异,断裂在低-非孔隙性岩石和高孔隙性岩石中的表现形式明显不同,使其对储层物性具有相反的改造作用。传统观点认为,储层受力变形均会形成裂缝,而实际上高孔隙性储层中发育的是变形带,会降低储层的物性。中国含油气盆地多为陆相盆地,储盖层普遍为砂泥互层地层,受岩石固结程度、泥质含量、物性等因素影响,断裂在砂泥互层地层中具有6种断裂带结构类型:解聚型断裂带、碎裂型断裂带、层状硅酸盐-框架断层岩型断裂带、断层角砾岩型断裂带、断层泥型断裂带和涂抹型断裂带。以松辽盆地大庆长垣葡萄花油层高孔隙性储层和徐家围子断陷营城组致密火山岩储层为例,系统剖析断裂伴生微构造类型及其对储层反向改造作用。通过对大庆长垣杏树岗背斜带过断裂带钻探X7-20-S632井的岩心观察,发现断裂滑动面周围伴生大量变形带,且随着距滑动面距离增加,变形带密度越来越小。微观结构特征研究表明,变形带具有比母岩更低的孔渗性。徐家围子断陷营城组为致密的火山岩储层,储层变形后形成裂缝,徐中、徐东断裂两侧伴生裂缝密度随着距断裂距离增加逐渐减小,统计表明,断裂附近火山岩储层较远离断裂储层的孔隙度明显提高。依据断层核、破碎带的分布规律,建立了理想的地质模型,模拟了断裂伴生微构造的发育对流体流动效率的影响。结果表明,当储层中的变形带或裂缝发育达到一定程度时,对流体流动具有明显的阻滞或输导作用,因此,断裂及伴生微构造对储层物性具有反向改造作用。     

磨溪-高石梯地区龙王庙组古油藏成藏特征

为了确定磨溪-高石梯地区古油藏的分布范围,并进一步认识其流体性质及规模,文中利用储层定量颗粒荧光、全息扫描荧光技术,结合显微激光拉曼分析等手段,对该地区寒武系龙王庙组古油藏进行了深入剖析。磨溪-高石梯地区储层段龙王庙组沥青发育,定量荧光分析结果显示,各井储层颗粒定量荧光都存在相对的高值,半峰宽普遍较低,TSF光谱最常用的参数总体表现为低值,激光拉曼光谱显示出了沥青的特征。研究表明:该地区存在一定规模的古油藏,古油藏总体表现为正常油—轻质油,现今残余沥青成熟度较高,古油层主要以层状分布,多发生原位裂解,与现今气藏有较好的匹配关系。     

塔里木盆地玉北地区中-下奥陶统储集体断裂与裂缝特征

通过薄片、岩心观察结合成像测井以及三维地震等资料对玉北地区鹰山组海相碳酸盐岩储层进行了研究,认为此区域虽然剥蚀严重,大范围缺失上奥陶统,但并非典型的风化壳型储层,具有明显的断控型岩溶储层特征.储集空间主要为小型溶蚀孔洞-裂缝,且区域上明显受到断裂系统控制.文章从宏观角度分析了玉北地区断裂发育的期次和构造样式以及有效缝的走向,之后转入微观裂缝特征的研究,最后探讨裂缝与储层改造的关系.研究认为地表水沿断裂下渗溶蚀是储层改善的关键,埋藏环境下的成岩作用(深部热液溶蚀、有机酸作用)对储层存在影响,但并非储集空间形成的主要因素.玉北地区奥陶系全井段裂缝型储层都发育,尤其在顶部风化壳和底部云灰岩性过渡段裂缝发育,其东部断褶区中构造层发育的北东向盖层滑脱型逆冲推覆断裂系统,与下构造层中发育的北东向直立走滑断裂带位置相近,在东部断垒带共同构成了油气运移通道,使之成为玉北地区裂缝-孔洞型储层发育的优势地区.     

低渗透砂岩裂缝参数与应力场关系理论模型

以低渗透砂岩为研究目标,借助于地质力学原理,从应力场和裂缝主要参数的关系入手,以裂缝开度、密度为桥梁,在适用性破裂准则优选的前提下,通过实验和理论推导的方法,建立应力-应变和裂缝开度、密度的力学模型,得到应力场 能量和裂缝参数的一套定量化方法。结果表明：能量方法和破裂准则相结合是建立应力场和裂缝参数力学模型的有效途径,当岩石内部应力状态超过破裂条件后,裂缝密度、开度都随应变能密度的增加而增加;低渗透砂岩裂缝主要在古应力场下形成,其裂缝开度、密度都比现今应力场作用下大很多,现今应力场不利于裂缝的形成,裂缝开度可通过裂缝壁面上承受的正应力和剪应力计算得到。最后,以史南油田史深100块沙三中油藏低渗透砂岩为例,进行了古、今应力场的数值模拟和裂缝参数预测工作,并得到了良好的效果。     

鄂尔多斯盆地大牛地气田中奥陶统马家沟组裂缝特征及成因

鄂尔多斯盆地大牛地气田天然气潜力巨大,但中奥陶统马家沟组风化壳岩溶储层发育多种裂缝,成因复杂。为探明该储层裂缝特征,应用岩石学和测井技术,从裂缝发育频率、有效性、期次、赋存层位、形态、倾角等方面,比较了陡坎成因裂缝与构造裂缝的差异性;并通过弹性理论和断裂力学理论分析了裂缝端部区域的应力分量,探讨了陡坎裂缝的成因。陡坎成因裂缝以垂直缝、高角度斜交缝为主;裂缝延展方向和裂缝形态不规则,裂缝面不平整,具有上宽下窄、尾端无分叉特征;缝间有溶蚀现象,裂缝呈未—半充填状态,裂缝有效性高。陡坎成因裂缝受控于古地貌陡坡地形的坡度、岩层倾角、初始裂缝密度及岩石力学性质等因素;与构造裂缝相比,陡坎成因裂缝更有利于油气的运移。研究陡坎成因裂缝特征及成因,有助于进一步认识风化壳岩溶储层的展布规律,落实大牛地气田下一步勘探开发有利区。      

四川盆地安岳特大型气田不同产能状态下龙王庙组的储层特征

下寒武统龙王庙组是安岳特大型气田的主力产气层，认识和刻画其储层特征对勘探开发至关重要。基于对安岳气田不同产能状态下龙王庙组储层的岩性、类型以及不同类型储层的厚度占比和孔洞发育情况的分析，建立高产井、中产井、低产井和干井中储层特征与油气产能的联系，其结果表明：龙王庙组储层主要发育于颗粒白云岩和结晶白云岩层段，储集空间有溶蚀孔洞、粒间溶孔、晶间溶孔和裂缝等，其中，孔洞和孔隙是主要类型；孔洞型储层是安岳气田中龙王庙组高产井的主导储层，其占比、孔洞发育密度、孔洞大小、孔洞段的单层厚度和累计厚度等是影响油气产能的主要因素；孔洞型储层的非均质性强，孔径呈双峰分布，表现为大尺寸（毫米级和微米级）的孔洞和小尺寸（纳米级）的晶间孔、晶间溶孔；孔隙型储层的孔隙分布均匀，孔径呈单峰分布，主要发育微米级孔隙。