致密储层脆性特征及对天然裂缝的控制作用——以鄂尔多斯盆地陇东地区长7致密储层为例

研究致密储层脆性特征及对天然裂缝的控制作用对天然裂缝定量预测具有重要意义。在总结了国内外脆性测试的20余种方法的基础上,重点论述了非常规油气中脆性评价方法的发展和应用情况,并以鄂尔多斯盆地陇东地区长7致密储层为例,在天然裂缝发育特征的基础上,对储层脆性特征进行评价,并探讨储层脆性对裂缝的控制作用。研究表明,陇东地区长7储层发育多组高角度构造裂缝,这些裂缝广泛分布在不同的岩性中。储层中不同岩性脆性特征差异性较大,其中砂岩脆性最大,含泥质砂岩次之,泥岩脆性最小,表现出随着泥质含量增加,脆性指数逐渐减小的特征。在特定的古构造应力背景下,储层脆性控制了天然裂缝的发育特征及发育程度。当岩层脆性指数大于某一值时更易发育高角度裂缝,而低于这一值时更易发育中-低角度裂缝。脆性也控制了储层自身的破裂能力。随着岩层脆性指数增大,在构造应力作用下岩层越易发生破裂导致裂缝发育程度较高;而脆性指数越低,岩层越易发生形变而非破裂,裂缝发育程度较弱或基本不发育。     

超深层致密砂岩储层构造裂缝特征及影响因素——以塔里木盆地克深2气田为例

构造裂缝发育的影响因素是含油气盆地储层构造裂缝分布规律研究中的关键问题之一。通过岩心和成像测井等资料,分析了塔里木盆地克深2气田超深层致密砂岩储层构造裂缝的类型及基本特征,并在此基础上,探讨了构造位置、地层深度、岩层厚度、沉积微相、储层岩性、储层岩石组分和砂、泥岩互层结构对构造裂缝发育程度的影响。结果表明,克深2气田的构造裂缝以直立和高角度的剪切裂缝为主,主要包括NNW-SSE向、NW-SE向、NNE-SSW向和近EW向共4组走向。边界断层控制区构造裂缝线密度最高,以密集网状缝为主;其次为次级断层控制区、鞍部控制区;背斜高点与次级断层叠合控制区、背斜高点控制区和背斜翼部控制区相对较低。构造裂缝有效性分析表明,背斜高点以及背斜高点与次级断层叠合控制区的构造裂缝整体发育程度要高于翼部、鞍部和断层附近地层。随着地层深度的增加,构造裂缝线密度逐渐增大,而长度、开度和孔隙度逐渐下降;随着岩层厚度的增大,构造裂缝的线密度下降,长度和开度均有不同程度的增大或减小,但平均孔隙度基本不变,表明对于同一地区不同厚度的岩层,其弹性应变能的释放率大致相当。构造裂缝主要发育在水下分流河道及河口坝微相,水下分流河道间微相的构造裂缝发育程度较低;泥质粉砂岩和粉砂质泥岩中的构造裂缝线密度和长度较高,但开度较小,而泥质细砂岩、细砂岩和中砂岩中的构造裂缝线密度相对较低但长度和开度较高,泥岩中的构造裂缝线密度高但长度和开度较低,整体发育程度远低于砂岩构造裂缝,并且构造裂缝倾角通常低于砂岩构造裂缝倾角。脆性砂岩中钙质组分含量较高或含有一定量的泥质组分时,有利于构造裂缝的发育;对于克深2气田,当砂、泥岩厚度比值约为6.5时,构造裂缝发育程度最高。     

砂泥岩互层裂缝发育的地层厚度效应

为了研究砂泥岩互层型地层的厚度效应对裂缝发育的影响,塔里木盆地库车坳陷克深气田辫状河三角洲前缘砂泥岩互层型储集层为例,分析了裂缝发育机制,应用数值模拟方法计算了不同厚度砂泥岩互层型地层裂缝的密度、开度和孔隙度,提出了6种砂泥岩组合的裂缝发育模式。数值模拟结果显示,砂岩、泥岩单层厚度越薄,越容易产生裂缝,砂泥岩互层型地层裂缝发育还受到岩层厚度的影响。在相同应力条件下,中、厚层（1.5~10.0 m）砂岩可以产生开度大和延伸长的裂缝,裂缝能够延伸至或刺穿泥岩层;薄层（小于1.5 m）砂岩裂缝规模小,对泥岩影响较弱。泥岩厚度相同时,与其组合的砂岩厚度越大,泥岩越容易产生裂缝。当泥岩厚度小于1.0 m时,泥岩受力后自身就容易破裂而产生裂缝。在构造变形相似的区域,辫状河三角洲前缘水下分流河道裂缝孔隙度高,连通性好,可以形成良好的储集层;其次为河口坝;远砂坝和席状砂以及水下分流河道间砂体裂缝孔隙度较低,且裂缝连通性差,难以成为有利储集层。泥岩厚度大于1.0 m且与泥岩组合的砂岩厚度小于5.5 m时,可以成为隔夹层,对油气起到封隔作用。     

亚松迪地区泥岩裂缝储层形成主控因素与油气成藏

亚松迪地区巴楚组下泥岩段泥岩裂缝型储层发育,裂缝主要以高角度裂缝和斜交缝等构造裂缝为主,其次为层理缝．裂缝对储层的渗透率贡献明显。研究认为,裂缝的形成主要与构造应力、构造位置和岩性有关,其中构造作用是重要的造缝作用．脆性矿物的体积分数是影响裂缝发育程度的关键因素。研究区内泥岩裂缝储层中油气显示活跃,证实该区存在成藏过程,常规测试能获取一定的产能,若采取压裂等相关有效的工程技术改造措施,该区泥岩裂缝油气藏具备一定的勘探价值。     

松辽盆地杏树岗油田低渗透储层裂缝发育特征

杏树岗油田储层为低孔一低渗(特低渗)储层,裂缝对该区储层的油气富集及产能具有重要影响。该区主要发育构造缝和成岩缝,其中构造成因的剪切缝和张性缝最为发育,是该区的主要裂缝类型。构造缝以大于75。的高角度缝和直立缝为主,充填程度差,有效性好。裂缝发育方位为NE、NW及近SN,其中NE向裂缝在该区占优势 明水组沉积末期是该区裂缝的主要形成时期,主要形成NE向高角度(直立)张性缝缝 裂缝的发育分布与岩性、层厚、构造位置等因素有关;岩性不同,裂缝发育程度也不同;随着层厚的增大,裂缝间距变大,密度减小,裂缝发育程度显著降低;裂缝与构造部位(断层)关系密切,随着距离断层越来越远,裂缝密度呈递减趋势,发育程度也明显降低;裂缝发育好的地区位于工区中部较大规模断裂带两侧以及多组断裂带交汇地带。研究成果对该类油藏的有效开发具有重要的借鉴作用。     

沁水盆地南部地区山西组煤系地层裂缝发育特征及其与含气性关系

沁水盆地南部地区上古生界海陆过渡相煤系碎屑岩中气测异常现象极为普遍,具有较好含气显示的致密砂岩及泥岩段与裂缝发育程度密切相关,该类含气储层应定义为裂缝性致密碎屑岩储层。受特殊构造演化及复杂成岩作用的综合影响,该区煤系碎屑岩中裂缝发育特征具有一定特殊性和复杂性,且研究程度较浅。基于该现状,综合利用钻井、岩心、测井、压裂、薄片及力学测试等资料,对该地区山西组碎屑岩地层裂缝发育特征进行了综合研究。结果表明,所研究碎屑岩地层普遍经历了强压实及强胶结作用,孔隙度普遍低于5%。裂缝的存在能显著提高不同类型孔隙间的连通性,显著改善储层物性,提高渗流能力。砂岩中以发育构造缝为主,包括张性缝、剪切缝及少量挤压缝,非构造裂缝主要包括溶蚀缝;泥岩中构造缝和非构造缝均较为发育,构造缝包括剪切缝及少量张性缝及滑脱缝,非构造缝包括层理缝、溶蚀缝及成岩收缩缝。砂岩中裂缝要比泥岩中裂缝更为发育。目的层碎屑岩中以中_低角度缝为主,裂缝充填类型以未充填及半充填裂缝为主,均为有效裂缝。较好的裂缝有效性与该地区特殊的构造演化特征密切相关,喜马拉雅运动期强烈的隆升剥蚀对煤系进行了强烈的改造,主要体现在应力大幅度卸载、地层温度的强烈降低及张性应变量的产生3个方面。该改造作用一方面可使煤系原本紧闭的裂缝重新张开成为有效缝;另一方面可产生一些新的张性裂缝,这是研究区煤系碎屑岩中张性裂缝较为发育的重要原因。这些张性缝的形成时期较晚,多未充填,有效性好。基于以上认识,加强裂缝发育层段的精细解释及裂缝发育“甜点区”的准确预测对实现裂缝性致密碎屑岩储层天然气突破具有现实意义。     

中国南方海相与陆相页岩裂缝发育特征及主控因素对比——以黔北岑巩地区下寒武统为例

依据裂缝发育特征与对应分析测试资料,分析了下寒武统变马冲组二段（变二段）页岩裂缝发育特征、主控因素及海相与陆相页岩裂缝发育的差异性。结果表明,变二段兼具海相与陆相页岩部分特征,页岩段裂缝以低角度层理、层间和滑脱缝为主,与陆相页岩相似;砂泥互层与砂岩段裂缝发育程度高,以高角度构造缝为主。裂缝发育受构造应力、岩性与矿物组分、地层厚度、TOC和储层非均质性影响,主要表现为：岩性与岩石力学性质控制构造缝的发育,地层厚度控制裂缝的密度与尺度,TOC控制层间超压裂缝发育,储层非均质性控制层理缝的发育。海相与陆相页岩TOC、石英、脆性和裂缝具有不同耦合特征,海相页岩较大的脆性与单层厚度利于储层改造,但在强改造下易发育穿层裂缝,不利于保存。陆相页岩较低的单层厚度、较强的塑性与非均质性能有效避免穿层裂缝的发育,利于页岩气保存。变二段不同岩性组合及其裂缝发育特征与主控因素对海相与陆相页岩气保存、富集与储层改造等方面具有一定参考价值。     

川西DY构造须家河组致密砂岩储层裂缝分布控制因素

川西DY构造须家河组致密砂岩储层发育4种类型裂缝:构造缝、成岩缝、异常高压缝以及诱导层理缝,其中以高角度的平面"X"剪切缝为主.该区裂缝的发育分布受构造应力、构造部位、岩性、岩层厚度以及流体压力等因素的控制.构造应力的方向和强度控制了全区裂缝的类型和裂缝产状,在北西向(NW)挤压应力的作用下形成了高角度的南北向(NS)...     

致密砂岩储层不同方向构造裂缝定量预测

裂缝是致密砂岩储层的主要渗流通道,控制了地下流体的流动。定量预测不同方向裂缝的发育程度对开发井网的合理部署和提高注水开发效果具有重要意义。以鄂尔多斯盆地姬塬地区长4+5致密砂岩储层为例,提出不同方向构造裂缝定量预测的方法。高角度构造剪切裂缝是研究区致密砂岩储层的主要裂缝类型,其发育程度受古构造应力场、岩性、层厚、沉积相、岩层各向异性等因素控制。古构造应力场控制了裂缝的组系、产状和力学性质,岩性、层厚和沉积相控制了不同部位裂缝的发育程度,而岩层各向异性控制了同一部位不同方向裂缝的发育程度。在构造裂缝形成机理和控制因素分析的基础上,通过有限元数值模拟的方法对裂缝的类型、产状以及不同方向裂缝的密度进行了定量预测。预测结果与岩心和测井资料显示的实际裂缝发育程度相一致。     

冀中坳陷深层碳酸盐岩储层天然裂缝发育特征与主控因素

早古生界奥陶系碳酸盐岩储层是冀中坳陷深层油气勘探的重要领域,裂缝是影响该类储层油气富集和单井产能的主要因素之一。为了指导该区的油气勘探部署,根据野外露头、岩心、薄片和成像测井等资料,对奥陶系碳酸盐岩储层天然裂缝的发育特征和裂缝发育的控制因素进行了研究,并结合生产数据资料和勘探成果,探讨了天然裂缝发育的非均质性对油气产量分布差异的影响。研究结果表明:(1)冀中坳陷深层奥陶系碳酸盐岩储层发育构造裂缝、成岩裂缝、溶蚀裂缝和风化裂缝等4种类型,其中构造裂缝是该区天然裂缝的主要类型,走向多为NNE—SSW向,以高角度和垂直裂缝为主,多未充填,开度小于30μm,裂缝线密度介于1.6～3.0条/m,主要为3期形成,不同期次之间相互切割限制;(2)天然裂缝的发育程度主要受岩性、构造和层厚等3个因素控制——白云岩比石灰岩天然裂缝更发育,泥岩裂缝发育程度较差,断层附近和断层上盘天然裂缝更发育,裂缝发育程度与岩层厚度关系密切,随着岩层厚度的增加,层控构造裂缝密度呈幂函数递减;(3)在不同凹陷、不同构造带以及同一构造带的不同构造部位,天然裂缝的非均质性极强,油气产量差异较大。结论认为,该研究成果为该区深层奥陶系碳酸盐岩储层的油气勘探开发提供了地质依据。     

苏北盆地陈堡砂岩储层裂缝特征及模糊识别技术

陈堡油田陈2断块砂岩储层裂缝以水平缝和低角度缝为主,裂缝发育密度受岩性、厚度、埋藏深度和构造位置影响比较明显.粉砂岩中裂缝密度最大,薄砂层中裂缝密度比厚砂层大,浅部地层裂缝密度比深部地层大,鼻状构造高点处裂缝最发育.水平缝和低角度缝在声波时差、微侧向和微电极曲线上具有一定响应,建立了响应模型,利用模糊数学方法建立了裂缝识别体系,初步实现了裂缝的定量解释.     

四川盆地川西坳陷新场须家河组二段致密砂岩储层裂缝发育特征及主控因素

四川盆地川西坳陷新场须家河组二段（须二段）砂岩储层具有埋藏深、致密的特点,天然裂缝的发育对储层至关重要。通过地表露头调查、岩心观察、常规测井和成像测井解释等手段分析新场须二段气藏天然裂缝的发育特征,认为须二段储层裂缝可划分为网状缝、立缝、高角度缝、斜缝、低角度缝和平缝,以低角度缝和斜缝为主;裂缝主要发育在新场构造带中东部地区的须二段中、上亚段,走向主要为NE-SW向、NW-SE向和EW向,以EW向晚期构造裂缝最发育,并与区内现今最大主应力方向一致。基于裂缝参数与产能参数交会分析,明确不同类型裂缝对产能的贡献度,认为新场须二段气藏有效裂缝为倾角大于30°的构造裂缝（立缝、高角度缝和斜缝）。区内有效裂缝的发育受控于断裂、构造变形、岩石粒度、岩石成分和岩层厚度等多方面因素,但距离晚期SN向逆断层的距离是须二段天然构造裂缝发育的关键控制因素,其次是构造变形及构造组合样式。距离晚期SN向逆断层上盘200 m范围内的褶皱发育区可作为新场地区今后裂缝预测、评价及天然气开发的重点区域。     

四川盆地元坝中部地区须家河组储层裂缝发育特征及控制因素

四川盆地元坝中部地区须家河组储层属于低孔、低渗透储层,裂缝对其天然气的富集及产量具有重要影响.根据岩心观测、野外露头调查及测井解释等研究成果,综合区域构造演化分析,对元坝中部地区须家河组储层裂缝的发育特征及控制因素进行了系统研究,结果表明,研究区以发育构造成因的低角度剪切裂缝和高角度剪切裂缝为主.裂缝的走向主要为北西西和北东东向,充填程度较低,有效性较好.裂缝的发育受构造应力、构造位置、岩性和岩层厚度等因素控制.随着与断层距离的增大,裂缝密度呈逐渐递减的趋势;中、细砂岩裂缝最为发育,粉砂岩、粗砂岩、砾岩及泥质岩类裂缝发育程度相对较差;随着岩层厚度的增大,裂缝间距变大,发育程度明显降低.研究区裂缝发育区的预测结果表明,裂缝发育区主要位于近南北、北西向展布的大型断裂带附近,主要包括中部元陆1-元陆2井区(不包括元陆2井位置)、元坝5-元陆5-元坝9井区和东部元坝4-花52井区、元陆3井区.     

庄2断块裂缝特征与成因及其影响

观察码头庄油田庄2断块钻井取心,详细分析了研究区内发育的裂缝,对各种裂缝进行了详细描述．认为研究区内砂岩、碳酸盐岩、泥岩和钙质泥岩中均发育多种裂缝。砂岩中发育垂直裂缝、水平裂缝、斜裂缝和不规则裂缝4种：碳酸盐岩中发育水平充填缝、垂直充填缝、近水平未充填缝和近垂直未充填缝4种：泥岩中仅发育充填斜交缝和未充填平行缝2种。分析裂缝的各种因素,认为研究区内砂岩、碳酸盐岩、泥岩和钙质泥岩中发育的各种裂缝的成因各不相同．砂体中的裂缝主要是构造应力作用的结果,碳酸盐岩中充填缝和未充填缝及泥岩和钙质泥岩中的充填缝和未充填缝都有不同的成因。在裂缝分类和成因研究的基础上,对研究区内应力的平面分布分析,发现研究区内的砂岩裂缝在分布上主要集中于应力释放区,也就是断层附近和地层曲率较大的区域,还发现裂缝导致储层质量在裂缝发育地区和发育层位有所改善．裂缝也造成了储层非均质性的增强。     

准噶尔盆地西北缘中拐凸起石炭系火山岩储层裂缝发育特征及主控因素

中拐凸起石炭系火山岩裂缝是该区火山岩储层的主要储集空间和渗流通道。该区火山岩储层发育有原生缝、次生缝及人工诱导缝等,其中以未充填或半充填的高角度剪切缝最为发育,为研究区的主要裂缝类型。该区裂缝方位主要为近NE向和近EW向,与现今最大主应力方向基本一致或呈锐夹角,有效性好。海西运动期是裂缝的主要形成时期。裂缝发育的影响因素主要包括构造部位、岩性及层厚等。岩性类型不同,裂缝发育程度也不同;裂缝的发育程度与构造位置密切相关,裂缝发育带主要沿断裂带呈条带状分布;由于火山岩普遍成层性差,层厚对裂缝发育的影响不明显。研究认为研究区裂缝发育的主控因素主要为岩性和构造位置。     

川东北YB地区须家河组裂缝特征及主控因素

川东北YB地区须家河组储层为低孔、低渗的致密砂岩储层,裂缝的存在极大地改善了储层的储渗空间,提高了单井产能。综合分析研究区的构造特征、演化特征、岩心资料及成像测井资料认为,须家河组储层裂缝以构造缝为主,倾向NW,西北部地区以中低角度缝为主,中东部地区以高角度缝为主。西北部地区裂缝发育主要受控于九龙山背斜带,在背斜翼部转折端和倾没端裂缝较发育;中东部地区裂缝发育主要受控于断层,沿大型断层呈南北向条带分布,断层上盘及构造高陡部位裂缝较为发育。裂缝发育主控因素包括构造幅度、构造部位、岩石类型和岩性组合等,其中,构造幅度、岩石类型为西北部裂缝的主控因素;构造部位、岩性组合为中东部裂缝的主控因素。     

库车坳陷迪那气田古近系裂缝发育的多样性与差异性

以岩心观察和薄片鉴定为基础,辅以扫描电镜、粘土矿物X-衍射、流体包裹体、油层物性分析等手段,结合区域地质研究成果,系统研究塔里木盆地库车坳陷迪那气田古近系低渗-特低渗砂岩储层裂缝的多样性和差异性。结果表明：宏、微观裂缝主要为构造裂缝,其余依次为溶蚀裂缝、成岩裂缝和超压裂缝。构造裂缝分为剪切裂缝、扩张裂缝和震裂缝3种主要类型（以剪切裂缝为主）和3个发育期次;其中对储集烃类最为有效的裂缝形成于晚喜马拉雅期（上新世末期,即2.6~1.81 Ma）的构造挤压作用;溶蚀裂缝、成岩裂缝与超压裂缝与油气注入引起的溶蚀作用、粘土矿物脱水收缩、强烈构造挤压、快速深埋及流体增压造成的地层超压有关,主要形成时间为库车末期至西域期（2 Ma至现今）。裂缝发育的差异性主要受岩石类型、沉积相带、单层厚度和与主控断层距离的控制。位于气田中部的水下分流河道以粉细砂岩为主,裂缝最发育,单井产能高。裂缝线密度与单层厚度呈“座椅”式负相关,随着与主控断层距离增大而减小;泥岩裂缝线密度小于0.4条/m,且与单层厚度无关。     

杨家坝油田裂缝发育规律及对开发效果的影响

杨家坝油田砂岩储层裂缝以水平缝和低角度倾斜缝为主,裂缝发育密度受岩性、厚度和构造位置影响明显。粉砂岩中裂缝密度最大,薄砂层中裂缝密度大于厚砂层,边界断层对裂缝的形成具有控制作用。靠边界断层附近,裂缝密度高,沿鼻状构造轴部裂缝密度大于翼部。结合动态资料分析了裂缝对开发效果的影响:裂缝的存在提高了油层的产量,但边水和注入水突进严重,含水率上升速度快,导致油藏采收率低;薄砂层裂缝发育,水淹严重;杨家坝油田开发后期的挖掘潜力仍在厚油层上。     

靖安油田长6油层组天然裂缝综合研究

从露头与岩心入手，从储层所处地下环境出发，系统研究了靖安油田6储层中天然裂缝的发育特征，长6储中天然裂缝特别是构造缝不发育，仅发育少量的微细裂缝，微细裂缝分布分散，大小一般为微米级，长的可达几千微米，短的仅为500um，宽度在300um左右，经测定裂缝孔隙平均为0．073％－0．096％，改善储渗流能力有限，并根据微细裂缝的发育特征及区域地应力演化史建立了储裂缝发育及分布模型，指出微细裂缝在纵向上分布不均匀，同一小层内张性缝主要分布在上部，以直立或近于直立缝为主，剪切缝位下部和层面附近，以小角度或小平缝为主，这一结论对开发方案的编制具有一定的指导意义。     

鄂尔多斯盆地延长组长7油层组致密砂岩储层层理缝特征及成因

裂缝发育程度与类型是影响致密砂岩储层能否获得油气高产稳产的重要因素。目前,鄂尔多斯盆地延长组致密砂岩储层勘探开发高度重视构造裂缝,而对层理缝的关注甚微。近期勘探开发实践表明,致密砂岩储层层理缝发育对油气富集具重要影响。综合利用野外露头观察、岩心描述分析与薄片观测,系统表征鄂尔多斯盆地延长组长7油层组致密砂岩储层层理缝特征,并分析其成因机理。结果显示：鄂尔多斯盆地延长组长7油层组致密砂岩储层层理缝多近水平或低角度发育,裂缝开度较小;横向上常断续分布,延伸不远;垂向上彼此独立,基本无联系,其发育分布具强非均质性,可被构造裂缝切割;岩心中发育的层理缝多存在油浸或油迹显示。分析认为：自晚燕山期,长7油层组致密砂岩储层内层理缝开始大规模形成,其发育分布受流体压力、构造应力以及溶蚀作用等多种地质因素综合控制。延长组长7油层组致密砂岩储层层理缝对鄂尔多斯盆地致密油勘探开发的地质意义主要体现在其储集效应,层理缝差异发育是造成鄂尔多斯盆地致密油非均质分布及影响单井产能的重要因素,其发育区可能是致密油勘探开发的“甜点区”。