基于成因机理及主控因素约束的多尺度裂缝“分级-分期-分组”建模方法——以四川盆地元坝地区上二叠统长兴组生物礁相碳酸盐岩储层为例

油气藏中普遍发育多类、多尺度天然裂缝,其成因具有多期次性,规模具有多级次性,发育受多种地质因素综合控制,这些特点为裂缝的精细三维地质建模带来了很大挑战。以四川盆地元坝地区上二叠统长兴组生物礁相碳酸盐岩储层为例,提出了一种基于成因机理及主控因素约束的多尺度裂缝“分级-分期-分组”三维地质建模方法,认为多尺度裂缝建模应遵循等时约束、层次约束及成因控制等原则,建模过程中应充分开展裂缝地质研究,根据研究区实际建立合理的裂缝级次、期次划分方案,分级、分期开展裂缝三维建模。(1)大尺度裂缝主要采用确定性方法进行建模,中-小尺度裂缝则采用其成因机制和发育主控因素进行约束建模;(2)在裂缝分期、分组描述和参数统计获得关键地质规律认识的基础上,通过地质力学方法分期开展中-小尺度裂缝分布预测,进而采用“分期-分组”的思路进行建模;(3)最终将大尺度裂缝模型和中-小尺度裂缝模型进行融合,得到多尺度裂缝网络模型。元坝地区长兴组储层多尺度裂缝建模实践表明,上述建模方法可有效弥补传统方法在建立中-小尺度裂缝模型精度方面的不足。     

花岗岩潜山裂缝型储层多尺度建模与应用

当前对花岗岩裂缝型储层的表征尚未形成系统、完善的方法，受风化、岩性、构造等多种因素影响，花岗岩储层内部孔、缝、洞发育，具有极强的非均质性，更增加了对其表征的难度。为此，以乍得花岗岩潜山B油田为例，提出一种多尺度裂缝建模方法，该方法将确定性建模与随机建模方法相结合，运用叠前全方位AVAZ反演裂缝预测结果和叠后蚂蚁追踪裂缝预测成果，在裂缝地震相的控制下，分别建立小尺度裂缝和大尺度裂缝模型，前者可得到各向异性参数及裂缝密度、方向等参数，通过这些参数对裂缝型储层进行识别及评价，后者在地震数据上进行裂缝片的识别与追踪，识别出的每根裂缝具有可度量的长度和方向；然后利用等效裂缝模型实现对裂缝渗透率的定量表征；紧密结合地震叠后、叠前全方位地震数据裂缝预测成果与开发地质，并充分融合测井、地质、钻井、生产等资料，形成综合反映不同尺度裂缝信息的系统裂缝模型。该裂缝模型为开发井优化部署提供了技术依据，多尺度裂缝模型等效渗透率计算结果更符合流体渗流特征，为开发油藏数值模拟奠定了基础。     

裂缝性致密砂岩储层气体传质实验

致密砂岩储层天然气投产一般需要采取水力压裂等增产措施。由于天然气在产出过程中需要通过致密基块—天然裂缝—水力裂缝等多尺度介质,故而在渗流中存在多尺度效应,需要经过一系列串联耦合过程,其中任何一个环节都可能影响天然气的高效产出。为此,通过自行设计"串、并联"气体传质实验方法及装置,探讨了裂缝宽度、裂缝—基块的配置关系等对致密砂岩气体传质效率的影响。"并联"气体传质实验表明,裂缝宽度是影响气体传质效率的关键参数,相同数量级裂缝宽度的天然裂缝传质效率高于人工裂缝。裂缝—基块岩样"串联"气体传质实验表明,裂缝—基块多尺度配置关系中,裂缝—基块—裂缝的配置关系最优,气体传质效率最高。结论认为,合理开发致密砂岩气藏需贯彻"储层保护与改造并举"的方针,实现致密基块—天然裂缝—水力裂缝的合理配置,才能有效开发致密砂岩气藏。     

基于嵌入式多尺度裂缝模型的地质建模方法及应用

裂缝性油藏存在储集层发育孔、缝、洞多重介质，储层精细刻画难度大的问题。为准确描述裂缝性油藏储层发育的空间展布特征，利用测井、钻井资料和岩石物理测试数据建立关键井的嵌入式多尺度裂缝储层的地质和岩石物理模型，开展多重介质的连通传导率研究和嵌入式裂缝地质建模技术研究，并利用该模型对流花油田裂缝性储层进行数值模拟研究。研究结果表明：基于多尺度嵌入式裂缝模型的地质建模可以对构造、断层等大尺度裂缝和等效原理下的小尺度裂缝进行精细描述和数值模拟研究，单井动态指标拟合率达到90%以上；流花油田数值模拟研究表明，该油藏维持各井现有采液速度持续开发，大部分井不会发生严重水淹，风险较高的井主要位于工区的东北侧边缘断层附近。该研究可为同类油藏地质建模、数值模拟研究、开发方案的制订提供参考。     

库车坳陷克深2气藏裂缝-孔隙型砂岩储层地质建模方法

目前,针对低渗透或致密裂缝-孔隙型砂岩储层的地质建模多局限于定性或半定量研究,通常的做法是将裂缝当做基质渗透率的增加因素来考虑,因而无法体现裂缝发育的方向性、不均一性,也无法描述连续合理的变化趋势。为此,针对塔里木盆地库车坳陷克深2气藏储集层为低孔隙度、低渗透率裂缝-孔隙型砂岩的实际情况,提出了一套将地质、地震、测井等手段综合一体化的裂缝-孔隙型砂岩储层地质建模方法。该方法首先利用地震、测井、岩心以及野外露头数据,以区内夹层分布为切入点建立岩性模型,并进行相控参数建模;再通过构造曲率法对该区裂缝的发育区带进行预测,并用其约束裂缝参数建模,从而建立了克深2气藏裂缝性砂岩储层的三维地质模型。实际运用效果证明,该方法所建模型符合地质认识规律,可量化储层参数,适用于裂缝-孔隙型油气藏评价阶段稀井网条件下的地质建模研究。     

复杂裂缝性油藏多尺度地质建模技术

胜利油区探明的碳酸盐岩油藏以裂缝性油藏为主,裂缝发育和分布规律复杂,传统的建模方法很难描述清楚裂缝网络的非均质性和不连续性,导致该类油藏采收率和采出程度较低。以车古201潜山复杂裂缝性油藏为例,综合应用岩心、成像测井、野外露头、常规测井、地震反演等数据,在分析裂缝发育规律基础上,采用最先进的离散裂缝网络(DFN)建模技术建立了大、中、小不同尺度的裂缝网络模型及岩块系统的物性模型。数值模拟结果表明,建立的模型符合油藏的实际地质情况,较好地体现了裂缝性储层的特征,探索形成的裂缝性油藏三维地质建模技术对同类油藏的建模研究具有重要意义。     

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...     

多条件约束地质建模技术在青西油田裂缝性油藏中的应用

青西油田储层岩性复杂,岩相多变,裂缝发育,不同岩性、不同储集空间具有不同的储层属性特征,采用常规建模技术所建立的地质模型与油藏实际特征差别较大.采用多条件相互约束建模方法,将确定性模拟和随机模拟相结合,可较好地解决这些问题.多条件约束地质建模的约束条件包括:地震资料、岩心分析资料、测井资料、动态数据以及油田勘探开发综合研究成果;裂缝性油藏多条件约束地质建模技术包括断层封挡技术、多边界技术、复杂岩性岩相建模技术、DFN离散裂缝网格建模技术、在裂缝和岩相约束下的双重介质储层属性建模技术;构造建模主要利用GOCAD建模软件,裂缝建模利用FRACA建模软件,岩相和储层属性利用PETREL建模软件完成.根据建模结果,将青西油田划分出一类裂缝发育区、二类裂缝发育区和裂缝欠发育区,查明了剩余油富集区域和油气富集规律,明确了下一步的勘探目标.     

多尺度离散裂缝性致密砂岩气藏数值试井新方法——以塔里木盆地克拉苏气田为例

塔里木盆地克拉苏气田白垩系气藏是罕见的超深、超高压裂缝性致密砂岩气藏,基质—裂缝—断层多尺度离散裂缝发育,储层动静态描述难以满足开发的需要。为此,将天然裂缝网络随机生成和非结构化离散裂缝建模方法相结合,突破传统连续介质试井模型,建立了一种基于基质、裂缝、断层（大裂缝、小断层）三种孔隙介质的直井数值试井模型,并采用混合单元有限元方法对模型进行求解,得到了不同随机裂缝网络下的试井典型曲线。研究结果表明：(1)基于实测资料可将裂缝性致密砂岩气藏的缝网分布模式划分为三类,讨论了缝网随机生成对试井典型曲线的影响,并将离散裂缝试井模型与传统连续介质试井模型的结果进行了对比,明确了传统连续介质模型的适用条件;(2)离散裂缝模型与双重孔隙介质模型结果存在较大差异,双重孔隙介质模型是离散裂缝模型中裂缝均匀分布且间距无限小的一种特例;(3)讨论了三种缝网分布模式下的试井曲线特征,应用所建立的随机离散裂缝试井解释模型成功解释了常规双重孔隙/三重孔隙连续介质无法解释的试井曲线,曲线拟合效果理想,解释得到的参数合理。结论认为,新模型、新方法揭示了不同尺度介质间逐级动用、协同供气的开发机理,解释了井间产能差异大、...     

利用地震资料约束小尺度离散裂缝的空间分布

离散裂缝网络模型能够表征储层任意尺度上的非均质性,已经成为裂缝性油藏描述的一项先进技术。在离散裂缝网络模型建模过程中,应视裂缝尺度不同采用不同的方法:易识别的大尺度裂缝一般采用确定性建模方法;难以识别的小尺度裂缝一般采用基于示性点过程的随机建模方法。针对小尺度裂缝随机建模过程中裂缝片空间位置的确定展开研究,提出了一种能够利用地震资料约束井间裂缝分布的方法。该方法在裂缝密度模型建模的基础上,先将其转化为概率模型,再以概率模型作"中介",并同一定的终止条件相结合,最后确定裂缝片位置,解决了井点处裂缝密度同控制裂缝生成的密度不一致的问题。通过实例验证了该方法的可行性。     

致密砂岩裂缝性气藏缝网压裂裂缝复杂程度评价方法

微地震是评价致密砂岩裂缝性油气藏缝网压裂裂缝形态及几何尺寸的有效方法和手段,但其适用条件受限,且成本较高.为此,需要一种快速的、经济适用的方法来评价缝网压裂裂缝复杂程度.基于压裂泵停泵后的压降数据,利用视均质型、线性裂缝型、复杂裂缝型致密砂岩裂缝性储层渗流方程分析储层渗流模式,利用G函数分析储层裂缝形态,从而综合评价缝...     

宝北区块构造应力场模拟及裂缝预测

以焉耆盆地博湖坳陷宝北区块为例,对由冲起构造模式控制的致密砂岩储层的裂缝发育特征进行系统研究,并在此基础上,对古应力场进行模拟,进而对研究区裂缝发育区进行预测.结果表明:宝北区块致密砂岩储层中裂缝发育,主要为天然构造缝,包括剪切裂缝、张性裂缝和挤压裂缝.采用三维有限元法进行精细地质建模和古构造应力场模拟,恢复了目的层在...     

裂缝性致密砂岩储层裂缝孔隙度建模——以四川盆地平落坝构造须家河组二段储层为例

裂缝性致密砂岩储层的非均质性突出,相对于沉积相变对储层所造成的影响,后期成岩与构造运动对储层的改造更重要,裂缝的发育特征常是影响这类储层有效性的关键因素。常规描述储层性质的孔隙度、渗透率参数难以确切描述该类储层的性质。在评价裂缝性致密砂岩储层时,将裂缝破碎带作为优质储层研究对象,以裂缝孔隙度作为储层评价关键参数,是研究裂缝性致密砂岩有效储层分布规律的重要途径。在裂缝孔隙度建模过程中,构造裂缝孔隙度的空间结构信息是建模的关键,在建立地震属性与裂缝的相关性基础之上,使用地震属性构造了裂缝孔隙度的空间结构参数。生产数据表明,地震分频属性能够在整体上指示裂缝孔隙度的平面分布特征,可以用来构造裂缝孔隙度的变差函数,但该属性不能定量给出裂缝孔隙度的空间分布特征,因此不能用于辅助参数进行协同计算。将地震蚂蚁体数据和通过成像测井校正的单井裂缝孔隙度解释数据共同作为模拟裂缝孔隙度模型的输入参数,使用协同建模的方法建立裂缝孔隙度的空间分布,从而定量评价了裂缝性致密砂岩储层裂缝孔隙度的空间展布规律,为数值模拟提供数据支持。     

鄂尔多斯盆地南缘红河油田长8致密油藏非均质性表征方法

鄂尔多斯盆地南缘红河油田长8致密油成藏条件异常复杂,地质“甜点”小而分散,油藏非均质性极强。以红河36井区为例,从影响油藏富集高产的主控因素出发,重点开展“储层质量、裂缝、含油性”三大强非均质性表征,再结合产能评价建立油藏非均质性综合表征模型,更客观地呈现油藏地质特征。从微观和宏观角度建立基质储层分类标准,探索沉积成岩共控储层发育机理,形成“沉积要素控制成岩相,成岩相控制储层质量”的储层非均质性表征方法,从而明确分类储层平面分布;基于不同级别断缝带对油气富集的控制作用,建立多尺度裂缝带分级方案,井震结合开展分级预测,定量表征米级到千米级裂缝带分布;以井点含油性分析为基础,结合油水分布模式,建立含油饱和度场,定量表征含油非均质性;在此基础上,叠加三大强非均质性表征结果,建立致密油藏非均质性综合评价模型,明确分类储量及开发目标分布。     

层理缝在致密油成藏富集中的意义、研究进展及其趋势

目前裂缝对油气成藏与富集的研究均局限于构造裂缝,且主要针对常规油气（包括低渗透油气）领域。致密油藏中裂缝对石油成藏富集的影响和作用研究也主要局限于构造裂缝。调研与实际考察表明,层理缝在致密油储层中普遍发育,且对致密油的成藏富集有明显的贡献,是最为重要的裂缝类型。层理缝的启闭与石油充注的时空匹配耦合关系是致密油成藏富集的关键。然而裂缝对致密油成藏富集的影响和控制作用研究十分薄弱,尤其是层理缝与致密油成藏富集的关系、层理缝对致密油成藏富集的贡献,几乎没有相关成果发表。使得层理缝的启闭机制及石油充注富集效应成为致密油成藏富集研究中的重大科学问题。因此,加强“致密油储层层理缝启闭主控地质因素与启闭机制、致密油储层层理缝启闭与石油充注耦合关系、致密油储层层理缝石油充注下限的确定”的研究,将成为致密油成藏富集、落实有利甜点理论研究与技术研发的主要趋势。     

基于动态弹性力学模型的煤系致密砂岩储层裂缝预测方法

为了提高强非均质性煤系致密砂岩储层裂缝识别效果,根据测井资料,利用动态弹性力学模型对该类储层进行裂缝预测。首先利用寻优算法及阵列声波测井资料获取岩石各模量参数,然后利用微分等效介质（DEM）理论模型计算岩石孔隙纵横比（α）,进而对裂缝进行定量表征。单井裂缝预测结果与岩心裂缝实际发育情况的符合率较高,约为90%,表明利用DEM模型预测煤系致密砂岩储层裂缝的可靠性较高。在此基础上,根据测井资料,利用DEM模型对沁水盆地南部地区山西组Ⅱ砂组的裂缝平面分布进行了预测,裂缝预测结果与断裂性质、构造部位及岩心裂缝观察结果均较为吻合。研究表明,动态弹性力学模型适用于煤系致密砂岩储层的裂缝定量表征。      

砾岩储层水力裂缝扩展形态及影响因素

水力压裂技术已成为致密油气储层增产改造的主要措施之一。目前针对水力裂缝形态的研究主要集中在致密砂岩及页岩储层,以玛湖油田为代表的砾岩致密油储层由于其发现时间较晚,相关研究较为缺乏。砾岩储层非均质性较强,砾石的存在进一步加大了水力裂缝形态研究的难度。基于有限元中的内聚力模型实现了大型物理模拟实验尺度下基质和砾石的差异化表征,并通过现有实验结果,验证了模型的可行性。在此基础上,开展了影响砾岩储层裂缝形态扩展关键因素机理研究,明确了储层在低应力差下主要表现为绕砾和分叉,高应力差则以穿砾、转向为主的特征行为。在机理研究的基础上,结合现场压裂施工数据、有限元机理模型结果及微地震监测结果,基于边界元方法,论证了可采用等效天然裂缝的方式对砾岩宏观人工裂缝扩展过程进行模拟,并得出水力裂缝在宏观上以双翼缝特征为主,主缝周边可能存在小尺度分支缝的认识。基于现场压裂井的裂缝扩展模拟,验证了宏观裂缝形态的准确性。