FMI资料在塔中卡1工区裂缝和构造应力场研究中的应用

塔中卡1工区中、下奥陶统鹰山组储层主要以裂缝型和裂缝-孔隙型为主,储层发育和分布与裂缝关系密切。利用10口已钻井FMI资料进行裂缝识别、成因分类和走向统计分析,认为该工区高阻缝(构造充填缝)最发育,通常被方解石或泥质充填,高导缝(构造开启缝)和钻井诱导缝次发育。钻井诱导缝和井眼崩落受现今应力场控制,构造成因的高导缝和高阻缝的形成则受古构造应力场控制。卡1工区现今构造最大主应力为NE和NEE2组优势方向,中、晚奥陶世古构造应力场最大主应力方向主要有NNE,NEE2组,其中NNE走向裂缝的形成早于NEE走向的裂缝。     

准噶尔盆地四棵树凹陷构造应力场与构造变形解析

准噶尔盆地南缘四棵树凹陷高探1井的中生界油气勘探已获得重大突破,深入解析该地区深层致密砂岩的构造变形显得至关重要。综合野外、岩心、测井和地震等数据,利用地质调查与有限元数值模拟方法查明了四棵树凹陷的构造应力环境,明确了构造应力场对构造变形的控制作用。研究表明,四棵树凹陷现今的最大水平主应力总体呈SN向,具有分带性。在北天山西段、托斯台构造带和高泉构造带等地区,最大水平主应力方位呈NNW向;在艾卡构造带和车排子凸起等地区,最大水平主应力方位呈NNE向或NE向。晚喜马拉雅期以来,NNW向构造应力由北天山地区向四棵树凹陷内部逐渐传递,受其控制的凹陷内构造变形也沿NNW向传播扩展。高泉背斜清水河组的构造应力场数值模拟表明：研究区的最大水平主应力为80~170 MPa;构造应力在背斜南部、中部的断层附近集中,向北则减小;近EW走向断层附近的构造应力明显大于NNW （或近SN）走向断层附近的构造应力,总体显示高泉背斜处于压扭应力环境。构造应力场控制了高泉背斜的裂缝发育和展布,裂缝走向与最大水平主应力方向一致或呈小角度相交,且断层附近或背斜核部裂缝较发育。高探1井中发育的构造裂缝可能是该井取得高产的重要原因之一。     

大庆长垣X71区块扶余油层现今地应力研究及应用

为了研究X71区块扶余油层现今地应力与人工裂缝的关系,指导注采井网部署,利用波速各向异性法和无源微地震法确定现今地应力方向,并通过声发射法和水力压裂法测量井点现今地应力。建立有限元模型,对X71区块扶余油层现今地应力场进行数值模拟。研究结果表明:扶余油层最大水平主应力为NEE—SWW方向,最小水平主应力为NNW—SSE方向,断层位置为应力低值区,构造低部位为应力高值区;人工裂缝沿最大水平主应力方向延伸,因此按最大水平主应力方向进行注采井网布置比较合理。     

彩南油田彩9井区西山窑组油藏应力场及裂缝分布特征

方法利用岩心测试、地层裂缝描述、现场测试及数值模拟方法．研究彩南油田西山窑组裂缝性低渗透油藏的应力场及裂缝分布特征。目的提高该油藏的开发效果。结果彩9井区西山窑组三向主应力的关系为σV＞σH＞σh，水平两向主应力之差约为5MPa．水平最大主应力方向为110°；在平面上．最小主应力梯度变化范围为0．01138～0．01446MPa／m，且与地层压力的递减速度成正比；在彩9井区西山窑组油藏中．NWW向裂缝分布广、规模大，且与水平最大主应力方向和彩9井断裂带走向一致．是造成水淹、水窜的主导因素。结论根据裂缝分布，可选择射孔段裂缝不发育或未引起水淹（窜）的注水井，进行高强度注水．以补充油层亏空；根据水平最小主应力梯度分布状况，选择注水压力。     

鄯善油田地应力、裂缝系统与油田开发

以吐哈鄯善油田为例,分析地应力对低渗透砂岩油田裂缝(包括天然裂缝和人工压裂裂缝)的控制作用,研究地应力对低渗透砂岩油田井网部署和注水开发的影响。认为,古构造应力场与天然裂缝的形成、分布及发育程度有关,现今应力场则不仅影响天然裂缝在地下的赋存状态及有效性,而且控制了人工压裂裂缝的形态和延伸方向。低渗透油田的合理开发,应考虑现今地应力状态下的天然裂缝和人工压裂缝的综合影响,开发时,注水压力应低于地层破裂压力,不应沿天然裂缝方向和最大水平主应力方向部署注采井。     

库车坳陷深层裂缝性储层现今地应力特征及其对天然气勘探开发的指导意义

为了明确深层复杂背景条件下储层现今地应力的分布特征,基于库车坳陷克拉苏构造带大北12气藏,开展现今地应力研究,探讨地应力非均质分布机理,并据此提出支持井位部署的相关建议。研究结果表明：克拉苏构造带埋深超过4 500 m的储层为走滑型地应力机制,大北12气藏最大水平主应力为125～160 MPa,最小水平主应力为118～130 MPa,地应力非均质性强且井间差异大。复杂的地质边界条件和储层的互层岩性造成地应力分布具有极强的非均质性,地应力有利区和不利区交替分布,在构造高部位也可能钻遇地应力不利区,不能简单地采用“沿长轴、占高点”的方案部署井位。定向井具有有利区穿越广、裂缝钻遇率高、井眼轨迹安全稳定及避障避险的多重优势,是复杂地质背景条件下的优势井型,建议沿地应力低、裂缝发育且井壁稳定的方向设计井眼轨迹,并根据地应力状态选择合理的储层改造方式。     

滨里海盆地东缘构造缝形成期次及低角度构造缝成因

裂缝是碳酸盐岩油藏主要的渗流通道，对油田开发具有重要的影响。为揭示低角度构造缝特征及分布，进而实现有效注水开发，基于薄片、岩心和成像测井等资料，综合运用观察法和实验法分析了滨里海盆地东缘北特鲁瓦油田构造缝的发育期次，并结合构造演化历史探讨了研究区低角度构造缝成因。研究结果表明：北特鲁瓦油田共发育了3期构造缝，均以北东-南西走向为主。第1期发育于早二叠纪，以低角度构造缝为主，形成时埋深较浅，充填较早，阴极发光特征以不发光为主，古地应力的最大有效主应力为34.4MPa；第2期发育于晚二叠纪，以斜交构造缝为主，少部分被充填，阴极发光特征以昏暗发光和明亮发光为主，古地应力的最大有效主应力为42.4MPa；第3期形成于三叠纪，以高角度构造缝为主，几乎未充填，古地应力的最大有效主应力为52.2MPa。研究区低角度构造缝主要与构造演化有关，早期的高角度构造缝在地层反转后演变为低角度构造缝。通过对低角度构造缝成因的分析，为北特鲁瓦油田下一步裂缝预测及开发方案部署工作提供了指导。     

川东北碳酸盐岩层系现今应力场与裂缝特征

川东北的普光、元坝、通南巴地区三大重点勘探海相碳酸盐岩层系经历了多期构造运动叠加改造,不同程度发育裂缝,研究现今应力场和裂缝特征对滚动勘探和开发有积极意义。利用密度测井曲线和压裂资料分别计算垂向和水平地应力大小,并利用成像测井和地层倾角测井确定现今最大水平主应力方向和裂缝走向。研究表明,不同地区地应力类型也有所差异：通南巴和元坝区块主要以Ⅲ型地应力为主;普光地区5 500 m以上为Ⅲ型地应力,以下为Ⅰ型地应力。现今最大水平主应力方向与裂缝走向大都一致,对天然裂缝具有次生改造作用,有利于天然裂缝保持开启状态和高效的导流能力。     

柴达木盆地油泉子油田储层构造裂缝定量预测

油泉子油田油藏类型属构造裂缝型，储层的分布主要受裂缝发育程度的控制，因此，储层构造裂缝的预测有着特别重要的意义。通过有限元数值模拟，包括裂缝形成时期的确定，古差应力值大小估算，最大主应力方向的确定，地质模型，力学模型，计算模型的建立以及裂缝的模拟计算，最终绘制出裂缝破裂率及裂缝方位分布图，通过分析，预测结果；裂缝方位为NNE，NW向，与测井识别和岩心剩磁定向基本吻合，裂缝预测方位平面和纵向上变化较小；沿构造转折部（背斜轴部）裂缝较发育，在构造的两翼裂缝发育较差，与岩心，井史资料描述裂缝分布一致；各层裂缝发育在纵向上交错分布并相互重叠，但总体上发育区相似，只是发育区大小各不相同。     

富台潜山凤山组现今地应力场数值模拟及 有效裂缝分布预测

为明确富台潜山凤山组现今地应力特征,根据钻井诱导缝走向及井壁崩落方向对其现今地应力方向进行判断,并通过测井资料及经验公式计算得出关键井现今地应力。通过确定岩石力学参数并建立有限元模型,以关键井地应力为约束条件,对研究区凤山组现今地应力场进行数值模拟,分析现今地应力场对裂缝有效性的影响,进而预测有效裂缝分布。研究结果表明,富台潜山凤山组水平最大主应力为90.6~181 MPa,为北东东—南西西方向;水平最小主应力为61.9~110 MPa,为北北西—南南东方向。断裂带为应力低值区,东、西两侧低洼地带为应力高值区,背斜核部为应力分布稳定区,背斜两翼存在应力变化梯度带。北东东—南西西方向为研究区凤山组有效裂缝优势走向,有效裂缝发育最有利地区为背斜核部,其次为背斜两翼,东、西两侧低洼地带则不利于有效裂缝的保存。     

南川地区龙马溪组页岩气地应力场特征及对产量影响分析

南川地区处于四川盆地盆缘转换带的构造复杂区,龙马溪组以常压页岩气为主,具有较好的页岩气成藏富集条件,但地应力场复杂,单井产量差异较大,成为制约常压页岩气效益开发的关键因素之一。通过野外剖面测量、有限元应力场数值模拟、特殊成像测井分析及区域应力场研究,结合大量页岩气水平井压裂实践,认为：①燕山中期南川地区最大主应力在背斜区呈EW向,在南部单斜区呈NEE向;喜马拉雅期以来,现今水平地应力场在平面上具明显的分区特征,局部存在地应力方位和大小的转换带,纵向上受岩性影响地应力自上而下呈下降趋势,局部粉砂岩及观音桥段介壳灰岩地应力明显增大。②龙马溪组地应力主要受构造改造强度、构造样式、埋深、裂缝发育程度等影响,改造弱、埋深大、背斜核部或向斜核部、天然裂缝发育较少的地区地应力较高。③明确地应力场对页岩气井产量有重要影响,古地应力场控制天然裂缝发育程度,影响储层物性、含气性,现今地应力场影响人工裂缝的复杂程度。地应力适中、水平井轨迹与最小水平主应力夹角越小,越易改造并有利于形成复杂缝网,可提高单井产量,有效指导南川地区页岩气勘探开发。     

特低渗透砂岩油藏动态裂缝成因及对注水开发的影响——以安塞油田王窑区长6油组为例

安塞油田王窑区长6油组主要发育北东—南西向、近南北向2组天然裂缝,在注水开发过程中,注入水水淹方向与天然裂缝发育方向并不完全一致。在分析天然裂缝发育特征的基础上,结合不同开发阶段的油水井生产动态、吸水剖面和时间推移试井等资料,利用库伦破裂准则和格里菲斯裂缝扩展理论研究动态裂缝成因。结果表明,随着注入水压力的升高,原本无效的天然裂缝选择性开启和方向性扩展、延伸、沟通而形成的动态裂缝造成水淹,研究区动态裂缝的开启压力为20~23 MPa,延伸方向为北东65°~75°,与现今最大水平主应力方向一致。动态裂缝加剧了储层非均质性,造成现今最大水平主应力方向的快速水淹、水窜,降低了平面上和纵向上的动用程度,从而影响了油藏开发效果。     

南川地区页岩储层构造裂缝特征及其定量预测

构造裂缝是影响页岩气单井产能的重要因素,查明裂缝分布规律有助于提高水平井压裂改造效果。结合岩心观察和成像测井裂缝发育情况,采用有限单元法模拟了南川地区不同构造裂缝形成时期的应力场,基于岩石破裂准则建立了构造应力与岩心裂缝密度的转换关系,对构造裂缝进行了定量预测。结果表明,南川地区主要发育2期构造裂缝,以剪切裂缝为主,被方解石半充填-全充填,第1期北东—南西走向裂缝形成于燕山中期,最大水平主应力为140～158 MPa;第2期北西—南东走向裂缝形成于燕山晚期,最大水平主应力为88～156 MPa。构造裂缝分布受褶皱及断层共同控制,平桥背斜构造裂缝发育程度最高且有效性好,天然气产量也最高。     

渝东南南川地区五峰组—龙马溪组页岩气层地应力数值模拟及有利区预测

南川地区上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组作为重要的页岩气产能层,具有页岩层厚度大,埋藏较深,地应力复杂、方位变化快的特点,地应力场研究对于该区页岩气的有效开发具有重要作用。为明确研究区地应力场特征及展布,通过采用SHELLS有限元应力场模拟方法,以研究区断裂、地形、热流值、岩石物性参数和边界条件为约束,开展了南川地区五峰—龙马溪组的应力场有限元数值模拟研究。结果表明,南川地区最大水平主应力性质以挤压性质为主,总体上存在NW-SE、NE-SW、近EW和近SN四个主应力方向和区域;应变率整体以压应变为主,存在低应变率(数量级别≤-18)、中应变率(数量级别介于-18~-17.6)和高应变率(数量级别≥-17.6)三类区域及相应的NE-SW、NW-SE、SN和EW展布方向;断裂滑移速率性质总体以逆断层性质为主,速率介于0~0.001 2 mm/a之间。将本次模拟的最大水平主应力方向、块体应变率和断裂滑移速率结果分别与实测的钻井最大主应力方向、黔渝地区应变率性质和数量级别、区域断裂发育等数据进行对比,展现出模拟结果与实测结果较高的数据吻合度,说明了模拟结果的准确性。最后,基于模拟结果揭示出的裂缝开启性、裂缝发育情况的信息,对南川地区裂缝储层有利发育区进行了评价,预测了Ⅰ、Ⅱ两类进一步勘探和开发的页岩气裂缝储层有利发育区块。     

轮西地区奥陶系地应力方向及裂缝展布规律分析

裂缝展布方位的研究一直是裂缝性油气藏开发工程的重要环节之一,它直接关系到油气藏井网部署的正确与否。而裂缝方向的展布与应力场的分布密切相关,利用地层倾角及成像测井资料,通过井眼应力分析及井眼崩落机理,分析了轮西地区奥陶系碳酸盐岩地层应力的方向,并根据得到的最大、最小水平主应力方位,推断出研究区构造裂缝的分布为北东一南西向,表现为现今地应力方向与有效裂缝方向一致或者小角度斜交。     

川西凹陷新场气田三维地应力场反演分析

根据川西凹陷新场地区及邻区已有的地层岩性、地质构造及其演化等资料,结合深部岩体钻井岩心裂缝发育特征编录、完井报告、录井测井地应力和裂缝分析成果,建立了研究区的地质模型。利用已有的井孔崩落、钻井诱导缝分析、水压致裂曲线分析、岩石Kaiser效应测试等技术所获得的地应力资料,作为计算模型的应力边界条件和地应力场反演的井段现今地应力参考值,采用三维数值模拟技术对川西凹陷新场气田进行了三维地应力场反演分析。研究结果表明,总体上最大水平主应力以近NEESWW向为主,但在断层附近主应力方向发生明显偏转,主体方位与区域构造应力作用主方向一致。各主地应力值总体上随深度的增加而变大,与深度之间有较好的线性相关关系,由于新场须二段各目的层均发育较多断裂构造,因此其应力场表现出明显的不连续性,使地应力值和方向发生局部变化,在断层端部和转折部位表现出较明显的最大主应力和剪应力集中现象,而在断层两盘部位则出现应力消散特点。     

川南泸州地区五峰组—龙马溪组古构造应力场及裂缝特征

川南泸州地区为深层页岩气勘探的重点区,中生代以来经历了多期构造运动,下古生界五峰组—龙马溪组深层页岩储层的裂缝主要受控于区域古构造应力场。为了探究泸州地区有利的深层页岩勘探区,以其五峰组—龙马溪组深层页岩地层为研究对象,以褶皱断裂系统、地震资料综合解释、埋深古构造图和页岩岩石力学参数测试为基础,开展了目的层燕山期Ⅲ幕(裂缝主要形成时期)的古构造应力场数值模拟,采用ANSYS有限元数值模拟方法,结合钻井裂缝实测结果,利用裂缝形成的力学原理,预测了其裂缝发育特征。结果表明:该区深层页岩储层的地应力呈差异分布,燕山期Ⅲ幕最大主应力方向为NW向,约为135°;窄背斜核部和断裂附近裂缝发育,低陡构造向斜区裂缝较发育,宽缓向斜核部裂缝弱发育;主要发育水平层理缝和高角度裂缝,裂缝密度分布由NE向SW逐渐降低,在高应力值的低陡构造向斜区,深层页岩储层裂缝发育,有利于游离态天然气聚集。该结论为泸州地区深层页岩气的勘探开发提供了地质依据。     

储层微裂缝预测技术

对于存在微裂缝的油藏，开展储层微裂缝的评价和预测，弄清微裂缝的分布规律，是储层综合评价的重要内容。本文从平面应力场理论分析入手，介绍了简单褶皱的力学模式、复合构造模式，并进行了构造裂缝的理论分析。在此基础上，本文进行了平面应力场的计算，根据最大主应力、最小主应力和剪切应力的分布和方向，可分析古、新构造的纵张裂缝、横张裂缝及剪切裂缝的理论发育及其延伸区。本文方法在W2断块的实际应用中取得较好的效果。     

纯41断块沙四段现今地应力场有限元模拟

梁家楼油田纯41断块位于东营凹陷的西南部，主要油气产层是沙四段。现今地应力对油田开发有重要影响。用岩心声速法和井斜统计法确定关键井的水平主应力方向，用声发射法测量关键井的水平最大主应力，用水力压裂法计算关键井的水平最小主应力。以关键井的地应力测量、计算结果为约束条件，采用弹性平面有限元法模拟该断块沙四段现今地应力场，结果是：水平最大主应力值为52—74MPa，断块内部为近东西向，断层带主要为北西向；水平最小主应力值为41—52MPa，断块内部为近南北向，断层带主要为北东向。图5表3参10     

松辽盆地徐深气田D区块营城组火山岩构造裂缝与地应力特征

火山岩油气藏储层具有致密性和非均质性,天然裂缝的特征及发育程度对油气藏的开发具有十分重要的影响。通过岩心描述、黏滞剩磁定向综合描述等方法研究松辽盆地北部徐深气田D区块白垩系下统营城组火山岩天然裂缝的发育特征及优势方向,应用电阻率成像测井、横波各向异性测井方法解释了该区最大水平主应力方向,采用Newberry模型计算研究区的最小主应力,基于双井径分析计算最大主应力,明确该区水平井部署的轨迹方向,为储层压裂提供依据。结果表明:①该区构造裂缝具有多期次、多方向、多组系特征,以中—小缝为主,裂缝优势方向为北西向和北东向共轭发育;②研究区最大水平主应力方向为近东西向,最大和最小主应力值分别为86.0～91.0 MPa、69.0～75.0 MPa,且二者的平面分布具有一定的相似性,总体以工区南部主应力值较高。结论认为:水平井部署的轨迹方向应为SN方向,储层压裂改造过程中施工压力应大于86.0 MPa,且工区以南部还应适当增加施工压力,以达到破裂造缝目的。