铁法矿区煤储层裂隙系统评价与渗透率预测研究

通过对铁法矿区矿井实际资料的研究,依据围岩节理及煤层裂隙的宏观、微观统计分析,探讨了煤储层孔裂隙的发育特征,对该区储层渗透率进行了预测.认为区内褶曲发育,褶皱轴部地带为裂隙发育带,煤层裂隙发育,连通性好,具备储层渗透性好的优势;受区域构造应力场控制,裂隙发育表现出明显的方向性,主裂隙发育的NW方向为渗透性优势方位.     

延川南区块古构造应力场特征及其反演方法

古构造应力控制煤层构造发育程度及其分布,影响煤层储层渗透性。通过现场对煤层及其上覆岩层中节理裂隙的实测,并应用赤平投影方法将实测节理裂隙进行分期和配套分析,研究了延川南区块构造演化规律、古构造应力场特征和古构造应力的反演方法。根据摩尔库伦破裂准则,通过共轭剪断裂破裂角的大小变化来估算古构造应力场主应力值。利用ANSYS有限元软件,模拟了本区两期古构造应力场分布,揭示出其古构造应力场的分布规律为:燕山期构造应力场最大主应力值由东南区域的70~80 MPa逐渐降至西北区域的20~30 MPa;喜马拉雅期构造应力场最大主应力值由东北区域的60~70 MPa逐渐降至西南区域的20 MPa。      

塔里木盆地玉北地区奥陶系储层构造裂缝成因模式

在基于成像测井、岩心及薄片资料对玉北地区构造裂缝进行识别并总结其发育规律的基础上, 根据裂缝切割关系、充填方解石阴极发光及包裹体特征划分裂缝发育期次, 并应用有限元法数值模拟不同裂缝发育期古构造应力场特征, 结合裂缝发育力学机制, 分析不同时期断层-褶皱控制下的裂缝成因模式。研究结果表明, 玉北地区奥陶系构造裂缝主要沿高陡带发育, 其发育程度、产状受断层、褶皱共同控制, 共发育4期裂缝, 其中加里东中期Ⅰ、Ⅲ幕裂缝受断层主控、加里东晚期至海西早期裂缝受断层与褶皱共同控制、海西晚期裂缝主要受褶皱控制; 与断裂走向较一致的高角度裂缝对储层发育贡献最大, 加里东晚期-海西早期及海西晚期两期裂缝发育区, 更有利于油气聚集。      

塔里木盆地玉北构造带断层特征及其裂缝分析

塔里木盆地玉北构造带形成于加里东中晚期, 主要断裂以挤压逆冲为主, 早期形成断层传播褶皱样式, 断层总体终止于石炭系/奥陶系不整合面之下.该地区奥陶系碳酸盐岩储层易发育断层伴生裂缝和褶皱调节性裂缝, 主要分布在膝褶带和断层传播褶皱区.海西晚期玉北地区断裂重新活动, 仍以挤压为主形成三角剪切样式, 但断层位移量并不大, 该时期玉北构造带基本定型, 储层裂缝易发育在三角剪切变形区.喜马拉雅期玉北地区存在微弱构造变形, 玉北构造带主要受到构造的叠加改造.新生代青藏高原向东的扩张产生北东-南西向的构造应力场, 使得北东-南西向的玉北断裂带具有开启性, 对玉北地区油气调整和聚集会有一定的影响.     

鄂尔多斯盆地塔巴庙地区上古生界储层裂缝特征及分布评价

根据塔巴庙地区上古生界地层完钻井的岩心、薄片裂缝观测、测井裂缝解释成果的分析,结合盆地区域构造应力历史、裂缝充填物的稳定同位素特征,对研究区裂缝的成因类型进行确定,分析认为研究上古生界地层中的裂缝为典型的区域性裂缝,具有如下特征:1)岩心上表现为张性的高角度或垂直裂缝,成组出现;2)无论砂岩、泥岩均发育该类裂缝,砂岩比其他岩类相对发育;3)裂缝形成期次与最大燕山期构造活动期一致;4)裂缝产状稳定,走向与燕山期构造主应力方向基本相同;5)裂缝分布不受局部变形所制约。在总结了控制裂缝发育的地质因素后,利用有限元法古构造应力场模拟技术,结合地层特征,对研究区主要层位的区域性裂缝的分布特征进行评价。     

山西沁水盆地中,南部现代构造应力场与煤储层物性关系之探讨

山西沁水盆地中、南部下二叠统山西组主煤储层现代构造应力场主应力差增大、煤储层渗透率梯度呈指数形式增长,煤储层压力梯度呈对数增长,这种规律主要受控于现代构造应力场应力方向与煤储层天然裂隙优势发育方向之间的相互关系,这两组方向对于煤储层来说近于平行,对煤储层顶板则表现为近于正交,由此导致主煤储层中天然裂隙处于相对拉张状态,而其顶板天然裂隙处于挤压状态,主应力 越大,相对拉张效应就越显著。基于这种规律和     

高渗透性煤储层分布的构造预测

以我国山西沁水盆地为例,采用现代构造应力场和构造曲率分析相结合的方法,就构造对煤储层高渗透性区发育特征的控制规律及其地质机理进行了研究。结果表明：沁水盆地下二叠统山西组主煤储层试井渗透率与现代构造应力场最大主应力差之间具有指数正相关关系,煤储层构造裂隙在构造主曲率大于O．1×10^4／m的地段可能相对发育;高构造曲率与高最大主应力差相匹配的地段在盆地中-南部呈NNW向展布,是较高渗透性煤储层发育的地带;构造应力实质上是通过对天然裂隙开合程度的控制而对煤储层渗透率施加影响。     

构造应力场对煤储层渗透性的控制机制研究

以山西沁水盆地为例,首先进行了成煤后古构造应力场恢复和有限元模拟,分析了现代地壳主应力的分布特点;其次,结合煤、岩层中裂隙分布的差异性,分析了盆地东部、东南部煤储层裂隙的展布规律和主要受控特点,总结出晋城、潞城和阳泉3个“裂隙—应力”控制模式,并将全盆地煤层渗透性划分为好、中、差3个等级,并进行预测评价。      

沁水盆地柿庄北区块3号煤层裂缝预测

柿庄北地区位于沁水盆地东南部,是我国重要的煤层气产区。煤层裂缝作为主要的渗流通道,对煤层气高产富集起到重要控制作用。该区山西组3号煤层中褶皱轴部走向为近南北向,野外露头区发育一组共轭剪裂缝,优势方位为NW与近EW向,其次是近SN向。根据构造形迹确定燕山期应力场以SEE105°挤压为主。利用水力加砂压裂法对现今井点目的层地应力进行计算,通过古地磁定向与声速各向异性确定现今最大水平主应力方向为NE55°。将煤层构造与地表起伏形态作为主要影响因素,采用有限元法对燕山期及现今地应力场进行数值模拟,利用弹性力学理论对裂缝参数进行计算,计算结果认为柿庄北3号裂缝孔隙度、渗透率普遍较小,整体上中部背斜区 > 中部平缓区 > 东部单斜区 > 中部向斜区 > 西部地区。模拟的裂隙特征与实测数据所反映的裂缝特征相近,单井产气量高的地区,裂隙较发育。      

褶皱构造的曲率分析及其裂缝估算--以江汉盆地王场褶皱为例

曲面曲率的几何意义可以反映曲面一点邻近区域的具体形态和变形特征,因而可以用来研究褶皱层面的变形特征、构造样式及其可展性.褶皱面裂缝发育主要为一组张裂系,张裂隙走向与最大主曲率的方向垂直.褶皱构造的主曲率在一定程度上可以反映与褶皱有关的张裂隙的发育情况.对于圆柱状褶皱可以估算与褶皱有关的裂缝孔隙度和渗透率.以王场褶皱构造面为例,通过计算二次趋势面的特征值和特征向量得到褶皱构造面主曲率的大小和方向,确定该褶皱为圆柱状褶皱,并对与之相关的裂缝孔隙度和渗透率进行了估算.     

鄂尔多斯盆地沿河湾探区低渗储层长61构造裂缝主要形成期应力环境判识

开展储层裂缝预测研究,首先必须认识构造裂缝形成的期次及其古应力状态。通过上三叠统延长组长61储层岩石声发射实验得出的古构造历史有效最大主应力记忆出现率,厘定鄂尔多斯盆地沿河湾探区长61储层构造裂缝形成时最大主应力介于79.12~89.99 MPa之间。通过岩石古应力分期、裂缝充填物包裹体测温和期次测定,结合区域构造应力场演化分析,确定延长组储层构造裂缝主要形成期为燕山期。通过露头区地层和覆盖区定向岩心共轭裂缝或节理应变测量,恢复了沿河湾地区燕山期构造运动三轴应力状态,即最大主应力(δ1)方向为NW-SE向,优势方位129°∠10°,最小主应力(δ3)优势方位36°∠7°,中间主应力(δ2)近于垂直。裂缝主要形成期及其古应力状态研究成果为沿河湾探区长61低渗储层构造裂缝分布和发育规律定量预测研究提供了地质依据。     

有限元数值模拟技术在潜山裂缝定量预测中的应用——以珠江口盆地惠州凹陷惠州26构造为例

潜山储层的裂缝发育预测是勘探开发领域一个技术难题。目前多采用地震刻画、地震属性提取、周边钻井资料揭示以及岩芯观察等方法对地下裂缝的分布情况进行预测,但存在不少问题。笔者等通过有限元数值模拟方法对珠江口盆地惠州26构造裂缝发育情况进行预测,并提出预测流程。该方法首先采用断层生长连接分析结合演化史分析建立合适的几何模型和数理模型,通过给定力学参数和边界条件,模拟裂缝主要形成期文昌期、恩平期的古构造应力场,最终通过对张应力和剪应力大小及分布的分析来预测储层构造裂缝的发育程度。模拟结果显示,文昌期裂缝强烈发育区位于F2断层西段和F1断层西段,在惠州26构造处,构造的高部位裂缝发育强度较强,在4井位置裂缝发育较弱,在7井位置发育较好的裂缝。恩平期受应力方向和大小的改变影响,主要的裂缝发育区集中在F2断层下盘惠州26构造高部位。将预测结果与钻井结果进行比较,预测结果和钻探结果较一致,印证了该方法在古潜山裂缝预测中的实用性。有限元数值模拟方法不仅能够恢复构造裂缝形成期构造应力场的分布情况,也可以对储层构造裂缝的分布及发育程度进行预测,为裂缝型潜山油气藏勘探开发提供技术支持。     

有限元数值模拟技术在潜山裂缝定量预测中的应用——以珠江口盆地惠州洼陷惠州26构造为例

潜山储层的裂缝发育预测是勘探开发领域一个技术难题。目前多采用地震刻画、地震属性提取、周边钻井资料揭示以及岩芯观察等方法对地下裂缝的分布情况进行预测,但存在不少问题。笔者等通过有限元数值模拟方法对珠江口盆地惠州26构造裂缝发育情况进行预测,并提出预测流程。该方法首先采用断层生长连接分析结合演化史建立合适的几何模型和数理模型,通过给定力学参数和边界条件,模拟裂缝主要形成期文昌期、恩平期的古构造应力场,最终通过对张应力和剪应力大小及分布的分析来预测储层构造裂缝的发育程度。模拟结果显示,文昌期裂缝强烈发育区位于F2断层西段和F1断层西段,在惠州26构造处,构造的高部位裂缝发育强度较强,在4井位置裂缝发育较弱,在7井位置发育较好的裂缝。恩平期受应力方向和大小的改变影响,主要的裂缝发育区集中在F2断层下盘惠州26构造高部位。将预测结果与钻井结果进行比较,预测结果和钻探结果较一致,印证了该方法在古潜山裂缝预测中的实用性。有限元数值模拟方法不仅能够恢复构造裂缝形成期构造应力场的分布情况,也可以对储层构造裂缝的分布及发育程度进行预测,为裂缝型潜山油气藏勘探开发提供技术支持。     

鄂尔多斯盆地东部晚侏罗世-早白垩世应力场

鄂尔多斯盆地是近年研究的热点区域.以鄂尔多斯盆地东部上古生界在燕山运动主幕期间 (晚侏罗世-早白垩世) 的应力场量化研究为目标,以期为应力场数值模拟及储层裂缝预测提供边界条件.通过盆地边界同构造期构造形迹应力反演和地层剥蚀量恢复结果探讨了晚侏罗世-早白垩世三轴应力状态及水平最大主应力方向;基于泥岩压实曲线及Newberry力学模型计算了附加构造应力及垂直地应力,进而获得了研究区上古生界在晚侏罗世-早白垩世的三轴主应力大小及差应力值.研究结果显示,研究区在燕山运动主幕期间最大主应力近水平,方向为SEE98°,中间主应力近竖直,最小主应力为NWW方向;上古生界储层 (平均恢复埋深为4 600 m) 在燕山运动主幕的三轴主应力大小分别为93.2~101.3 MPa、65.8~67.2 MPa、53.1~53.6 MPa,差应力为40.1~48.0 MPa.研究结果为区域构造应力场数值模拟、储层裂缝预测及裂缝型油气藏有利区优选等油气勘探工作提供了必要的基础.      

两淮矿区震源机制解反演区域构造应力场特征

通过分析两淮矿区中小型地震的震源机制,以及该区构造应力场的分布特征,对矿区中小震震源机制解进行统计分析并反演其构造应力场。结果表明:两淮矿区构造应力场的最大主应力方向和最小主应力方向基本沿东西方向和南北方向分布;构造应力场现今主要表现为近水平作用力,同时存在部分构造应力场表现为近垂直方向;地震震源断层的破裂类型主要表现为近走滑型断层,同时也有一定比例的走滑型断层;矿区震源发震断层主要为走滑断层,逆断层占比较少,正断层最少。     

渤南洼陷古近纪早中期应力场数值模拟及其与断层发育的关系

以地震、地质、测井等资料为基础,通过构造演化及断层落差法,分析渤南洼陷断层的分布及活动特征,为数值模拟提供地质模型。古近纪早中期是渤南洼陷断层的主要形成时期,发育NWW向、NEE向、NE向断层,断层组合以伸展构造样式为主,兼具走滑构造样式。运用ANSYS软件对渤南洼陷古近纪早中期构造应力场进行有限元数值模拟,模拟结果显示,古近纪早中期,最小主应力为张应力,断裂带内部为应力的低值区,断层上盘附近应力集中;差应力的高值区与断层分布一致;平面剪应力为右旋剪切特征,高值区主要发育NWW向、NE向断层,低值区以NEE向断层为主。模拟结果显示,构造应力场与断层的关系主要表现在2个方面:一方面,构造应力场控制断层的发育及分布,即差应力决定断层的优势发育区,平面剪应力控制断层发育的走向;另一方面,断层活动可以改变局部构造应力场大小,主要影响断层上盘附近一定距离内的应力场,造成应力集中,进而影响次级断层的形成。     

大宁—吉县地区地应力特征及其对煤储层渗透性的影响

大宁—吉县地区是中国煤层气开发的重点区域之一,现代地应力对煤储层渗透性具有关键的控制作用。文中以煤层气开发井测井曲线分析和计算为主要手段,探索了一套适合于煤储层的地应力评价方法与技术流程。研究表明,大宁—吉县地区的5~#煤储层的最大与最小水平主应力具有自东向西总体上呈低—高—低—高的波浪式变化趋势;垂向主应力总体上呈东低西高的变化趋势,但在中部构造较复杂区域递增的趋势减缓;5~#煤层总体处于转换深度以下,受垂向应力作用较为显著,处于拉张的应力环境,有利于煤层裂隙的张开和渗透率的升高;最大水平主应力与优势裂隙发育方向接近,有利于裂隙的张开,相应提高了煤储层的渗透率,最小主应力低和主应力差大的区域渗透率较高。     

碎裂煤显微裂隙分形结构及其孔渗特征

构造煤特有的孔裂隙系统决定了其不同类型具有独特的储层物性,而以脆性变形为主的碎裂煤发育区是煤层气勘探的有利区。根据贵州发耳煤矿9件煤样的显微镜观测和压汞实验数据,分析了构造煤微观变形和显微裂隙分形特征,进而对煤样孔隙渗透特征进行了研究。结果表明:碎裂煤显微裂隙信息维数分布在1.2~1.8;以信息维数为指标,可将碎裂煤划分为3类,信息维数分布范围分别为1.2~1.4、1.4~1.7和1.7~1.8;脆性构造变形增加了孔隙系统中大孔和中孔的孔容,构造变形越强烈,脆性系列构造煤的渗透性能越好。      

页岩储层构造应力场模拟与裂缝分布预测方法及应用

裂缝是页岩气富集高产的关键因素。页岩储层相对于其他类储层,其塑性相对较强,非构造裂缝比较发育。构造裂缝除了高角度的张性裂缝以外,还发育有较多近水平的层理缝和低角度构造滑脱缝等。针对页岩储集层的特点和裂缝发育特征,从地质成因的角度,明确了页岩储层构造应力场模拟数值模拟与裂缝分布预测的方法,其核心在于建立模拟地区目的层的精确地质模型、力学模型和计算模型。利用页岩的单轴和三轴压缩变形试验和声发射古、今地应力测试结果进行应力场数值模拟,获得研究区构造应力场分布,将应力场模拟果与实际地质资料对比分析,进一步检验校正已建立地质模型的合理性;在此基础上,针对富有机质页岩主要发育张裂缝和剪裂缝的特殊性,分别采用格里菲斯、库伦摩尔破裂准则计算页岩储层张破裂率、剪破裂率,依据张裂缝与剪裂缝所占的比例关系,求取页岩储层的综合破裂率,据此分别定量表征页岩储层中张裂缝、剪裂缝和构造裂缝的发育程度及分布特征;并在全面考虑影响页岩储层裂缝发育程度的综合破裂率、脆性矿物含量、有机碳含量多种主控因素的基础上,进一步提出了页岩“裂缝发育系数”作为最终判别指标,综合定量表征页岩储层裂缝的发育程度和预测裂缝的分布,页岩裂缝发育系数越大,裂缝发育程度则越高。该方法在我国渝东南地区下志留统龙马溪组页岩储层裂缝分布预测中得到了有效应用。此不仅为页岩气甜点优选提供了一种新的技术方法,而且模拟成果对页岩气水平井和压裂改造方案的设计具有重要的参考价值。     

廊固凹陷沙四晚期构造应力场模拟及低级序断层预测

在了解区域构造背景、分析断层活动特征及构造演化特征的基础上,对廊固凹陷沙四晚期构造应力场进行数值模拟,并对低级序断层发育进行预测。研究结果表明,研究区在沙四晚期活动的主要断层包括大兴断层、半截河断层等6条,牛北斜坡构造带与河西务构造带在该时期隆起明显,综合分析可知该时期最小主应力方向为SE144°—NW324°;低级序断层发育受最小主应力、剪应力等的影响,最小主应力和最大主应力与最小主应力的差值控制断层的优势发育区,平面剪应力控制断层走向,该区主要发育北北东—北东走向的断层;剖面剪应力在大部分区域为左旋,表明断层视倾向以北西向为主。