地应力驱动油气运移基本方程及有限元模拟

首先叙述了地应力作用下空隙弹性介质中流体运移的基本方程及由基本方程推导的有限元公式。然后,在地应力测量及构造分析的基础上,应用所给出的有限元公式及相应程序,对辽河油田运移势场进行了模拟,得出了该区运移势场的分布。结果表明,处于运移势低势区及过渡区的地区大部分是有希望的油田地区。结合构造分析进行地应力和运移势场研究可为油气勘探开发提供依据。      

应力场数值模拟与油藏有利区预测-以松辽盆地乾安地区归字井青三段为例

构造应力场在油气运聚成藏中具有重要的作用。明水组沉积末期是松辽盆地乾安地区高台子油层的一个主要成藏期, 期间烃源岩的生、排烃高峰与大规模油气运聚和圈闭的形成在时间上具良好的匹配关系。利用ANSYS有限元模拟软件, 对归字井地区明水组沉积末期构造应力场进行了初步模拟; 同时利用地应力驱动油气运移理论, 对运移势场进行了数值模拟。模拟结果表明, 最大主应力受岩性控制明显, 而最小主应力主要受埋深控制。已有的试油试气资料表明, 具油气显示的井, 大部分都位于地应力区和地势区。依据地应力和运移势场的分布, 并结合地质构造特征, 对油藏有利区进行了预测, 为油田的勘探开发提供了科学依据。      

南堡凹陷北部东营末期构造应力场与油气运移关系的探讨

依据翔实的勘探开发资料 ,利用构造应力场数值模拟方法 ,计算了南堡凹陷新生代东营末期构造应力场的分布特征 ;进而计算出流体势的分布特征 ;探讨了应力作用对油气运移的影响 ,分析了地应力与孔隙压力和流体势的关系 ;指出了油气运移的优选方向。     

临汾区块地应力三维数值模拟研究

在地质构造分析和岩石力学性质测试的基础上,进行了临汾区块的地应力有限元三维数值模拟研究,探讨了地应力在区域和层域上的分布规律及其对区内煤层气成藏的影响。研究表明,应力强度总体上随深度递增,断层对应力强度分布具有明显的影响;断层附近应力强度的最大值分布在断层与断层的交叉点、断层与底部硬质岩层界面附近,应力性质在断层夹块内和支断层一侧发生转变出现拉应力区,断层与地表的交点附近也呈现局部拉应力区;煤层软弱带呈现应力降低。研究区的地应力分布特征有利于煤层气从深部向浅部运移,并在背斜轴部相对富集。     

四川盆地富顺-永川地区五峰组—龙马溪组应力场模拟及裂缝发育区预测

岩石中构造裂缝主要受控于地层所处的区域构造应力场,地应力对油气的运移、成藏和分布有着重要的作用。通过应用ANSYS有限元数值模拟方法对四川盆地富顺-永川区块的五峰组-龙马溪组进行应力场模拟及分析研究、应用构造曲率法中的三点法对该层段页岩进行张裂缝发育情况预测研究、综合模拟结果与曲率计算数据对目的区域目的层段进行裂缝发育强度综合预测研究,结果表明富顺-永川区块五峰组-龙马溪组应力高值沿背斜走向分布的规律明显,研究区的东部及西南部的背斜应力值较其他区域背斜高;曲率高值沿背斜走向分布的规律明显,研究区东部及西南部背斜曲率值较其他区域背斜高;在现今应力的作用下,研究区背斜处裂缝发育程度较高,向斜处裂缝发育程度较低,研究区东部及西南部背斜裂缝发育程度较其他区域高。      

准噶尔盆地车排子地区新村油田石炭系构造特征与成藏条件

通过对准噶尔盆地车排子地区新村油田石炭系构造特征、储层、油气分布特征、主要油藏类型及其成藏条件的研究,建立了该区成藏综合模式。结果表明,研究区总体上处于构造斜坡带,具有北高南低、西高东低、南北分块的构造特征,地层产状平缓;研究区在石炭纪处于区域拉张构造应力背景,并在拉张应力作用下形成以北东—南西向展布为主的拉张型断裂组合样式;研究区大部分地区地层等高线平直,不利于形成背斜构造圈闭,但各级断裂发育,为形成断层遮挡圈闭提供了有利条件,同时也可作为油气运移的通道。依据石炭系断裂分布、断裂模式及其组合,将研究区的断裂划分为复合地垒系统、复合地堑系统和零星断裂系统。控制研究区油气运聚成藏的主要地质因素是断裂、裂缝及岩性变化或物性封堵。     

某水电站解放沟现今河谷地应力场分析

本文主要是对解放沟现今河谷地应力场进行分析,研究地应力场的分布特征。经分析得出以下结论:模型现今河谷地应力场的分布符合地应力场分布的一般规律和锦屏河谷段特殊的应力分布特征,与锦屏其它模型模拟的结果相一致;模型中的F5、F8断层对地应力分布影响分为第一临界深度、第二临界深度和过渡深度三种情况;河谷区应力存在分带现象,可划分为岸坡至一定深度范围内的应力释放带、应力扰动带、原岩应力区和高地应力区。     

酒泉盆地南缘老君庙构造带应力场数值模拟

老君庙构造带处于酒泉盆地南缘新生代前陆冲断带上,纵向上,叠置于早白垩世断陷盆地的南部隆起和石大凹陷之上。利用构造应力场数值模拟计算,分别对酒泉盆地南缘山前冲断带的老君庙构造带新生代平面断裂系统及老君庙构造带西段北东向地质剖面进行应力场分析。通过与油气分布区域的对比,得出了以下结论:应力场数值模拟X方向位移场显示构造带西侧的断层具有左行走滑性质,构造带中部以逆冲为主,东部断层位移具有右行走滑的性质;Y方向位移场显示断层位移具有左行走滑性质。老君庙构造带上高应力区中所圈闭的低应力区是油气聚集最有利的区域,应该把这些应力圈闭区域作为油气勘探的重点,如庙西背斜、老君庙推覆体中盘、下盘以及老君庙背斜翼部等低应力圈闭区。     

东海西湖凹陷应力场数值模拟及其应用研究

石油和天然气是流体矿产,其最大特征具有运移性。构造应力与油气运移密切相关。引起地质环境、圈闭条件、应力状态改变的动力是构造应力场。盆地沉陷、隆起、断裂构造等都是不同特点的应力状态作用下的地质痕迹。高应力区围限下的低应力区,一般是有利的储油储气构造位置。本文在东海西湖凹陷中央背斜带及其邻区构造地质、石油地质研究的基础上,对平湖组、花港组、龙井组目的层在中新世晚期的应力状态进行了数值模拟,进而分析了应力场与油气运聚的关系,研究结果与构造地质、石油地质分析结论相一致,对油气勘探开发具有指导意义。      

油源断裂转换带裂缝发育及其对油气控制作用——以冀中坳陷文安斜坡议论堡地区沙二段为例

在伸展盆地中,油源断裂转换带往往对油气有着重要的控制作用,是油气的有利聚集部位。为了明确油源断裂转换带裂缝发育及其对油气运聚的控制作用,本文利用垂直累积断距-距离曲线法厘定了文安斜坡议论堡构造3条油源断裂的转换带并明确了其分布特征;依据岩心、露头资料、实钻资料和叠前三维地震资料对油源断裂转换带伴生裂缝分布进行了预测模拟;总结了油源断裂转换带对裂缝发育的控制作用,以及二者与油气成藏关系。结果表明:在本研究区油源断裂转换带部位富含砂岩的输导层较发育,应力相对油源断裂其他部位较集中,是裂缝密度高值的发育区,为油气聚集提供优势的运移通道和指向,使油气向低势区汇聚成藏。     

库车前陆盆地构造挤压作用下的天然气运聚效应探讨

以克拉2气田为例,探讨了喜马拉雅晚期强烈构造挤压作用下天然气的运聚效应。构造挤压引起流体压力的快速增加,打破前期相对稳定的流体势场;断裂带为相对低应力区,不增压或与周围岩层相比增压相对小,成为相对低势区,岩层中的天然气向断裂处汇聚,使断裂带势能增大;构造挤压使地层发生破裂和已有断裂开启,同时垂向上气势梯度也大幅度增大,深部天然气沿断裂的垂向运移动力得以增强,断裂带处汇聚天然气沿开启断裂向上部地层快速运移,并侧向充注区域性盖层下的砂体,最终在构造挤压作用下的相对低气势区聚集。喜马拉雅晚期以来库车前陆逆冲带盐下断背斜、背斜构造挤压作用下为相对低气势区,油源断裂发育,构造强烈活动使断裂开启,垂向上气势梯度大幅度增大,保存条件较好,为喜马拉雅晚期以来天然气有利聚集区。中西部前陆盆地构造挤压强烈,对天然气成藏具有重要影响。因此,开展前陆盆地构造挤压对天然气成藏的影响研究,对指导前陆盆地油气勘探具有重要的理论意义和应用。     

地应力与油气运移

本文途述了地应力作用下引起的岩石变形及孔隙压力,给出了孔隙岩层中流体的微分方程及有限元公式。在地应力测量及应力场模拟的基础上对辽河油田进行了运移势场的计算,为油气勘探开发提供依据。      

呼图壁至乌苏一带新构造变形特征及油气勘探方向预测

以覆盖北天山山前呼图壁至乌苏一带的四景 L andsat TM卫星遥感图像的地质解译为基础 ,结合野外实地考察所获取的地质资料以及烃源岩的生烃和排烃的盆地模拟分析结果 ,对呼图壁—乌苏地区第二、三排构造带上新世以来的新构造运动变形特征、背斜和断裂构造的形成时代以及油气勘探方向进行分析和预测。该区第二、三排背斜构造的变形非常强烈 ,它们的构造变形始于上新世末期 ,早更新世末期是新构造变形最强烈的时期 ,这些背斜构造带在中更新世早期已基本形成。第二排背斜构造带的构造变形强于第三排构造带。有利烃源岩安集海河组的排烃高峰期在距今 0 .3Ma左右 ,晚于背斜构造的形成时期 ,其生成和排出的油气很有可能聚集于这些背斜构造中。发育于背斜构造核部或北翼一侧的逆冲断裂构造为油气的垂向运移提供了良好通道 ,但也可能导致油气的逸散和破坏。综合分析表明第三排背斜构造带中的西湖背斜、独南背斜、安集海背斜和呼图壁背斜具有良好的油气勘探前景     

郯庐断裂走滑活动与辽河盆地构造古地理格局

渐新世晚期 ,郯庐断裂的右行走滑活动控制了辽河盆地的构造古地理格局。研究认为 ,岩石圈断块沿郯庐断裂的走滑活动与大型板块构造的活动方式有一定的相似之处 ,即伴随着郯庐断裂的右行走滑 ,从断裂的增压弯曲部位到断裂的释压拉张部位将发生岩石圈断块的汇聚与离散现象 ,由此造成了走滑断裂带上增压弯曲部位与释压拉张部位局部应力场性质的不同 :增压弯曲部位应力相对集中 ,岩石圈断块发生汇聚、挤压、隆升 ;而释压拉张部位由于应力释放 ,岩石圈断块发生离散、伸展、沉降。岩石圈断块的隆升与沉降造成了渐新世晚期辽河盆地构造古地理格局的巨大差异。     

含油气盆地构造应力场研究新进展

构造应力场是影响油气运移和富集的主要因素之一。一方面,构造应力形成了油气运移的通道与油气富集的圈闭构造;另一方面,不连续状态的瞬间构造应力和连续状态的长期构造应力为油气运移提供了驱动力。分析了构造应力场的研究现状,阐述了构造应力场的研究方法和内容,着重讨论了确定含油气盆地应力场的方法,并探讨了构造应力场与油气运移、富集的关系。     

多场耦合作用下致密储层地应力场变化规律研究 ——以准噶尔盆地某区为例

地应力是储层改造方案设计、提高油气勘探开发效率的重要指标。致密储层所处环境复杂,需要综合考虑温度-应力-渗流多场耦合作用的影响。为此,以准噶尔盆地中部4区块某三维区致密储层为例,基于COMSOL Multiphyics软件,建立了温度-应力-渗流耦合控制方程,研究了多场耦合作用下研究区致密储层地应力场的变化规律。研究结果表明:研究区最大水平主应力范围在113~134 MPa之间,最小水平主应力范围在106~124 MPa之间,均表现为压应力;在油气开采过程中,最大水平主应力先增大后趋于稳定,随着油气开采的深入,应力变化范围逐渐由井口周围向附近断层延展,并且优先沿着断层的开裂方向发展;在断层的破碎过渡区应力值最小,断层核部应力值介于破碎过渡区与连续地层之间;随着油气开采的深入,致密储层会发生竖向变形,储层最大竖向变形出现在井口附近,位移量超过10 cm,随着距离变远,沉降量不断减小。      

塔里木盆地北部地区主要断裂带构造应力场与油气运移

塔里木盆地北部地区的断裂构造对油气的形成、运移、储集和保存具有极为重要的控制作用。大型多期活动断裂控制了大型隆起和拗陷的形成、发展和演化,是各时期油源纵向运移的良好通道;小型或次级断裂以及由断裂产生的节理、裂隙等,可改善储层的性能,是该区各种储油构造形成的主要构造条件。
笔者认为,油气的运移和聚集最主要的条件是构造应力驱动。为了将断裂构造活动的构造应力场与油气运移的物质场结合起来,建立了构造应力驱动与岩内流体运动的理论方程,这个方程反映了构造应力、流体内压和运移势之间的微分关系。
笔者对该区已知油田不同类型断裂机制的储油构造型式、油气富集条件及部位进行了理论分析和模拟计算,进而对主要构造区块选择典型剖面模拟计算运移势状态,并与已知油田进行类比,找出油气运移和储集的有利地区,为塔北地区油田勘探提出了预测意见。      

塔河油田奥陶系储层构造应力场研究

油气储层构造应力场的分布特征,对油气运移、注采井网布置、储层改造等具有重要意义。为此,文章从塔河油田AD13井区的地质构造演化入手,基于油田测井资料,结合弹性力学及有限元理论,建立研究区地应力弹性力学计算模型,利用有限元软件对研究区储层地应力进行模拟研究,并将模拟结果与现场地应力实测值进行对比分析。结果表明,研究区最大水平主应力为102~130 MPa,最小水平主应力为87~110 MPa,均为压应力;研究区东部及南部最大水平主应力方向为北东向,西北部最大水平主应力方向为北东东向,西南部最大水平主应力方向为南东向,地应力大小及方向均与实际结果相符。研究结果可为研究区油气勘探开发工程提供科学依据。