柴达木盆地东部石炭系页岩三维裂缝网络模型研究

裂缝既是页岩气的聚集空间,同时也是页岩气的运移通道, 对页岩气成藏起着重要控制作用。裂缝的产状、密度、组合特征等很大程度上决定了页岩气是否具有开发价值。该研究对柴达木盆地东部的13个露头的岩石裂缝进行了野外观测统计,实测裂缝1 000多条,选取了三个具有代表性的页岩露头进行统计分析建模。通过野外观测和室内统计分析发现,工作区页岩裂缝发育有三组(某些地段一组不发育),各组裂缝的方向满足Fisher分布,迹线长度满足对数正态分布。确定了各组裂缝方向、长度的均值和方差,以及各组裂缝的密度,建立了三维裂缝网络模型,绘出了模拟的三维裂缝网络图。裂缝三维模型为圆盘模型,即假设单个裂缝三维空间上具有圆盘形状。建模过程采用了逆建模方法,其基本原则是通过拟合实测的二维露头观测数据,优化裂缝三维大小和密度参数,使模型能够准确再现野外所观测到的实际现象,包括露头面上不同裂缝的数量、密度和长度。该研究对柴达木盆地东部石炭系页岩裂缝描述达到了定量化,为研究页岩中油气运移提供了很好的基础数据。     

裂缝性储集层表征及建模方法研究进展

从目前裂缝性储层表征及建模研究现状入手,结合自身实践,详细介绍了裂缝性储层表征及建模研究中的各种方 法,分析了每种方法的优缺点。裂缝表征中主要使用的方法包括：野外露头分析法、岩心分析法、测井分析法、地震预测 分析法、动态响应分析法、岩石力学分析法。裂缝建模中主要使用离散裂缝网格模型和等效连续模型两种方法。其中,重 点介绍了分形理论在野外火山岩露头裂缝分析中的应用、数字岩心技术在微观裂缝表征中的应用、各种最新的地球物理及 岩石力学表征和预测裂缝的方法、动态裂缝在裂缝性油藏开发的作用、近年来国外学者所倡导的裂缝地层学理论、非常规 储层中的裂缝表征,以及上述两种裂缝地质建模方法。在此基础上,讨论了裂缝性储层表征及建模中存在的问题,最终指 出了该项研究未来发展的趋势。     

缝洞型碳酸盐岩储层多类多尺度建模方法研究:以塔河油田四区奥陶系油藏为例

碳酸盐岩缝洞型储层历经多期构造运动以及强烈的风化、剥蚀和淋滤作用,储集空间类型多样,形态极不规则且随机分布,导致储层三维空间描述困难,现有的碎屑岩储层建模方法难以直接借鉴。文中提出碳酸盐岩缝洞型储层应该按照大型洞穴、溶蚀孔洞、大尺度裂缝、小尺度裂缝的"多类多尺度建模"的基本思路。以钻井和地震识别成果作为大型洞穴确定性数据,以地震波阻抗的大型洞穴发育概率体作为井间约束数据,在垂向岩溶分带和平面古地貌分区的岩溶相控下,采用具有趋势的序贯指示模拟方法,建立大型洞穴离散分布模型;以大型洞穴分布作为"相控"约束条件,以井孔解释的溶蚀孔洞作为硬数据,采用序贯指示模拟算法,建立溶蚀孔洞随机分布模型;根据蚂蚁体地震属性自动拾取的断裂信息,人机交互补充和修正地震解释断层数据,建立确定性的大尺度裂缝离散分布模型;基于大尺度裂缝离散分布模型建立井间裂缝发育概率体,根据井孔裂缝密度、裂缝产状,结合退火模拟和基于目标的示性点过程模拟方法,建立小尺度裂缝离散分布模型。以塔河油田四区奥陶系缝洞型油藏为例,建立研究区缝洞型储集体空间展布模型,再现缝洞型储层的结构形态。     

深层离散裂缝油藏多尺度流固耦合数值模拟方法

深层离散裂缝油藏介质类型多、尺度变化大，存在离散介质与连续介质，且高压下介质易变形，对压力敏感，现有的油藏数值模拟方法虽然考虑了离散介质，但没有考虑裂缝变形的影响，方法不再适用，为此创建了深层离散裂缝油藏多尺度流固耦合数值模拟方法。首先，提出了基质、微裂缝、中小尺度裂缝和离散裂缝的分尺度模拟方法，建立了多尺度离散裂缝网络流固耦合模型。其次，创建了不同尺度离散裂缝流固耦合数学模型，针对不同尺度裂缝中流体流动和应力敏感特点分别考虑压力敏感或流固耦合：微裂缝存在应力敏感，与基质一起采用压力敏感方法来处理，建立压缩系数计算方法；中小尺度裂缝随油田开发容易闭合，提出采用裂缝开启闭合计算方法，建立裂缝开启闭合的计算模型；离散裂缝控制着流体流动方向和规模，同时裂缝容易填充，需要采用流固耦合处理，建立流固全耦合数学模型。再次，建立了有限体积和有限元数值模型，流动问题采用有限体积法进行离散，应力问题采用有限元法进行离散，并通过收敛性相对较好的全隐式数值求解方法进行求解。最后，通过理论模型与实际油藏模型进行方法验证：采用二维固结模型数值计算结果能够较好吻合理论解，验证了方法的正确性；采用实际油藏模型计算，...     

花岗岩潜山储层裂缝建模表征方法——以渤海花岗岩潜山A油田为例

花岗岩潜山油气藏在世界范围内并不多见,当前对其表征还未形成系统完善的研究方法;同时,由于储层受风化、构造多种作用改造,导致储层内部孔、缝、洞并存,具有极强的非均质性,对其表征存在一定的难度。为此本文以渤海大型花岗岩潜山A油田为例,提出了一套花岗岩潜山储层建模表征方法。首先从成因分析入手,引入地貌学分析方法,通过地貌演化特征分析,确定裂缝发育主控因素,在此基础上建立不同成因的裂缝分布趋势体。其次,以井点统计的裂缝特征参数为先验信息,以裂缝分布趋势体为平面约束,建立DFN模型,并对其进行“等效”得到裂缝属性模型。最后,采用动静态资料对裂缝属性模型进行优选,严格控制模型质量,最终得到符合地质认识的裂缝模型。     

基于三维激光扫描技术的裂缝随机模拟：以库车坳陷库车河剖面为例

库车坳陷是塔里木盆地重要的天然气勘探开发目标区,其大北-克深地区含气层系下白垩统埋深超过7 500 m,岩性致密孔隙度平均为4.8%,但仍然获得高产工业气流,岩层内所发育的裂缝成为天然气高产的核心要素.因此利用合理技术对裂缝数据进行有效表达是明确深层致密砂岩裂缝发育特征及空间分布规律的关键,是有效开发裂缝型气藏前提.利用三维激光扫描能够获得大数据的优势,运用点数据拼接、去噪、切割处理方法,直接识别点云数据中的有效裂缝信息,并结合野外剖面实测获得的裂缝数据对所识别的裂缝信息进行修正处理,建立目标区域裂缝信息地质知识库.确定目标区域裂缝发育的空间范围,裂缝密度发育规律,裂缝方位分布状态,为后期随机模拟确定约束条件.在三维激光扫描点云处理数据的约束下,应用随机模拟技术的fisher函数能够较好的表现裂缝发育区域单条裂缝之间方位偏转现象,体现自然裂缝的随机发育特征.利用裂缝开度信息,应用Oda计算方法对对每条裂缝的渗流能力进行了计算分析,定量确定裂缝发育区对围岩流体渗流影响的大小.库车坳陷库车河剖面计算结果显示：右侧裂缝簇导致的渗流带宽度可达3.1 m,延伸长度平均为2.6 m;中间区域所展现...     

基于岩石物理模型的裂缝型储层AVOA反演方法

纵波各向异性裂缝预测方法是目前应用比较广泛、效果较好的一种裂缝预测方法；但传统椭圆拟合方法的准确性受到一系列因素的影响，致使裂缝密度反演结果不准确。本次研究根据Ruger方程精确式推导各向异性介质中储层裂缝密度的计算方法，该方法首先利用入射角、方位角、Thomsen各向异性三参数以及介质弹性参数的函数来计算纵波反射系数，然后根据纵波反射系数计算待测储层中裂缝的切向各向异性系数，最后根据各向异性系数计算待测储层的裂缝密度。利用该方法在四川盆地正坝南地区通过实际纵波AVOA数据反演法向和切向裂隙弱度预测裂缝密度，裂缝参数反演结果与钻井信息吻合；表明该方法能够用于裂缝储层预测，确定研究区裂缝发育情况。     

基于混合模糊神经网络储层裂缝地震反演研究

基于储层裂缝系统具有非线性特征,储层裂缝地震反演是由遗传算法(GA)、模糊神经网络(ANF IS)和禁忌搜索算法(TS)有机地结合而构成的自适应混合模糊神经网络技术。该技术在成像测井约束下,形成的自适应混合算法分别训练ANF IS网络的前提参数和结论参数,从而获得满足精度要求的储层裂缝密度的最佳估计值。针对目标储层段,应用储层裂缝地震反演方法对过井地震剖面和联井地震剖面进行了储层裂缝密度反演处理,获得了可用于地质解释和油气预测的视裂缝密度剖面。这种裂缝密度剖面含有裂缝定量信息,其裂缝密度相对误差为:0.8%~24%,满足勘探开发的要求。经与研究区的地质对比分析表明,视裂缝密度剖面上的裂缝展布特征符合研究区的沉积相分布和岩石力学性质的变化特征,对研究区的勘探开发具有重要意义。     

利用变参数回归方法反演泥质岩裂缝密度

本文利用变参数回归分析建立了多口井的泥质岩储层裂缝密度模型。该模型的平均相对误差为１３．５％,较常系数回归分析、ＢＰ网络模型进行裂缝预测的精度高（平均相对误差分别为３８．７％、１７．９％）。通过实际资料处理认为该油田在纵向上随时代变老,深度加深,裂缝密度降低。即从Ｎ２２、Ｎ１２到Ｎ１,平均裂缝密度从０．７８条／ｍ、０．５条／ｍ降低到０．３条／ｍ。在平面上,沿构造轴部裂缝最发育,平均裂缝密度Ｎ２２、Ｎ１２、Ｎ１层分别为０．５８条／ｍ、０．６条／ｍ、０．３条／ｍ。     

基于离散裂缝网络模型裂缝储层的随机模拟——以王窑区块为例

在燕山期、喜山期构造活动作用下,王窑区块发育北东向和南北向共轭剪切裂缝。针对该裂缝进行了统计分析,并利用离散裂缝网络模型对裂缝进行了随机模拟。模拟结果表明:研究区共轭裂缝北东向较为显著,且以高角度裂缝为主。裂缝对渗透率影响较为明显,将研究区的渗透率提高到20×10-3μm2,孔隙度增加约2%。     

Characterizing Fracture Spatial Patterns by Using Semivariograms

Semivariogram is applied to fracture data obtained from detailed scanline surveys of nine field sites in western New York, USA in order to investigate the spatial patterns of natural fractures. The length of the scanline is up to 36 m. How both fracture spacing and fracture length vary with distance is determined through semivariogram calculations. In this study, the authors developed a FORTRAN program to resample the fracture data from the scanline survey. By calculating experimental semivariogram, the authors found five different types of spatial patterns that can be described by linear, spherical, reversed spherical, polynomial I (for a<0) and polynomial II (for a>0) models, of which the last three are newly proposed in this study. The well-structured semivariograms of fracture spacing and length indicate that both the location of the fractures and the length distribution within their structure domains are not random. The results of this study also suggest that semivariograms can provide useful infor     

阿拉尔断裂研究综述

根据前人对阿拉尔断裂的研究调研发现目前对阿拉尔断裂的几何学方面研究主要集中在走向、倾向、倾角和断距等方面,在断面的构造结构特征上研究欠缺,如断面的顶端构造特征,断面与两侧的岩层关系等。由于对阿拉尔断裂的研究方法和角度不同以及资料上的差异,得出的阿拉尔断裂演化的结论也有所差异,建议加强对断裂断面结构及影响断裂发育的动力因素方面的研究。     

裂缝性储层裂缝的阵列侧向测井响应数值模拟

为了研究裂缝性储层裂缝的阵列侧向测井响应, 采用裂缝组平板裂缝模型, 利用三维有限元方法, 进行不同裂缝参数条件下的高分辨率阵列侧向测井响应数值模拟.表明阵列侧向视电导率和裂缝孔隙度与裂缝流体电导率成线性关系; 低角度裂缝的阵列侧向深浅视电阻率呈现负差异特征, 高角度缝呈现正差异; 相同裂缝孔隙度下, 裂缝密度增加可使得阵列侧向视电阻率增加, 当裂缝密度足够大时, 测井响应特征基本不随裂缝密度发生变化; 交叉缝的测井响应与具有相同角度的平行裂缝组差异明显, 且不同倾角组合的交叉缝的测井响应之间差异明显.阵列侧向测井对裂缝有较强的敏感性, 根据其测井视电阻率大小可以评价裂缝孔隙度, 根据深浅视电阻率的幅度差异可以研究裂缝的产状, 这些为将阵列侧向测井用于裂缝性储层裂缝评价有指导意义.      

岩石断裂的研究现状浅析

经典断裂力学理论的研究已经取得很大的进展,然而由于岩石材料的性质,该理论在岩石材料研究方面遇到了局限,岩石断裂研究具有其特殊性。在参考相关文献的基础上,简要介绍了常用的岩石断裂准则,以及岩石断裂研究新情况。     

裂缝等效介质模型对裂缝结构和充填介质参数的适应性

基于裂缝各向异性等效介质模型：定量分析了纵横波速度、弹性刚度张量随裂缝密度、裂缝孔隙纵横比及孔隙充填流体性质的变化规律;考察了Hudson模型、Pade近似和Liu含裂缝介质模型的适用条件和精度;重点分析了裂缝孔隙的结构参数、孔隙度大小及充填流体性质对弹性模量和纵横波速度的影响。基于Hudson模型的Pade近似,明确了它对高裂缝密度和大纵横比的适应性。Hudson模型、Pade近似和Liu含裂缝介质模型的响应模拟表明：在裂缝密度小于0.1时,Liu模型和Hudson二阶近似的响应基本一致,Liu模型和Pade近似均适用于裂缝密度小于等于0.2的裂缝介质;裂缝密度大于0.2时,前者适应性更好些。另外,纵横比对饱水裂缝介质标准化刚度模量的影响较干裂缝介质的影响大。     

水压致裂煤层裂缝发育特点的研究

本文对煤岩基本力学性质、煤层水压致裂缝形成条件、裂缝形态以及裂缝开裂角方位等基本理论进行了研究与探讨，通过大量煤岩力学性质测试，证实了试验区目的层煤岩弹性模量低，泊松比较高，脆性大，易破碎，易压缩。文章还得出了目的层煤岩Ｍｏｈｒ断裂准则二次抛物线型包络线，煤层水压致裂裂缝形式判断，裂缝开裂角方位的计算公式以及有关结论。     

Permeability Tensors of Anisotropic Fracture Networks

Analytical models are presented to provide enhanced capabilities for modeling fluid flow through natural fractures nested in parallel plate type configurations. The modeled fractures may be arbitrarily positioned, but subgrouped according to the consistent parallel sequences. The derived analytical expressions for fracture permeability can be considered as an extension to those in which flow within fractures is uniform and isotropic. This modification offers a correction for the traditional permeability calculations whenever fractures are oblique to the flow orientation. For the fracture flow scenarios, the graphical solutions show the permeability envelope normal to any arbitrary planes within the calculated domain. Consideration of rock anisotropy may significantly improve the accuracy in determining the formation permeability in cases where natural fractures exhibit a dominant control in regional fluid flow.     

煤内生裂隙的成因

根据多年对煤层裂隙的几何形态、分布规律、性质、与煤层的组合关系等的研究，认为煤内生裂隙是在煤化作用过程中，由于脱水、脱挥发分、煤体积收缩作用产生或者是由于煤化作用生成的水、气体及温度升高，孔隙产生膨胀，形成异常高压产生的；裂隙的发育方向因受区域应力场的控制，区域上具有一致性，且走向与最大主应力方向一致；内生裂隙属于张性裂隙。     

Scanline Method to Determine the Fractal Nature of 2-D Fracture Networks

A previous method proposed to measure the fractal dimension of pore spaces is adapted and modified for 2-D fracture networks. The method relies on scanning a 2-D fracture network through successive straight lines from top to bottom and measuring the distance between two fractures. The fractal dimension is then obtained using the log–log plot of the feature size and the number of features for this particular size at different magnifications. It is shown in this study that the method proposed to measure the fractal dimension of porous structures can be applicable to 2-D fracture networks with some modifications after testing it on synthetic and natural fracture patterns. The method is simplified to be useful for practical applications in the fractal analysis of fracture networks. The results reveal that, on the basis of the direction of scanning lines, different fractal behavior and dimensions can be obtained indicating that 2-D fracture networks possess multifractal character. This approach takes into account the effect of fracture orientation on the fractal behavior and anisotropic nature of fracture networks as well as the fracture density, length, and spatial distribution.     

Numerical Modeling of Natural Fracture Distributions in Shale

The production efficiency of shale gas is affected by the interaction between hydraulic and natural fractures. This study presents a simulation of natural fractures in shale reservoirs, based on a discrete fracture network (DFN) method for hydraulic fracturing engineering. Fracture properties of the model are calculated from core fracture data, according to statistical mathematical analysis. The calculation results make full use of the quantitative information of core fracture orientation, density, opening and length, which constitute the direct and extensive data of mining engineering. The reliability and applicability of the model are analyzed with regard to model size and density, a calculation method for dominant size and density being proposed. Then, finite element analysis is applied to a hydraulic fracturing numerical simulation of a shale fractured reservoir in southeastern Chongqing. The hydraulic pressure distribution, fracture propagation, acoustic emission information and in situ stress changes during fracturing are analyzed. The results show the application of fracture statistics in fracture modeling and the influence of fracture distribution on hydraulic fracturing engineering. The present analysis may provide a reference for shale gas exploitation.