渗流-应力耦合作用对储层裂缝发育的影响研究

裂缝是影响储层高产、稳产的重要因素,而储层处在复杂的地质环境中,裂缝的形成和发育受众多因素的影响,研究各因素间的耦合作用对储层裂缝发育的影响,对指导油气勘探开发具有重要意义。为此,针对任丘油田任11井区雾迷山组碳酸盐岩储层进行了渗流-应力耦合作用对储层裂缝发育的影响研究。研究结果表明:未考虑渗流-应力耦合作用时,研究区最大水平主应力范围为82~100 MPa,从西南到东北逐渐增大;最小水平主应力范围为72~88 MPa,从研究区中心向西南、东北两侧逐渐递增;考虑耦合作用后,研究区最大水平主应力范围为84~102 MPa,最小水平主应力范围为76~91 MPa,最大及最小水平主应力增加。渗流-应力耦合作用后,研究区裂缝发育指数分布在0.027~1.156之间,山头顶部和近东西向断层的内部区域裂缝发育指数在0.7左右,为裂缝较发育区域;而研究区西南和东北边缘区域裂缝发育指数在0.2以下,为裂缝欠发育区域。随着耦合作用时间的增长,储层裂缝发育指数逐渐增大,在注入井和产油井附近区域的裂缝发育指数增大幅度尤为明显;储层裂缝线密度也呈增大趋势,仅产油井周围的裂缝线密度呈现为先减小后增大的趋势;未考虑耦合作用时的储层裂缝参数小于考虑耦合作用后的裂缝参数,说明仅考虑应力场进行储层裂缝预测所得结果偏小。      

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.      

松辽盆地嫩江组大型陆相坳陷湖盆湖底水道的发现及其石油地质意义

松辽盆地属于大型陆相中生界含油气盆地,通过高分辨率三维地震资料分析,首次在中央坳陷区大庆长垣嫩江组一段湖相泥岩中发现了发育完整的大型湖底水道系统,该系统由3个主干水道和4个末梢分支水道构成,沿大庆长垣自北向南延伸,水道系统延伸最大直线距离71km,水道最大宽度600m。研究认为该水道系统可能为河流直接入湖而形成,电测解释和岩心观察表明水道砂体具有很好的含油气性。因此,这一水道系统的发现为在松辽盆地中央坳陷区广泛发育的湖相泥岩中寻找油气储层提供了一个新勘探领域,具有极其重要的石油地质意义。     

沁水盆地南部煤储层水力压裂裂缝发育特征的数值模拟研究

以沁水盆地南部为研究区,以山西组3号煤储层为目标层位,根据该区的地应力场特征以及晋城市寺河矿煤样的三轴压缩实验结果,利用大型有限元软件ANSYS建立了该区3号煤储层的地质模型,模拟水力压裂过程中地应力场和储层弹性模量对裂缝起裂压力和裂缝扩展形态的影响。结果表明:裂缝的起裂压力与最大水平主应力无关,随最小水平主应力的增大而线性增大,变化范围为10～25 MPa;裂缝的最大缝长和最大缝宽不随最大水平主应力的变化而变化,随最小水平主应力和煤岩弹性模量的增大而减小,其中最大缝长介于36～83 m范围内的概率最高。模拟结果和现场数据基本吻合,说明该模型具有一定的合理性,研究成果对于沁水盆地南部地区煤层气井水力压裂设计具有重要的参考价值。     

鄂尔多斯盆地马岭油田长7致密储层古今构造应力研究

构造应力是油气运移与富集的控制因素之一,古今构造应力状态的研究对油气勘探与开发具有重要意义。利用流体包裹体测温、古地磁裂缝定向、声发射法和微地震监测、岩石压缩试验和水力压裂法分别对鄂尔多斯盆地马岭油田长7致密储层古今构造应力进行研究。结果表明:长7致密储层裂缝发育关键期为燕山运动Ⅳ幕,其水平最大主应力方向为84°,有效应力大小为44 MPa;现今水平最大主应力方向为76°,而现今水平最小主应力有效应力大小为15 MPa。     

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。      

陆相断陷盆地致密油藏特征与分类

陆相断陷盆地的致密油气成藏条件复杂,储层性质变化多,规模开发的难度很大。根据渤海湾盆地的地质、地球化学、实验分析及生产测试等资料,对比国内外拗陷盆地致密油气藏特点,综合分析断陷盆地致密油气的成藏条件和成藏特征.研究表明断陷盆地生烃洼陷中富有机质泥页岩厚度大,有机质丰度高,成熟度演化范围宽;泥页岩成分复杂或与不同岩性的致密储层频繁互层,形成了丰富的自生自储或近源聚集的致密油气资源.致密油气藏依据油藏储层岩性类型分为致密碎屑岩类油藏、致密碳酸盐岩类油藏、致密火山岩类油藏、泥页岩类油藏4类.致密碳酸盐岩类油藏成藏条件最好,最易于开发.断裂构造附近泥页岩层系的构造裂缝发育区域,也具有良好的成藏条件,是重要的勘探方向.     

徐家围子断陷深层火石岭组致密火山岩储层地应力分布规律研究

徐家围子断陷位于松辽盆地北部,其深层中生代火石岭组为致密火山岩气藏,天然裂缝发育,地应力分布非均质性强。结合诱导裂缝法与井径崩落法进行单井现今地应力方向分析,利用声波测井法计算现今地应力大小的纵向分布。依据火石岭组构造顶底面图、火山岩相组及断层分布特征建立非均质三维地质模型;在动、静态岩石物理参数拟合校正的基础上,结合实验测试及已有研究成果,确定不同岩相组和断层岩石物理参数,建立三维力学模型;利用Ansys有限元数值模拟软件建立火石岭组三维数学模型并进行相关运算获得三维现今地应力分布模型。计算结果表明在火石岭组地层中,水平最大主应力方向主要为东西向,应力值范围在86~110 MPa;水平最小主应力方向主要为南北向,应力值范围在67~84 MPa。分析模拟结果可知火山岩相、断层和构造起伏三者对火石岭组现今地应力分布影响较大。其中水平主应力的方向主要受断层和近火山口相分布的影响,而水平主应力的大小则是受三者综合作用。在构造低部位,近火山口相组发育处,断层上盘及断层端部皆为主应力的集中区域。依据现今地应力研究成果可为徐家围子断陷下一步开发井网部署、压裂改造方案和水平井的设计以及注水管理提供重要指导。      

鄂尔多斯盆地定边地区延长组长7_1储层构造裂缝分布预测

研究构造裂缝系统的发育和分布规律对鄂尔多斯盆地定边地区上三叠统延长组低渗透砂岩油藏的勘探开发选区具有重要的实践意义。本次研究基于有限元对定边地区主要裂缝形成期进行古构造应力场数值模拟,以岩石综合破裂值为判定依据,对该区延长组长71储层构造裂缝的发育程度和分布规律进行预测。结果显示,该地区燕山期岩石破裂程度普遍较高,表明裂缝发育程度高且分布范围广;喜马拉雅期岩石破裂程度整体较低,并且裂缝发育区仅集中于研究区的西北部,少数分布于中北部。本次研究可为鄂尔多斯盆地定边地区低渗透油藏的勘探和有效开采提供地质依据和参考。     

龙马溪组页岩三维缝网重构及分形分析

传统上研究含气页岩宏观缝网特征的方法多是基于小样品开展,通过观察小样品的裂缝展布特征来了解页岩的裂缝发育的宏观特性。但是这类方法因尺度过小,缺乏代表性,不能获取连续面上的裂缝特征,难以分析裂缝发育和地应力方向之间的关系。为获取更详细的大尺度含气页岩的宏观裂缝特征,本文从重庆市涪陵地区石柱县采样获取2m×3m×0.7m完整大尺度岩块,并采用有序标号切割来获取30cm3规格岩样,在此基础上提取小岩样的表面裂缝并按照大尺度岩样切割的相对顺序构建三维裂缝网络。分析观测大尺度的三维裂缝网络可以发现,含气页岩的裂缝分布具有明显的规律性:水平主应力方向上的裂缝发育度普遍高于最小水平主应力方向;垂直方向上的裂缝与最小水平主应力的夹角为-62°。分维研究表明所有不同面上的裂缝均符合分维特性,说明小尺度裂缝特征和大尺度裂缝特征具有相似的规律性。此外,研究还表明最大水平主应力上的裂缝密度和分形维数最大,缝网结构最为复杂,最小水平主应力方向缝网结构次之,垂直主应力方向的裂缝结构最为简单;水平应力方向上主要以层理裂缝为主,垂直方向上以剪切缝为主,且与最小水平主应力的夹角为-62°。在掌握宏观裂缝分布特征基础上,研究可为页岩显微观测实验提供相应的理论依据。     

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。      

现今地应力对富有机质页岩断层封闭性的研究——以川东南丁山地区龙马溪组为例

断层的封闭性研究对油气藏的保存、评价工作及探索油气的分布规律具有重要的参考价值与指导意义。以川东南丁山地区龙马溪组页岩为例,利用FMI成像测井、震源机制解、现场水力压裂、三轴力学实验、有限元2D-σ方法等技术与方法分别对其现今地应力的方向、大小及岩石力学性质进行了分析,最后对井位附近断层封闭性进行了初步的评价。结果表明:丁山地区龙马溪组页岩现今地应力方向总体处于北东东-南西西（55°±5°）至南东东-北西西（110±5°）范围。DY2井龙马溪组页岩层现今最大主应力约145.0 MPa,断层面叠合正应力约188.4~218.3 MPa,岩石处于塑性变形阶段,破裂模式较为单一,脆性指数约41.6%~49.0%,破裂系数约0.197~0.355,断层封闭性总体较好,含气性与试气效果较好。DY1井龙马溪组页岩层现今最大主应力约52.0 MPa,断层面叠合正应力约75.8~83.1 MPa,岩石处于弹性变形阶段,破裂模式较为复杂,脆性指数约48.5%~55.0%,破裂系数约0.355~0.671,断层封闭性总体较差,含气性与试气效果较差。DY3井和DY4井龙马溪组附近断层封闭性一般。      

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。      

川东南东溪地区龙马溪组裂缝分布预测及页岩气保存条件评价

页岩气的商业性开发证实成熟页岩具有较大的勘探潜力,川东南地区是我国南方页岩气勘探开发的战略先导区。裂缝发育情况是页岩气保存和开发部署的关键因素,对于构造环境复杂特殊的盆缘地区,在加大页岩裂缝研究难度的同时,也给页岩气勘探开发提供了新的方向。页岩气勘探作为我国油气勘探的新领域,尚未形成成熟的裂缝评价体系。以川东南东溪地区为例,基于三轴岩石力学实验结果,首先采用有限元数值模拟手段进行应力场模拟,而后利用岩石力学参数进行模型构建和模拟结果的反复试算,以获取东溪地区最大、最小主应力和应力差分布图,最后运用莫尔–库伦准则计算岩体破裂系数预测裂缝分布规律。结果表明:研究区裂缝发育情况主要分为4个级别,其中,Ⅰ级裂缝呈条带状分布在东西两侧断裂附近,Ⅱ级裂缝在Ⅰ级裂缝周围发育,而Ⅲ级裂缝分布在北部背斜核部和西部背斜翼部;优选页岩气埋深、距剥蚀区距离、距齐岳山断裂距离、断裂作用、应力差及压力系数等10个保存条件参数,采用组合权重法确定保存条件参数权重,其中一级参数权重分别为埋深(0.2)、距剥蚀区距离(0.1)、距齐岳山断裂距离(0.1)、断裂作用(0.25)、应力差(0.15)、压力系数(0.2),以此建立相对完善的页岩气评价体系与评价标准。优选出2类页岩气勘探目标有利区,其中A类、B类有利区分别分布在研究区南部背斜核部及翼部和中部宽缓褶皱两翼。研究成果为川东南地区的页岩气勘探提供重要的参考价值。      

宽方位宽频带保幅处理技术在页岩油勘探中的应用

中国页岩油勘探进入了全新的勘探领域,页岩油储层比常规储层复杂得多,如何提高页岩油储层的成像精度是页岩油地震勘探的关键环节.宽方位三维地震技术是目前普遍采用的地震勘探技术,因为宽方位地震在提供高品质地震资料的同时还能够解决相对较难的地质问题.以松辽盆地齐家古龙凹陷Y88研究区为例,利用宽方位资料进行针对页岩油储层处理,分析了宽方位资料的波场特征、信噪比及频率等特征,在此基础上确定了宽方位资料的处理流程,并采用了宽方位、宽频带的高分辨率保幅特色处理技术进行处理,取得较好的成像结果.     

柴达木盆地北缘侏罗系页岩油气成藏条件地质地球化学分析

基于柴达木盆地北缘侏罗系中下统富有机质泥页岩厚度、有机地化特征、物性及泥页岩含油气性等的分析研究,探讨了该地区页岩油气成藏的地质条件,对有利的勘探层段和区带进行了预测。结果表明,柴达木盆地北缘湖西山组和大煤沟组富有机质泥页岩厚度大,有机碳含量多在1.5%以上;有机质类型主要为Ⅱ和Ⅲ型;有机质成熟度从未成熟至过成熟皆有;泥页岩中脆性矿物含量约占50%,孔隙度多在1%~8%之间,孔隙类型多样。湖西山组和大煤沟组泥页岩显示出较强的吸附气体能力,多口钻井在泥页岩段存在明显全烃异常。综上表明,柴达木盆地北缘地区湖西山组、大煤沟组2个层位具备形成页岩油气的地质条件,其中湖西山组中上部泥页岩段为页岩油气有利层段,有利区在冷湖4号-5号构造一带;大煤沟组五段为页岩气有利层段、大煤沟组七段为页岩油有利层段,有利区分布于苏干湖坳陷、鱼卡断陷、红山断陷、欧南凹陷和德令哈断陷东部、南部区。