天然裂缝对页岩储层井周诱导缝形成扩展的影响

页岩储层物性极差,必须通过体积改造形成网状裂缝系统才能实现经济有效开发,掌握页岩地层中诱导裂缝延伸规律是成功实现缝网压裂的基础。借助基于细观损伤力学和弹性力学研发的岩石破裂分析系统RFPA2D,开展了页岩储层在水力压裂过程中的裂缝形成及延伸规律研究。在考虑到地层非均质的前提下,结合页岩本身的力学特性,分析了井周天然裂缝长度及密度对井周诱导缝形成及发展的影响。结果表明,井壁天然裂缝越长、密度越大,其开启可能越大,开启后伴生诱导缝发育程度越高。另外,对不同地应力差下天然裂缝长度影响开展的研究表明,低应力差下,即使天然裂缝较短,也会被打开,伴生诱导缝延伸具有较强的随机性,在天然裂缝长度较长的情况下,伴生诱导缝倾向于沿天然裂缝方向继续发展。      

体积压裂页岩油储层渗流规律及产能模型

利用岩心实验,研究页岩油储层纳微米孔喉渗流规律.基于分形理论,采用双重分维(缝宽分维和迂曲分维),对体积压裂裂缝面密度、等效渗透率等参数进行表征.页岩油储层体积压裂开发过程中,流体的流动分为椭圆缝网内渗流区和主干缝内线性渗流区2个区域,建立二区耦合稳态渗流数学模型,推导页岩油体积压裂改造储层直井产能方程,模拟计算压裂井产能及分析压裂裂缝参数对产能的影响.结果表明:缝宽分形维数越大,裂缝面密度越大,基质—裂缝等效渗透率越大;当裂缝面密度较大时,增加储层改造宽度对产能提升有较大影响;次生缝导流能力越高,提高主干缝导流能力对产能影响越大,次生缝导流能力越小,影响越小.     

莱阳凹陷水南组页岩气储层特征及可压性分析

莱阳凹陷水南组是山东省中生代暗色泥页岩发育最好的层位之一,为了获取水南组泥页岩可压性,对水南组页岩气储层开展岩性特征、有机地化特征、裂缝发育特征、脆性/黏土矿物特征、脆性指数等方面研究。结果表明：莱阳凹陷水南组泥页岩发育厚度为200～443m,泥地比大于70%;有机碳含量平均为1.38%,生烃潜量平均为4.42mg/g,干酪根以Ⅱ型为主,Ⅰ型次之,镜质体反射率为0.70%～1.30%,泥页岩中宏观裂缝和微裂缝发育,利于后期压裂诱导缝的产生;泥页岩脆性矿物平均含量为75.2%～94.1%,脆性矿物含量较高,采用改进岩石脆性指数评价方法计算水南组泥页岩样品脆性指数为28%～63%,水南组泥页岩脆性很强,说明水南组泥页岩具有较好的可压性,利于人工压裂改造形成网状体积裂缝,研究成果对水南组页岩气储层改造具有很好的借鉴意义。     

射孔对致密砂岩气藏水力压裂裂缝起裂与扩展的影响

为降低致密砂岩气藏偏高的地层破裂压力及增加储层改造体积,设计小型水力压裂实验装置,通过鄂尔多斯致密砂岩气藏钻井取心,研究不同射孔数量﹑射孔间距﹑射孔深度及水平应力差条件下水力压裂裂缝起裂与扩展规律.结果表明,射孔可以有效地降低致密砂岩气藏的破裂压力;增加射孔数量可以增加裂缝条数,并且裂缝沿射孔的方向扩展,有利于均匀布缝,提高储层的改造体积;低水平应力差和较小的射孔间距产生的缝间干扰导致裂缝在扩展的过程中发生偏转,缝间干扰随着射孔间距的增加及水平应力差的增大而减弱;射孔深度对于裂缝起裂也有一定的影响,裂缝更容易从射孔较深的区域起裂,为致密砂岩气藏压裂井射孔参数优化提供依据.     

雪峰隆起西缘下寒武统牛蹄塘组页岩裂缝发育特征及主控因素

要:基于雪峰隆起西缘下寒武统牛蹄塘组页岩地表露头、岩心、薄片和扫描电镜下天然裂缝特征参数的观察与统计,并借助相应样品的实验测试数据,对牛蹄塘组页岩裂缝的发育特征与主控因素进行了深入分析,并探讨了裂缝发育与含气性之间的关系。结果表明:研究区牛蹄塘组页岩宏观裂缝以构造缝为主,成岩缝次之,构造缝包括高、中角度剪切缝,低角度滑脱缝及少量张裂缝,主要为6期形成,其中第1期高角度剪切缝最为发育,裂缝优势方位为NWW向、NNW-近SN向与NE向。微裂缝主要为层间缝和顺层缝。岩心宏观裂缝多被充填,后期裂缝的充填程度低于前期裂缝。裂缝的发育受构造作用、岩性和矿物组分、岩层厚度、有机碳含量、成岩作用及异常流体高压等多种因素影响,其中构造应力与构造部位是裂缝发育的主要控制因素,区域构造应力决定了裂缝的性质与整体发育特征,局部构造应力与构造部位使裂缝的分布具有差异性,应力相对集中且变化梯度大、地层变形强烈的构造部位更易形成裂缝。此外,页岩在脆性矿物含量高、单层厚度小、成岩阶段晚、有机碳含量高、存在异常高流体压力时,裂缝更发育。研究区牛蹄塘组天然裂缝的发育及伴生的大量微裂缝有效改善了页岩的储渗性能,对提高含气量起重要作用。      

页岩气储层研究新进展

随着页岩储层研究的不断深入,取得了一系列重要进展和认识,主要体现在对页岩储层孔隙空间类型、储层物性控制因
素以及页岩气预测与评价3方面。主要的认识有:①页岩储层中的纳米孔隙及微裂缝是重要的储集空间;②矿物组成是影响储层
储集性能及产能的重要因素,黏土矿物含量是影响页岩气吸附性及孔隙大小的主要因素,而脆性矿物可以有效改善储层物性并提
高压裂的成功率;③有机质含量和热成熟度是影响页岩储层有机质纳米孔隙发育的关键因素;④基于页岩岩性精细划分,可以根
据页岩储层岩性及岩相层段预测有利层段;⑤提出了利用层序地层学的方法对页岩储层进行研究的理念。这些成果和认识推动
了页岩气储层研究的步伐,但仍存在许多科学难题尚未解决。      

基于成像测井的泥页岩裂缝研究:以焦石坝区块为例

富有机质泥页岩裂缝类型及其发育分布特征是影响页岩气聚集与散失的重要因素。基于岩心观测和高分辨微电阻率成像测井（FMI）,对焦石坝区块2口关键井（JYA井和JYB井）裂缝发育特征进行了精细标定与定量解释,并在此基础上联合含气性资料简要探讨了裂缝对页岩含气性的影响。研究结果表明,JYA井和JYB井主力层段及下伏地层裂缝差异较小,均以层理缝为主,但上覆盖层具有明显差异。JYA井上覆盖层天然裂缝发育程度较低,以高阻缝为主,高导缝和断层次之,三者的倾角变化范围分别为20.31°~75.83°（平均44.65°）、16.65°~61.17°（平均39.43°）和36.41°。裂缝线密度最高为0.6条/m,其中断层仅为0.025条/m,页岩系统封闭能力较好,压裂投产为高产井。JYB井上覆盖层天然裂缝发育程度较高,且以断层为主,高阻缝和高导缝次之,三者的倾角分别介于13.71°~72.23°（平均37°）、6.9°~78.49°（平均37.9°）和13.53°~61°（平均32°）之间。裂缝线密度高达0.98条/m,其中断层线密度约为0.654条/m,页岩系统封闭能力较差,压裂投产为低产井。裂缝发育类型及其程度决定了不同区块页岩气保存条件与页岩气富集程度。      

压裂水平井产能预测方法研究综述

水平井压裂技术已经在薄层、低渗透油气藏以及页岩气的开发中得到了广泛的应用,其产能预测方法是进行油气层评价、合理高效开发的基础。在对产能影响因素分析的基础上,系统总结了致密砂岩油气藏和页岩气藏压裂水平井的产能评价方法;认为除了对储层基质以及裂缝内流动机理进行表征外,裂缝的分布规律以及储层应力敏感性对产能的影响不容忽视;同时应重视大量钻井资料与物理模拟和数值模拟的结合,以提高产能预测的精度。      

致密砂砾岩储层裂缝形成及储层评价:以黄河口凹陷沙二段为例

研究致密储层裂缝的特征、成因及控制因素对储层有效评价和优质储层预测具有重要意义。利 用 岩 心、铸体薄片、普通薄片、钻井中途测试（ＤＳＴ）、测井、地震等资料，对研究区沙二段特低、超低孔－超低渗砂砾岩储层裂缝特征进行了分析，探讨了裂缝发育的主控因素，并对储层进行了分类评价。结果表明:①研究区发育构造缝、原生缝和成岩缝。②构造缝多尖灭于其他裂缝，多呈半充填－未充填状，连通性较好，将储层渗透率提高了２～４个数量级；原生缝和成岩缝大多呈全充填状，有效 性 较 差。③构造缝受抬升褶皱与沉积因素影响，背 斜 轴 部 与 水下分流河道底部沉积微相的叠合区是最有利的构造缝形成区带，构造缝形成早于主成藏期；原 生 缝、成 岩 缝 等 早期裂缝的发育提供了应力薄弱带，有利于晚期构造 缝 的 形 成。④利用常规测井数据和矿物成分２种 方 法 计 算 储层的脆性，结果显示脆性越大裂缝越发育，两者相 关 性 较 好。⑤测 试 资 料、裂缝刻画及孔隙结构分析表明裂缝发育带储层质量最好，发育Ⅰ类储层，次裂缝发育带Ⅰ和Ⅱ次之，致密带储层质量最差。      

考虑储层改造体积页岩气藏复合模型

针对页岩气藏中水平井结合体积压裂开采、吸附气和游离气共存的方式,建立考虑储层改造体积的页岩气藏复合模型,定义新的参数表征基质中吸附解吸气量与游离气弹性释放量的比值,且将储层分为人工主裂缝区域、储层改造区域和未改造区域,其中人工主裂缝基于离散裂缝模型降维处理,储层改造区域为双孔双渗模型,未改造区域为单孔隙介质模型;模型采用有限元方法进行求解,与双重介质解析解对比验证算法的正确性.结果表明:页岩气藏水平井体积压裂复合模型主要存在主裂缝周围线性流、过渡区域拟稳态、窜流阶段、未改造区域的拟径向流动和到达边界后的拟稳态等5个主要流动阶段,且考虑吸附解吸后,定产量生产所需压差小,压力波传播到边界时间长,压力导数曲线凹槽更加明显,定井底流压生产时压裂水平井产量更大,稳产时间更长;储层改造体积越大,到达区域拟稳态流越晚,可判定储层改造体积;Langmuir吸附体积越大,压力波传播越慢,所需压差越小,压力导数曲线凹槽越深,页岩气藏稳产时间越长,产量越大,但产量的增幅越来越小.     

渝东南地区龙马溪组构造应力场数值模拟及裂缝有利区预测

渝东南地区页岩储层发育,以下志留统龙马溪组为主力储层。此类页岩储层以构造裂缝发育为主要特征,是控制研究区油气运移与富集的主要因素。对渝东南地区龙马溪组的裂缝进行预测,可为研究区下一步勘探开发提供重要依据。以野外地质踏勘为基本方法,选取区内典型剖面,对渝东南地区的构造特征进行系统分析;在此基础上,针对研究区龙马溪组页岩储层建立地质模型,利用有限元分析软件ANSYS15.0进行构造应力场数值模拟。以构造应力场数值模拟结果为依据,进一步综合页岩储层的多个影响因素,引入"裂缝综合发育系数I_F",定量表征与预测页岩储层的裂缝分布与发育程度。结果表明,裂缝综合发育系数I_F越大,页岩储层裂缝越发育。依此将渝东南地区龙马溪组页岩储层划分为Ⅰ类裂缝有利区带（I_F ≥ 3.0,裂缝发育）、Ⅱ类裂缝有利区带（（3.0,2.0],裂缝较发育）和Ⅲ类裂缝有利区带（2.0,1.0]。构造应力场数值模拟结果恢复再现了喜马拉雅时期的构造应力场,与实际地质构造取得了较高的吻合度。      

考虑裂缝干扰的气藏压裂水平井产能预测模型

基于压裂水平井井身结构复杂,需要建立考虑裂缝参数变化且符合水平井渗流特征的产能预测模型.为准确预测压裂水平井产能,通过保角变换和势的叠加原理,建立新模型,不仅考虑裂缝长度、裂缝间距、裂缝夹角的变化对压裂水平井产能的影响,还考虑裂缝间的相互干扰.结果表明:压裂水平井产能随着裂缝条数、长度和裂缝夹角的增加而增大.模型通过现场验证,计算单井无阻流量与试采结果对比,相对误差为8.3%,计算结果较为准确.     

碳酸盐岩裂缝研究进展及发展趋势

裂缝对碳酸盐岩储层油气产能有重要的影响。在总结碳酸盐岩裂缝的分类、成因、主控因素、识别与预测等方面的基础上,认为对非构造缝的分类、命名及其含义仍存在较大争议。裂缝成因主要包括构造作用、成岩作用、异常高压作用、剥蚀作用和风化作用。粒度和孔隙度对构造缝发育的影响机理有待进一步深入研究。沉积相对构造缝发育有一定的影响,但同一沉积相内岩性组成复杂,难以准确揭示裂缝发育的影响机理。直接研究岩性对裂缝发育影响更利于揭示裂缝形成机理。基于成岩演化序列对裂缝进行研究可明确裂缝形成时的岩石特征,为深入讨论构造缝发育的主控因素提供了基础。层间缝、缝合线、异常高压缝和溶蚀缝等非构造缝发育的主控因素有待进一步深入研究。近几年地震技术识别裂缝突破不大,非常规测井识别裂缝领域以声波远探测技术发展最快。常规测井识别裂缝一直是研究的热点问题,不同学者提出了40余种裂缝识别方法。测井、地震信息裂缝预测法预测结果可靠性高,是目前主流的裂缝预测技术。规范裂缝分类、梳理裂缝成因、深化构造缝发育机理研究、加强非构造缝主控因素探讨、提高常规测井裂缝识别率、综合现有不同裂缝预测技术预测裂缝是下一步裂缝研究的重要发展方向。      

辽河盆地东部凸起太原组页岩气聚集条件及有利区预测

从辽河盆地东部凸起太原组泥页岩发育的沉积背景、地球化学条件、储集物性及含气性等方面分析页岩气聚集的基础条件,采用多信息叠合法对该区太原组页岩气富集有利区进行预测.结果表明:太原组地层发育潮坪、沼泽及泻湖相,富有机质暗色泥页岩、碳质泥页岩,单层厚度大,分布面积广,连续性好,有机碳平均质量分数为3.3%,有机质类型以Ⅲ型为主的混合型,生烃潜力较大,热演化程度高,处于大量生气的阶段;泥页岩脆性较好,孔隙和裂缝发育,含气性好,具备页岩气聚集的地质、地球化学条件及储集物性条件,有利于页岩气的生成、富集及后期储层改造.根据页岩气富集的多种因素分析结果,认为王家南部地区页岩气聚集条件和储集性能较优越,是辽河盆地东部凸起太原组页岩气勘探开发的有利区域.     

鄂西宜昌地区五峰组-龙马溪组页岩储层特征及其脆性评价

依据鄂西宜昌地区五峰组-龙马溪组页岩X射线衍射全岩分析、X射线衍射黏土矿物分析、物性分析、含气性测试和地球物理测井等资料,对区内页岩储层发育特征和页岩脆性特征进行了研究和综合评价。结果表明:宜昌地区五峰组-龙马溪组页岩依次主要由石英、黏土矿物、长石、白云石、方解石、黄铁矿等组成;具有自底部“高硅、低黏土”页岩向上过渡为“低硅、高黏土”页岩的发育特征。页岩孔隙度主要为1.01%~1.77%,平均1.29%,渗透率主要为0.001×10-3~0.843×10-3 μm2,平均0.234×10-3 μm2,属于低孔特低渗储层;五峰组-龙马溪组下部页岩含气量普遍大于1 m3/t,厚度可达20 m。脆性矿物含量法脆性分析结果显示,页岩脆性指数分布于39.6%~89.6%之间,平均55.4%,其中底部10 m厚的页岩脆性指数均大于60%,利于储层压裂改造后形成复杂的裂缝网络系统。弹性参数法脆性分析结果显示,五峰组-龙马溪组页岩杨氏模量主要为25.2~67.5 GPa,平均38.9 GPa;泊松比主要为0.177~0.327,平均0.297;脆性指数主要介于8.5%~97.3%之间,平均33.2%;其中底部13 m厚的页岩具有典型高杨氏模量、低泊松比和高脆性指数的特征。页岩脆性综合评价结果表明,五峰组-龙马溪组底部9 m厚的页岩发育相对最优杨氏模量和泊松比条件,脆性属于中-高等程度,造缝能力强,可压裂性好。将页岩段划分为4类可改造储层,其中底部2 714.4~2 723.4 m段页岩具有泊松比相对最小、含气性最好、脆性最优和有机质含量高等特征,构成研究区最优改造层段。      

歧口凹陷沙一下亚段页岩形成环境及页岩油潜力综合评价

渤海湾盆地是目前我国主要的陆相页岩油资源开采区,歧口凹陷位于盆地腹地,是渤海湾盆地内典型的富油气凹陷之一,但长期以来缺少对不同层位页岩形成环境及页岩油潜力的综合评价。选取歧口凹陷沙一下亚段富有机质页岩为研究对象,综合运用地化录井技术和生排烃模拟技术,进行歧口凹陷沙一下亚段页岩沉积特征的描述和页岩油潜力的综合评价。研究结果显示,①歧口凹陷沙一下亚段沉积于水体盐度较高的还原-强还原环境,营养物质丰富,气候炎热湿润,适宜生物大量繁殖,生产力水平高;②结合生排烃模拟实验结果,研究区沙一下亚段页岩生烃能力强、生烃效率高、排油率较低,生成的原油仍大部分残留在页岩中,具有良好的勘探潜力;③研究区沙一下亚段页岩中含有适量碳酸盐矿物,在成岩过程中改善了储集条件,为页岩油提供了良好的储集场所。歧口凹陷西南缘海侵的发生从沉积环境、古生产力及对成岩作用影响等方面促进了沙一下亚段有机质的富集,而有机质富集、生烃强度高以及良好的储集条件共同控制了沙一下亚段页岩油的大面积分布。研究区沙一下亚段页岩油储层可分为碳酸盐岩和混合沉积岩2种类型,综合2种储层的含油性特征后发现,碳酸盐岩矿物含量和脆性指数对页岩含油性有着极大影响。有利勘探区域为构造裂缝发育的宽缓斜坡区和白云岩化程度较高的地区; 有利勘探层段为孔隙和微裂缝发育的白云岩、白云质页岩和灰质页岩层段。该研究成果可为歧口凹陷页岩油的勘探开发提供指导。      

渤海湾盆地济阳拗陷沙三段页岩气地质条件分析

沙河街组三段的湖相富有机质泥页岩是济阳拗陷常规油气的主力烃源岩,也是该拗陷页岩气勘探的重点研究层系.分析沙三段暗色泥页岩的地球化学指标、页岩储层特征、含气性等,探讨济阳拗陷沙河街组湖相泥页岩形成页岩气的地质条件.结果表明:沙河街组湖相泥页岩沉积厚度大,平均大于200m;有机碳含量高,干酪根类型好,以Ⅰ型为主,Ⅱ1和Ⅱ2为辅;成熟度以成熟—高熟为主,与美国产气页岩和中国南方上扬子地区海相富有机质页岩地球化学特征具有可比性.湖相泥页岩脆性矿物质量分数高,石英与碳酸盐岩所占比例大,黏土矿物质量分数为10%～30%,页岩储层裂缝类型多样.由于砂泥岩互层频繁,粉砂或砂质夹层孔隙可以有效改善页岩储层储集性能,为页岩气提供有效的储集空间.泥页岩层段气测显示异常,指示其良好的含气性.沙三段富有机质泥页岩是济阳拗陷页岩气勘探的优选层系,具有良好的页岩气勘探潜力.     

塔里木盆地顺北5号走滑断裂带北段超深层裂缝储层的地震属性表征方法研究及应用

塔里木盆地顺北5号走滑断裂及其伴生裂缝的分布控制了储层的形成和油气的运聚成藏。如何选择对裂缝储层响应好的地震属性并用其描述储层的空间展布, 是裂缝型储层预测的研究基础。由于研究区不同尺度断裂裂缝发育规模差异较大及客观上存在地震分辨率的差异, 在实际研究过程中需要采用不同的技术方法及其组合对不同尺度和特征的断裂裂缝进行识别。地震属性对比测试表明倾角约束的高精度相干体和面状特征属性可表征断距超过40 m的大尺度断裂; 分频融合相干和应变能属性可表征断距15~40 m的中尺度断裂; 断裂似然体刻画和缝洞增强体可表征断距15 m以下的小尺度断层和裂缝。然后将典型地震属性与成像测井解释得到的实际裂缝数据及裂缝密度曲线进行相关性拟合, 进而优选出混沌属性、面状属性、结构张量第三分量、分频融合相干4种属性, 并将4种属性融合成新的属性用于裂缝密度体计算, 最后用该方法半定量预测裂缝的分布。裂缝预测结果表明以走滑断裂带中部的压扭性断裂处为中心, 约1.5 km范围的鹰山组下段地层整体裂缝最为发育, 为优势储层勘探开发区。