远安地堑上白垩统红花套组压实剪切型变形带的微观结构与地层渗透性关系解析

孔隙性砂岩中形成的压实剪切型变形带及其周围的渗透性特征是变形带研究的重要内容之一,由于变形带宽度常为毫米级别,常规渗透率测试方法因分辨率的限制无法满足研究需求。选取远安地堑上白垩统红花套组中不同规模的单条变形带、小型及中大型簇状变形带样品,在对其微观结构进行详细研究的基础上,采用具有高分辨率测试功能的AUTOSCAN进行密集测试,建立了连续渗透率剖面。结果显示,渗透率低值点与变形带有显著对应关系,在渗透率线扫描曲线中呈下拉尖峰特征;不同变形带渗透率异常低值点存在差异,变形带厚度大则异常程度高;不同微观结构要素的渗透率降低程度不同,渗透率由低至高依次为：大型簇状变形带的核心碎裂带<小型簇状变形带的核心碎裂带<带间区域<单条变形带核心碎裂带<边缘过渡区<围岩。分析认为,虽然变形带的厚度和渗透率探测孔的大小会影响探测结果,但变形带的微观结构才是控制渗透率降低程度不同的本质原因。中大型簇状变形带的核心碎裂带密集发育且连续性好,很可能对流体渗流、油气运移等造成较大影响;而单条变形带由于延续性较差,很难真正阻碍流体渗流,而是会增强岩石整体的各向异性特征。     

孔隙性砂岩中单条变形带与簇状变形带的特征与区别——以远安地堑上白垩统红花套组中变形带为例

孔隙性砂岩中的变形带研究近年来取得长足进展,但有关单条变形带与簇状变形带如何区分和界定仍是一个较模糊的问题。本文以远安地堑上白垩统红花套组高孔砂岩中发育的剪切增强压实带和压实剪切带为例,对单条及簇状变形带的特征和区别做出系统分析。研究表明,虽然单条变形带的长度、宽度、错断位移、凸起高度等均明显小于簇状变形带,但是不同运动学成因的变形带宏观特征、微观结构不同,因此不能单纯以规模大小区分二者,需要结合带密度将簇状变形带与变形带列、网格构造等相区分,还需要结合其微观结构特征进行准确鉴定。单条及簇状剪切增强压实带特征类似,均不具核心碎裂带,颗粒主要为中等破碎,多表现为多个不连续分布的碎裂核。簇状剪切增强压实带内部的非均质性更强。单条压实剪切带具有核心碎裂带,依剪切力大小不同,其核心碎裂带内颗粒粉碎程度及边缘过渡带宽度不同,常伴随微小剪切缝痕迹。簇状压实剪切带在镜下可清晰识别出不同的核心碎裂带、带间区域及微小剪切缝,可见S—C组构和断续分布的滑动面。单条及簇状变形带的发育会不同程度地改变储层的物性并可能会对油气运移和开采产生影响。     

孔隙性砂岩中单条变形带与簇状变形带的特征与区别——以远安地堑上白垩统红花套组中变形带为例

孔隙性砂岩中的变形带研究近年来取得长足进展,但有关单条变形带与簇状变形带如何区分和界定仍是一个较模糊的问题。本文以远安地堑上白垩统红花套组高孔砂岩中发育的剪切增强压实带和压实剪切带为例,对单条及簇状变形带的特征和区别做出系统分析。研究表明,虽然单条变形带的长度、宽度、错断位移、凸起高度等均明显小于簇状变形带,但是不同运动学成因的变形带宏观特征、微观结构不同,因此不能单纯以规模大小区分二者,需要结合带密度将簇状变形带与变形带列、网格构造等相区分,还需要结合其微观结构特征进行准确鉴定。单条及簇状剪切增强压实带特征类似,均不具核心碎裂带,颗粒主要为中等破碎,多表现为多个不连续分布的碎裂核。簇状剪切增强压实带内部的非均质性更强。单条压实剪切带具有核心碎裂带,依剪切力大小不同,其核心碎裂带内颗粒粉碎程度及边缘过渡带宽度不同,常伴随微小剪切缝痕迹。簇状压实剪切带在镜下可清晰识别出不同的核心碎裂带、带间区域及微小剪切缝,可见S—C组构和断续分布的滑动面。单条及簇状变形带的发育会不同程度地改变储层的物性并可能会对油气运移和开采产生影响。     

碳酸盐岩变形带特征及其与油气关系——以塔里木盆地下古生界为例

深入了解变形带的差异性对碳酸盐岩储层渗流作用与油气勘探开发研究具有重要意义。通过野外露头、井下岩心的宏观与微观特征分析,发现塔里木盆地下古生界碳酸盐岩变形带发育,存在压实变形带、剪切变形带和膨胀变形带等3类成因变形带。根据变形带的发育演化特征可以进一步划分为8种类型:压实变形带又可分为解聚压实变形带、碎裂压实变形带和压溶压实变形带3种类型;解聚剪切变形带、碎裂剪切变形带和胶结剪切变形带则是3种常见的剪切变形带;膨胀变形带包括碎裂膨胀变形带和胶结膨胀变形带。不同类型变形带特征各异,以解聚压实变形带与碎裂剪切变形带最发育,各类变形带呈现从解聚型向剪切型和胶结型演变的趋势。不同于碎屑岩变形带渗透性急剧降低,塔里木盆地碳酸盐岩变形带的物性与围岩差别较小,不同次级类型变形带渗流特征不同,局部孔隙发育,并影响油气储层非均质性。受控于溶蚀、破裂与白云石化等三种后期改造作用,塔里木盆地下古生界碳酸盐岩发育高渗透变形带,可能形成有效渗流通道。     

渤海湾盆地车镇凹陷断裂带微观特征

正断裂带具有复杂的内部结构,多由断层核和破碎带组成(贾茹等,2017;付晓飞等,2013;陈伟等,2010)。断层核一般紧邻滑动面发育,主要由多种类型的断层岩(断层角砾岩和碎裂岩)构成,破碎带由次级断层、裂缝和节理或者变形带等组成。受控于微观构造特征,不同类型的断层岩孔隙度和渗透率差异明显,其空间分布和演化特征决定了断裂带的输导性和封堵性,不仅影响流体运移的路径,而且对储层的物性具有重要的影响。渤海湾     

松潘—甘孜褶皱带较场弧形构造特征及其大地构造意义

根据详细野外露头特征及显微构造特征将较场弧形带由南向北分为三个变形带:弧顶部、弧核部和弧翼部,不同分带具有明显不同的变形特征。由南向北变形特征由以塑性变形为主过渡为脆性变形为主,变质流体活动喜马拉雅构造期活动强烈,且向北逐渐增强;弧核部以叠瓦状逆冲构造特征分隔弧顶和弧翼部;弧翼部东西两翼变形及变质流体活动特征具有一定差异性。较场弧形带总体体现出多期次南北向挤压—张性应力变形构造特征,叠加北西—北北西向同构造期挤压变质运动,其宏观和微观变形特征与典型"走滑成因"模式弧形构造特征相异,为其大地构造成因机制的解释提出了新的限制条件。     

断裂在纯净砂岩中的变形机制及断裂带内部结构

以纯净砂岩为对象,考虑了影响断裂变形的主要因素,包括成岩阶段、孔隙度、温度和围压,系统剖析了不同性质砂岩的断裂变形机制、微构造特征及形成断裂带的内部结构,对研究砂岩内断裂封闭性具有重要的指导意义。研究表明：纯净的砂岩在未固结-半固结成岩阶段发生断裂,变形机制为颗粒边界摩擦滑动,导致颗粒旋转和滚动,即为颗粒流,形成的微构造为解聚带,孔渗性同母岩比没有明显降低,断裂带尽管具有断层核和破碎带二分结构,但渗透率比母岩高,为流体垂向运移的通道;在固结成岩阶段（孔隙度大于15%）发生断裂,变形机制为碎裂作用,颗粒边界摩擦滑动导致颗粒旋转,即为碎裂流,形成的微构造为碎裂带,渗透率同母岩比一般降低1～3个数量级,形成侧向有一定封闭能力、垂向渗透的断裂带;固结阶段（孔隙度小于15%）发生断裂,开始由于破裂作用,形成断层角砾岩,伴随着碎裂流发生,形成碎裂岩,因此早期形成高渗透断裂带,后期断层逐渐封闭。固结成岩的砂岩在抬升过程发生断裂,变形机制为破裂作用,形成无内聚力的角砾岩,为高渗透断裂带。在不同成岩阶段发生变形,形成多类型变形构造的叠加,对于一条晚期形成的断层而言,由于不同深度变形机制及微构造类型不同,导致油气选择性充注,碎裂带和压溶胶结碎裂带阻止油气向高孔隙度砂岩中充注,解聚带会成为油气运移的通道,裂缝有利于油气优先充注。因此,高孔隙性砂岩中孔隙度较低的储集层由于碎裂带不发育常常含油气性最好,而低孔隙性砂岩由于裂缝产生含油气性较好。     

高孔砂岩断层内部微观结构及渗透性变化规律物理模拟

在油气勘探过程中,对于小位移断层分隔油水封闭能力的控制因素研究尚浅,野外也难以获得不同变形过程的断层带结构及其渗透性变化规律.因此,以高孔隙度纯净砂岩人造岩心为研究对象,采用自主研发的“高压~低速环形剪切装置”开展实验,实验后样品取心分别进行覆压孔渗测试、纳米CT扫描、铸体薄片分析等分析测试.以有效正应力和断层位移为实验变量开展了多组环剪实验,其研究结果表明:宏观上断层面上可观察到明显擦痕与粉末状碎裂岩,微观上确定了断层带内碎裂作用导致的颗粒粒度降低与颗粒的定向排列是孔渗降低的主要原因,断层带渗透率小于10 mD,较母岩降低2~3个数量级.随着断层有效正应力或断层滑动位移增加,断层带碎裂程度增大且粒径和孔径减小,断层带厚度增大,孔隙度和渗透率逐渐减小.这一结果可为小位移断层侧向封闭能力与油气勘探领域的研究奠定理论基础.      

超低渗储层微观孔隙结构及剩余油分布特征——以吴起油田白豹地区长4+5为例

储层的微观孔隙结构定性定量表征可以为油藏后期高效开发奠定地质基础。本次研究利用铸体薄片、扫描电镜、高压压汞等实验手段,对吴起油田白豹地区长4+5超低渗储层的微观孔隙结构进行表征,并建立起研究区孔隙结构划分标准。在此基础上,制作真实砂岩模型,通过油水两相渗流实验反映孔隙结构好坏,通过微观可视化油水驱替实验对不同孔隙结构水驱后微观剩余油存在类型及成因进行分析。结果表明：Ⅰ类孔隙结构组合类型为粒间孔-溶孔,油水两相渗流特征最好,水驱后微观剩余油主要以小面积连片簇状形式存在,驱油效率为35%;Ⅱ类孔隙结构组合类型为溶孔-残余粒间孔,油水两相渗流特征接近Ⅰ类,储渗能力及水驱效果最好,驱油效率为43%,水驱后微观剩余油主要以簇状、环状形式存在;Ⅲ类孔隙结构组合类型为晶间孔-溶孔,其物性最差,油水两相渗流特征最差,驱油效率仅为21%,水驱后微观剩余油以连片簇状形式存在。研究区成岩作用及孔隙中的填隙物含量主要影响孔隙结构发育,从而影响不同孔隙结构在水驱过后的微观剩余油分布。     

基于CT扫描的致密砂岩渗流特征及应力敏感性研究

认识低渗透储层的渗流特征对油气开采和储层改造具有重要意义。为此,研究利用微CT扫描技术对致密砂岩岩样进行扫描,据此建立了能够精细刻画岩样的微观模型,运用COMSOL模拟了流体在岩石孔隙中的渗流特征,研究了致密砂岩的渗流特征及应力敏感性。研究结果表明:流体入口和出口间压差固定时,岩石的渗透率保持不变,与入口出口压力的具体数值无关;不同方向的岩石模型计算渗透率处在同一数量级但有微小差异;在侧向压力作用下,渗流路径变窄,通过渗流路径的整体速度下降,渗透率下降,但在孔隙相对较大的地方,由于路径变窄,流体速度较未加压力前略有上升。      

不同煤体结构煤的孔隙-裂隙分形特征及其对渗透性的影响

煤的孔隙-裂隙结构特征是研究储层渗透性的关键问题。为了定量描述孔隙-裂隙结构的复杂程度,以黄陇侏罗纪煤田永陇矿区郭家河井田原生结构煤和碎裂结构煤为研究对象,基于压汞实验数据和扫描电镜（SEM）图像,采用Menger分形模型和计盒维数方法,分别计算不同煤体结构煤的孔隙-裂隙分形维数;同时采用不同孔径段的孔隙体积比作为权重值,计算得到孔隙综合分形维数,探讨孔隙-裂隙结构分形维数和渗透率之间的关系。研究结果表明,脆性构造变形作用对孔隙整体复杂性,裂隙孔、渗流孔复杂性以及微观裂隙复杂程度均具有积极改造作用,对吸附孔结构复杂性具有均一化作用;微观裂隙分形维数与渗透率具有较高非线性关系,脆性构造作用改造下形成的碎裂煤,其具有的孔隙-裂隙结构优势配比是决定储层高渗透性的关键。因此,建议优先考虑弱脆性变形的碎裂结构煤为主体的断层、向斜和背斜区域进行煤层气抽采。      

陕川丁家林-太阳坪-董家院金矿带的矿田构造-岩相学研究

陕西丁家林-四川太阳坪-四川董家院北东向金矿带位于后龙门山陆内造山带,构造动力学背景为陆-陆板块碰撞而形成的逆冲推覆造山带,金矿带内发育一系列与陆内造山作用密切有关的北东向递进脆-韧性剪切带。本文以构造-岩相学新方法为指导,在矿田构造-岩相学层次上,通过实测构造-岩相学剖面和岩石地球化学研究,对该金矿带物质学和运动学特征研究表明,赋矿地层志留系黄坪组(S1-2hn)区域性岩相学特征整体为陆棚相。黄坪组中部层间流体活动强烈,地壳浅部富Fe-Mg-CO32–型构造流体活动形成了斑点状铁碳酸盐千枚岩相;随构造变形层次加深,强应变带发育构造片岩相和初糜棱岩相,富Si O2型流体排泄的构造分异成岩作用形成了流变状糜棱岩相。强烈的构造成岩作用及造山带流体的大规模排泄形成了糜棱岩相,同位发育密集的流变状糜棱岩相和蚀变菱铁矿铁白云石网脉相。构造流体成岩成矿作用集中于强应变带形成蚀变糜棱岩相,后期脆性蚀变碎裂岩相叠加时,金矿化(体)发育。早期韧性剪切和脆韧性剪切变形并叠加有后期脆性变形构造,富集Au-Cu-Sb-W-Bi等元素组合。本区缺少或未见早三叠世以后形成的岩浆活动。大规模富Fe-Mg碳酸盐型流体及同构造期造山带流体活动与龙门山陆内造山带密切相关,表明丁家林-太阳坪-董家院金矿为造山型金矿。     

韧性剪切带的地球化学变异研究：以胶南造山带北缘剪切带为例

胶南造山带北缘剪切带，随着变形程度的增强，其构造岩的岩石化学成分发生明显的变异；在总结成分变异特征的基础上，分析了在分变异与体积变化，渗流流体作用的关系，确定了体积变化是造成构造岩成分变异的主要原因；同时存在大量的渗流流体作用，造成一些组分的迁移。     

准噶尔盆地南缘红雁池断裂带结构特征及流体运移模式

为探讨断裂带流体运移的相关问题,以准噶尔盆地南缘红雁池断层为例,揭示了一个以岩石变形机制与流体成岩胶结为控制因素的断裂带流体运移模式。露头调查表明红雁池断裂带发育多个结构带,各结构带破裂及充填特征等显著不同;渗透性分析表明,破裂机制差异与胶结程度的强弱共同导致断裂带渗透性的非均质特征;流体运移的岩矿学记录证实,断裂带流体运移受控于破裂机制和流体成岩的相互作用。综合研究表明,断裂带流体运移首先受控于破裂机制,新形成的高渗透性脆性裂缝带是流体运移优势路径,绝大部分流体通过优势路径来运移;其次是成岩胶结,丰富的流体活动导致断裂带强烈的成岩胶结,渗透率迅速减低直至封堵,流体运移结束。     

张性断裂带内部结构特征及油气运移和保存研究

断裂带是一个宽度、长度和高度均与断距呈正比关系的三维地质体,具有典型的二分结构：即断层核和破碎带。断层核由多种类型的断层岩和后期胶结物组成,具有分选差,粘土含量高,颗粒粒径小等特征,表现为具有比围岩更低的孔渗性。破碎带同围岩相比发育大量的裂缝,裂缝的密度随着离断层核距离的增大而逐渐减小,孔渗性较高。断层岩类型取决于断移地层的岩性、成岩程度和断裂变形时期。对于同生断层而言,泥岩和不纯净的砂岩主要发生泥岩涂抹作用;纯净砂岩发生解聚作用,形成颗粒重排的变形带。中成岩阶段发生断裂变形,泥岩发生泥岩涂抹作用,不纯净的砂岩发生碎裂作用和层状硅酸盐涂抹作用,形成碎裂岩和层状硅酸盐 框架断层岩;纯净砂岩主要发生碎裂作用,形成碎裂岩。晚成岩阶段发生断裂变形,碎裂作用成为主要的变形机制,泥岩破碎形成大量断层泥,不纯净的砂岩和纯净的砂岩均形成碎裂岩,其中纯净砂岩形成的碎裂岩由于石英的压溶胶结变得更致密。因此不同成岩阶段、不同岩性形成的断层岩类型不同,泥岩涂抹的排替压力高于层状硅酸盐 框架断层岩和碎裂岩,即使都是碎裂岩,其渗透率相差7个数量级。从断裂带结构看油气运移和保存,断层垂向封闭主要靠剪切型泥岩涂抹的连续性,侧向封闭能力取决于断层岩物性,物性很高的碎裂岩自身封闭能力很差,依靠两盘岩性对接封闭油气,最小断距决定油水界面位置。物性很低的断层岩一般能封住一定高度的油气柱,其是断裂带中泥质含量的函数。断层在储盖层段变形机制差异,决定了断裂输导与封闭油气的耦合,即破碎带双向输导充注,盖层段剪切型泥岩涂抹顶部封闭,断层核遮挡成藏。     

天然气水合物地层渗透率研究进展

天然气水合物开采涉及传热、水合物分解相变、多相渗流和地层变形4个物理过程。多相渗流过程伴随着对流传热,影响传热效率;多相渗流过程影响孔隙压力的消散速率,引起有效应力改变而影响地层变形;多相渗流过程影响传热的效率和孔隙压力的消散速率,使温度和压力条件发生变化,影响水合物的分解。多相渗流过程中,某相流体的有效渗透率不仅与该相流体的饱和度有关,还与地层绝对渗透率有关。地层绝对渗透率是多相渗流过程的关键参数之一。概述不同贮存状态水合物、地层孔隙率、水合物饱和度和地层有效应力对地层绝对渗透率影响的研究内容。以国内外天然气水合物地层绝对渗透率研究成果为基础,将来的研究重点主要包括粉细砂、黏土类地层和各向异性地层多相渗流研究,以及地层有效应力对绝对渗透率影响研究。     

基于CT的数字岩心三维建模

为研究储层微观孔隙结构和建立微观渗流模型,本文通过对东营凹陷沙三中亚段H152井区的典型低渗透储层岩样进行CT（computed tomography）扫描及图像处理,建立了微观尺度的数字岩心模型;继而经过对该模型进行分析和计算,提取了储层孔喉网络模型,在三维空间上直观、清晰地显示了不同尺度的孔隙及喉道的形态、大小和分布;最后通过对孔隙结构特征、孔隙度、渗透率和压降等动静态参数的分析和计算,建立了储层岩样的微观渗流模型。根据算法对比和参数分析结果认为：与传统中值滤波相比,非局部均值滤波算法可在相似性比较的基础上进行滤波处理,从而提高模型的准确性;基于CT的数字岩心建模可为地质研究提供可靠的数字模型;根据近似等压面假设的微观渗流数值模拟分析了流体渗流特征,为揭示低渗透储层流体渗流规律提供了一种新的途径。     

致密砂岩储层孔喉结构差异对可动流体赋存特征的影响——以苏里格气田东区和西区盒8储层为例

为探讨致密砂岩储层的微观孔喉结构参数对可动流体赋存特征的影响,本文以苏里格气田东区和西区盒8储层为例,利用铸体薄片、扫描电镜、恒速压汞及核磁共振等实验方法,对比并分析了微观孔喉结构差异对可动流体赋存特征的影响。结果表明:喉道大小及分布特征是造成致密砂岩储层渗流能力不同的主要因素,喉道半径分布范围越宽,峰值越大,渗流能力就越强;相反,喉道半径分布范围越窄,峰值越小,渗流能力就越弱。致密砂岩储层在可动流体赋存特征方面的差异本质是源于喉道发育程度不同,特别是在孔喉结构非均质性越强的储层中,喉道对可动流体的赋存特征影响越为显著。致密砂岩储层的有效孔隙体积相比于有效喉道体积对可动流体的影响更大,也更能表征流体的赋存状态。     

大型地下洞室顶板稳定性的岩体结构控制效应

采用结构力学方法和块体稳定性分析程序UNWFDGE分析了溪洛渡水电站大型地下洞室中错动带单条发育、结构面成组发育和结构面集中发育呈碎裂岩体三种情况下的围岩稳定性,得出了错动带出露的临界稳定厚度和潜在不稳定块体的特征,为支护处理提供了重要的理论依据。     

页岩气藏微裂缝表观渗透率动态模型研究

为研究页岩气藏开发过程中介质变形和滑脱效应对微裂缝表观渗透率动态变化的影响规律,分析有效应力和多孔介质结构参数等对气体渗流影响机制,采用光滑平板模型,结合分形及气体微观渗流理论,建立了介质变形和滑脱效应耦合作用下的微裂缝表观渗透率动态模型,并对模型进行可靠性验证和参数敏感性分析。研究表明,页岩气藏降压开采过程中受介质变形和滑脱效应“一负一正”耦合影响,微裂缝表观渗透率呈先减小后增大趋势,且临界压力值约为5 MPa;不同有效应力状态下,由于介质变形和滑脱效应耦合机制的差异性,导致表观渗透率变化规律不同,从微观作用机制角度对实验中不同加载条件下页岩应力敏感性的差异做出了理论解释;微裂缝最大开度越小,表观渗透率曲线“凹槽”越深,同时微裂缝孔隙度及开度分形维数越高、迂曲度分形维数越低,表观渗透率值越大。