东濮凹陷沙三段致密砂岩储层裂缝形成机制及对储层物性的影响

为探讨东濮凹陷沙三段储层裂缝的发育特征、形成机制、主控因素及其对储层的影响,综合运用岩心观察、薄片鉴定、扫描电镜、流体包裹体分析等方法对裂缝进行了研究。结果表明:东濮凹陷沙三段储层中发育的裂缝按规模可分为宏观裂缝和微观裂缝两大类,按成因可分为构造缝、超压缝和成岩缝。构造缝走向以NNE向、NE向为主,其形成可分为两期,分别为40～35 Ma沙河街组沉积中后期和25～18 Ma东营组沉积末期。超压缝的形成与膏盐脱水、烃类充注和膏盐层封堵作用有关,形成于33～25 Ma东营组沉积时期。压实作用、溶解作用、收缩作用等成岩作用均可形成微裂缝。裂缝的形成序列为:早期构造缝-压裂缝-溶解缝-超压缝-收缩缝-晚期构造缝-溶解缝-压裂缝;裂缝的发育可以改善储层物性,宏观裂缝主要起渗流作用,微观裂缝既可作为有效的储集空间,又可作为酸性流体流动通道,产生次生孔隙带,提高储层孔隙度。     

渤海西部沙西北斜坡带下古生界潜山储层特征及成藏主控因素

渤海规模性潜山油气发现集中在山头的太古宇变质岩,而下古生界碳酸盐岩发育在斜坡带,已有地质模式难以解释其成藏规律.运用岩心、薄片、地震、成像测井及分析化验等资料,开展了沙西北下古生界储层特征和成藏主控因素研究.结果表明,该区下古生界碳酸盐岩发育“缝-洞”型储层,储集空间受裂缝和岩溶两大因素控制;印支期以来的3期断裂活动形成了连排式构造-地层圈闭;北侧南堡凹陷生烃灶的超压为成藏提供了强劲的充注条件,新生界披覆式泥岩提供了区域性封盖条件,断块上倾端的致密灰岩为油气在斜坡带成藏提供了遮挡条件.由此建立了“古储古堵-超压强注”的斜坡带碳酸盐岩潜山成藏模式,为潜山油气勘探提供了新思路.     

塔里木盆地奥陶系碳酸盐岩潜山古水系研究方法及意义

塔里木盆地奥陶系碳酸盐岩潜山主要存在地表及地下两种古水系。两类古水系与潜山碳酸盐岩岩溶型洞缝储层的发育及分布有着密切关系。地下水系控制着大型溶洞的分布,对后期溶洞垮塌、形成顶部大型垮塌裂缝具有重要作用;地表水系在潜山高部位以侵蚀作用为主,在潜山低部位以侧向、纵向溶蚀作用为主,但都能在河床底部及两侧形成较深的溶蚀,并且在成岩作用过程中,由于后期充填物的差异性压实而形成裂缝。同时这两类古水系在演化过程中,都对潜山裂缝起着扩溶作用,以形成更大的岩溶洞缝体系。在潜山区古水系研究过程中采用了古地貌恢复法、地震属性法、频谱分解法、分方位叠前裂缝预测法等方法。     

山东东营凹陷南坡地区沙四段纯下亚段湖相碳酸盐岩滩坝发育的控制因素探讨*

碳酸盐岩滩坝是断陷湖盆中一种重要的沉积类型。文章通过对古气候、古地貌、古物源、古水深和古盐度等因素对碳酸盐岩滩坝形成与分布控制作用进行研究,总结出了“古气候是基础,古地貌和古物源是条件,古水深是关键,古盐度是保障”是东营凹陷南坡地区沙河街组四段纯下亚段碳酸盐岩滩坝的“五古”控制模式。较干旱的温热适中的古气候条件下蒸发作用较强,有利于湖相碳酸盐岩的形成;水下隆起及其斜坡是碳酸盐岩滩坝沉积的有利场所,较低的碎屑岩物源供给指数为碳酸盐岩的发育提供了良好的环境;3～32m左右的古水深是碳酸盐岩发育的主要深度;古盐度为碳酸盐岩的沉积提供了物质保障,在一定程度上控制了白云岩和石灰岩的分布。采用主因素分析法对碳酸盐岩的控制因素进行了排序,古地貌对碳酸盐岩发育的控制作用最大,其次为古物源和古水深,古盐度的控制作用最小。     

地震资料的高保真融合处理技术在冀东油田南堡地区的应用

三维地震资料的高保真融合处理,可使资料的信噪比得到提高,方位角信息得到增加,构造成像更加清晰准确,从而提高潜山构造碳酸盐岩缝洞体识别精度。对冀东油田南堡3号潜山构造先后两次采集的三维地震资料进行了高保真融合处理。结果表明,在三维融合资料预测得到的裂缝发育相对密度平面上,反映出的裂缝分布规律明显,裂缝方向预测精确,且与测井资料吻合较好。这一方法特别适合叠前方位各向异性的碳酸盐岩裂缝检测。     

断-貌双控渤中26-6油田太古界潜山储层综合预测

渤中26-6油田太古界潜山储层品质受风化程度与裂缝发育共同控制,为实现储层评价与储量动用,形成基于断-貌双控的太古界潜山储层综合预测技术.潜山上覆地层时代关系与沉积厚度决定了潜山风化剥蚀程度,基于此通过古地貌恢复实现储层风化程度平面分区.印支期形成的近东-西向高角度断裂与印支至喜山期长期活动的边界正断层对油田裂缝发育起重要控制作用,基于Radon变换与蚂蚁体技术实现裂缝发育平面预测.以风化程度平面分区为低频,裂缝发育平面预测为高频,利用高阶小波变换技术实现高、低频信息有效融合,综合表征储层品质.基于融合属性将储层划分为I类、II-1类与II-2类,I类储层品质最佳,为东营组地层沉积之前太古界潜山持续出露同时裂缝带发育区域. II-1类储层品质次之,为沙河街组地层沉积之前太古界潜山持续出露同时裂缝带发育区域. II-2类与II-1类储层品质接近,为东营组地层沉积之前太古界潜山持续出露但裂缝带一般发育区域.分类结果与测井及测试资料认识吻合,指导建立了油田储量动用策略,证实基于风化及裂缝发育主控因素开展地震储层预测,并基于属性融合方法实现结果综合的太古界潜山储层技术思路具有实用意义.     

南堡凹陷地层压力演化及成因

压力场分布决定了油气运移的指向和分布状态,地层压力演化成果可为研究区有利成藏区带评价提供科学决策依据。基于钻井测试资料和地震资料,利用盆地模拟技术对南堡凹陷地层压力演化史进行了研究。研究表明,南堡凹陷地层压力演化经历了沙河街组-东营组沉积期(45.5~24.3Ma)及馆陶组沉积期-现今(24.3~0Ma)的一幕半"增压-泄压"旋回,压力演化表现为"积累-停滞-再积累"的总体特征,超压主体位于生烃凹陷,盆地中-东部剩余压力极大值高于西部,且主要赋存于沙河街组及东营组三段。南堡凹陷东营组末构造抬升剥蚀导致在24.8~14.8 Ma超压表现为停滞增长,且不同"增压"旋回沙河街组及东营组超压成因机制各异,第一个"增压"旋回(45.5~24.8 Ma)沙河街组增压幅度远高于东营组,沙河街组超压主要为欠压实及生烃增压双重贡献,东营组超压主要为欠压实成因;第二个"增压"旋回(14.3~0 Ma)沙河街组与东营组增压幅度相近,沙河街组和东营组超压皆为生烃增压成因。     

冀东油田南堡凹陷南堡2号构造带烃源岩地球化学特征与油源对比

南堡凹陷南堡2号构造带主要含油层段为古近系东营组东一段砂岩及奥陶系灰岩。对典型井老堡南1井原油与烃源岩的多项有机化学指标分析表明:南堡2号构造带烃源岩形成的沉积环境为陆相浅湖弱还原环境;东一段与东二段烃源岩表现出未成熟的特征;东三段与沙河街组烃源岩表现出成熟的特征,其生烃深度门限在3100m左右,主力生烃门限为3700m以下的沙河街组。通过油、岩饱和烃色谱-质谱参数综合对比,东营组一段的原油主要来自沙河街组一段的烃源岩,为"下生上储"油气藏;而奥陶系原油主要来自沙三段的烃源岩,为"新生古储"油气藏。      

塔里木盆地巴楚凸起H气田奥陶系裂缝 主控因素及演化序列研究

塔里木盆地巴楚凸起H气田奥陶系储层是低孔低渗裂缝型碳酸盐岩储层,裂缝系统作为储层渗流通道,其空间分布和主要控制因素复杂,具有多期次叠加和演化的特征。文章采用岩心描述、镜下观察、成像解释等手段分析H气田奥陶系碳酸盐岩裂缝发育特征,明确裂缝主要控制因素,建立了裂缝演化序列。结果表明:巴楚凸起H气田奥陶系以剪切缝为主,张性缝次之,张剪缝最少,裂缝发育的主要控制因素为断层、褶皱及岩性等,与断层相关的裂缝主要发育在距断层460 m的范围内;地层变形程度越强,裂缝越发育;裂缝发育程度还受岩性的控制,灰岩的粒径或晶粒越大,构造裂缝越发育。根据已有碳氧同位素测试研究成果,并结合岩心观察发现:H气田奥陶系构造裂缝至少经历了三期演化活动,分别为加里东运动中期少量低角度北东东向和北北西向剪切缝发育期,海西运动晚期中-高角度北西西向张性缝和北东东向、北西向张剪缝以及南北向、北东向中-高角度剪切缝发育期,喜马拉雅运动早期大量高角度北东东向、北北东向剪切缝发育期,主要造缝期为喜马拉雅运动早期。      

利用FMI资料分析塔河油田南部中—下奥陶统储层构造应力场

钻探结果表明,塔河油田南部地区上奥陶统覆盖区中—下奥陶统碳酸盐岩储层发育与分布明显地受断裂和裂缝控制。裂缝主要为构造开启缝,其次为钻井诱导缝,裂缝走向具有明显方向性,其形成与古构造应力场关系密切。利用大量中—下奥陶统钻井FMI资料进行裂缝识别、成因分类和走向统计分析,认为钻井诱导缝受现今构造应力场控制,构造开启缝主要受古构造应力场控制,裂缝走向与最大主应力方向一致。塔河油田南部地区诱导缝优势走向为北东向,现今最大主应力方向为北东向;构造开启缝优势走向主要有北北东向和北东东向两组,北北东向裂缝中可见充填缝,反映北北东向裂缝形成时间早于北东东向,其分别与加里东中期和海西早期的古构造应力场最大主应力方向相一致。     

V形切槽巴西圆盘法测定岩石断裂韧度KIC的实验研究

采用国际岩石力学学会岩石断裂韧度建议测试方法(ISRM)[1]提出的V形切槽巴西圆盘试样(CCNBD),测试了一种泥质砂岩的I型断裂韧度值,给出了一套试样切割制备方案,从试验现象角度分析了该泥质砂岩的断裂力学特性,讨论了该试样类型的有效尺寸和断裂机制,并指出了该方法的特点和优劣性,得出如下结论：（1）该类岩石试样测得的I型断裂韧度值对CCNBD试样直径尺寸变化具有较大的敏感性,并且直径大于ISRM建议方法中最小有效直径（75 mm）的试样测试结果更为稳定;（2）CCNBD试样断裂机制表现为以拉张应力（间接拉伸）作用为主,兼有一定的韧带面内剪切作用的应力状态下I型裂纹扩展模式;（3）V形切槽巴西圆盘方法具有试样加工工艺简单、能承受较大临界载荷、测试的I型断裂韧度值较稳定等优点,但其没有考虑断裂过程区(FPZ)的非线性问题,建议对该方法进行非线性修正图解方案研究,以达到更准确测定岩石断裂韧度的目的。     

Mixed mode fracture analysis of semi-circular bend (SCB) specimen: A numerical study based on extended finite element method

Previous studies are mainly concentrated on the use of the semi-circular bend (SCB) specimen for determining the entire mixed-mode I-II fracture toughness of rock, while less attention has been paid to its mixed-mode fracture process. In this situation, this study investigated mixed-mode fracture behavior of the SCB specimen using the extended finite element method (X-FEM). The crack growth trajectory, crack initiation angle and onset of fracture were discussed in detail. This paper is expected to provide a better understanding of mixed-mode fracture process of the SCB specimen occurring during fracture initiation and propagation.     

爆炸气体驱动下岩体破裂的有限元-离散元模拟

在原有有限元/离散元（FEM/DEM）耦合分析方法中,实现了一种新的爆破计算模型。该模型考虑了在爆生气体的作用下,随着裂隙的扩展,气体占据的体积不断增大,气体压力逐渐减小这一问题。同时考虑了气体嵌入与爆腔联通的裂隙对裂隙的作用力。克服了原有FEM/DEM方法中的爆破模型仅仅将压力施加于爆腔四周的岩壁上,无法考虑爆生气体嵌入生成的裂隙对裂隙的作用。提出了一种新颖的贯通裂隙网络形成的递归搜索算法,只需通过编写一个简单的递归函数,即可实现复杂裂隙网络的搜索,采用一种简洁的方法完成了对复杂问题的处理。最后通过一个爆破算例,结果表明FEM/DEM方法可以对爆炸过程中应力波的传播及岩体中裂纹的萌生、扩展进行全程捕捉,展现了该方法用于爆破模拟的潜力。     

T应力对岩石裂纹扩展路径及起裂强度的影响研究

经典断裂判据在分析岩石起裂角度及强度时,往往只选择裂尖应力场展开式中的r1/2奇异应力项,而将高阶的O(r1/2)项以及非奇异应力项（T应力）忽略,造成理论预测并不能完全吻合实际的试验结果。在充分考虑非奇异应力项对裂纹扩展影响作用的基础上,利用最大周向应力判据重新研究了岩石类材料脆性破坏的I、II及I-II复合型裂纹扩展。研究结果表明：（1）纯I型裂纹状态下,T应力为负时（压缩）,裂纹的扩展是稳定的;而当T 应力为正时（拉伸）,只有当 ,裂纹才沿着裂纹方向扩展（经典断裂判据所预测的方向）,而其他情况下裂纹的扩展将发生偏转;（2）纯II型裂纹时,不仅沿着裂纹方向的T应力影响起裂角度及强度,垂直裂纹面上的N应力也同样具有重要的影响作用;（3）对I-II型裂纹而言,修正后的最大周向应力准则与试验结果吻合良好,且正的T应力增大开裂角,而负的T应力降低开裂角。通过控制T应力的大小,可以对裂纹扩展方向加以控制,从而使得裂纹扩展偏离最危险的方向,最大地限度阻止或延缓结构整体断裂的发生。     

Morphological aspects of crack growth in rock materials with various flaws

Crack evolution is initiated by the occurrence of tensile wing cracks and is then further promoted due to the crack coalescence caused by the extension of a central tensile crack segment between two relatively adjacent flaws. To understand such progressive failures in rock, a parallelized peridynamics coupled with a finite element method is utilized. Through this method, the initiation position of tensile wing cracks is observed with respect to varying inclination angles of a flaw, and then its corresponding shifting mechanism is investigated. In addition, the phenomenon of the position shifting being sensitive to various flaw shapes is discussed. Moreover, it is observed that the inclination angle of a central flaw affects the initiation position of other flaws; therefore, the initiation positions of tensile wing crack emanating from other neighboring flaws are analyzed with their angles. Following tensile wing cracks, a central tensile crack segment occurs in the bridging region between a central flaw and other neighboring flaws; the developmental patterns caused by the crack segment are discussed as well. Finally, the role a central tensile crack segment plays in the formation of crack coalescence and specimen failure is investigated in detail. The numerical results in this paper demonstrate good fidelity with established physical test results and complement them, thereby expanding the understanding of fracturing morphology in rock specimens with various flaws.     

惠民凹陷临邑断裂沙四、沙三段活动规律及对油气成藏的控制

研究了临邑断裂断层不同走向段的生长指数和断层落差,分析沙四、沙三段各沉积亚段地层沉积特征,研究发现断层的幕式活动控制了地层沉积和空间展布,沉降中心沿断裂带自西向东迁移;深入剖析断面发育特征与断层两盘岩性对置关系,探讨了临邑断裂带的油气运移轨迹及勘探潜力区带。     

Estimation of 2-D and 3-D Fracture Densities from 1-D Data - Experimental and Field Results

2-D and 3-D densities of fractures are commonly used in mining safety design, natural gas and oil production in fractured reservoirs, and the characterization of subsurface flow and transportation systems in fractured rocks. However, many field data sets are collected in 1-D frequency (f) (e.g., scanlines and borehole data). We have developed an ARC/ INFO-based technology to calculate fracture frequency and densities for a given fracture network. A series of numerical simulations are performed in order to determine the optimal orientation of a scanline, along which the maximum fracture frequency of a fracture network can be obtained. We calculated the frequency (f) and densities (both D1 and D2) of 36 natural fracture trace maps, and investigated the statistical relationship between fracture frequency and fracture density D1, i.e. D1=1.340f+ 0.034. We derived analytical solutions for converting dimensional density (D1) to non-dimensional densities (D2 and D3) assuming that fracture length distribution f     

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.      

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