鄂尔多斯盆地北部塔巴庙地区与地层挠曲变形有关的构造裂缝分布定量预测

塔巴庙地区位于鄂尔多斯盆地北部伊陕斜坡构造带上,构造平缓,一般认为不具备裂缝发育条件.然而大量岩心观察、薄片分析、物性测试、测井及试井资料证实,研究区上古生界发育区域性分布的构造裂缝系统和与地层局部挠曲变形有关的局部构造裂缝系统.本文重点介绍与低幅度地层挠曲变形有关的裂缝预测方法,以及主要勘探层裂缝发育部位、发育程度和裂缝系统产状等成果.研究表明,地层挠曲变形主要发生于燕山期构造运动,喜马拉雅期对地层有一定改造作用.构造裂缝对致密储层储集性能作用意义不大,但对储层渗透率的改善作用明显.      

鄂尔多斯盆地北部塔巴庙地区上古生界致密砂岩气藏天然裂缝形成机理浅析

鄂尔多斯盆地北部塔巴庙地区上古生界致密砂岩气藏的低孔、低压、低渗特点给开发带来了相当大的难度.天然裂缝的存在对致密砂岩气藏经济开发意义重大,致密砂岩中裂缝发育层段往往是天然气富集区,天然裂缝能大大改善致密砂岩储层渗透性,研究其发育状况及分布规律对储层压裂改造及水平井开发技术的实施具有积极的指导意义.塔巴庙地区位于鄂尔多斯盆地北部伊陕斜坡构造带上,构造平缓,地层倾角仅1°左右,一般认为不具备裂缝发育条件,然而大量岩心观察、薄片分析、物性测试、测井及试井资料证实,研究区的确不同程度地发育垂直裂缝和高角度裂缝.对裂缝的形态、产状、密度及裂缝分布范围研究后认为,天然裂缝主要是在区域应力、差异压实和异常高流体压力综合作用下形成的,断裂作用不是该区裂缝发育的主导因素.      

鄂尔多斯盆地塔巴庙地区上古生界储层裂缝特征及分布评价

根据塔巴庙地区上古生界地层完钻井的岩心、薄片裂缝观测、测井裂缝解释成果的分析,结合盆地区域构造应力历史、裂缝充填物的稳定同位素特征,对研究区裂缝的成因类型进行确定,分析认为研究上古生界地层中的裂缝为典型的区域性裂缝,具有如下特征:1)岩心上表现为张性的高角度或垂直裂缝,成组出现;2)无论砂岩、泥岩均发育该类裂缝,砂岩比其他岩类相对发育;3)裂缝形成期次与最大燕山期构造活动期一致;4)裂缝产状稳定,走向与燕山期构造主应力方向基本相同;5)裂缝分布不受局部变形所制约。在总结了控制裂缝发育的地质因素后,利用有限元法古构造应力场模拟技术,结合地层特征,对研究区主要层位的区域性裂缝的分布特征进行评价。     

四川盆地碳酸盐岩缝洞系统形成条件

碳酸盐岩缝洞储集层具有总孔隙度低和渗滤能力特高的储渗特性,它和致密岩块分别构成流体的储渗空间和屏障。其气藏圈闭类型特殊,规模大小相差悬殊,形状极不规则,隐蔽性强,分布规律复杂,严格受构造变形、变位形成的裂缝分布规律制约。缝洞系统渗储空间和渗滤屏障的形成经历了沉积、成岩、成岩后生变化(充填与溶蚀)和构造变形等复杂演化过程,聚气缝洞系统的形成主要受喜马拉雅期构造变形和深埋藏岩溶作用制约。构造缝可划分为区域构造缝和局部构造缝两类,后者又分为与褶皱作用和断层作用有关的两个亚类。共划分出十三种构造缝,它们的分布因背斜、断层类型不同,其组合形式与配置关系均有所差异。建立了不同类型背斜及其构造部位的裂缝模式,并用实验室物理模拟再现了其形成机制。裂缝圈闭气藏的成藏模式有原生和次生两种,其保存条件要求有巨厚的盖层作为天然气扩散和渗透的屏障。天然气沿断层的逸散及断层的规模是决定是否存在原生气藏或形成次生气藏抑或使气藏破坏殆尽的重要因素。     

四川盆地碳酸盐岩缝洞系统形成条件

碳酸盐岩缝洞储集层具有总孔隙度低和渗滤能力特高的储渗特性,它和致密岩块分别构成流体的储渗空间和屏障。其气藏圈闭类型特殊,规模大小相差悬殊,形状极不规则,隐蔽性强,分布规律复杂,严格受构造变形、变位形成的裂缝分布规律制约。缝洞系统渗储空间和渗滤屏障的形成经历了沉积、成岩、成岩后生变化(充填与溶蚀)和构造变形等复杂演化过程,聚气缝洞系统的形成主要受喜马拉雅期构造变形和深埋藏岩溶作用制约。构造缝可划分为区域构造缝和局部构造缝两类,后者又分为与褶皱作用和断层作用有关的两个亚类。共划分出十三种构造缝,它们的分布因背斜、断层类型不同,其组合形式与配置关系均有所差异。建立了不同类型背斜及其构造部位的裂缝模式,并用实验室物理模拟再现了其形成机制。裂缝圈闭气藏的成藏模式有原生和次生两种,其保存条件要求有巨厚的盖层作为天然气扩散和渗透的屏障。天然气沿断层的逸散及断层的规模是决定是否存在原生气藏或形成次生气藏抑或使气藏破坏殆尽的重要因素。     

川西坳陷东坡沙溪庙组气藏成藏演化模式

川西坳陷东坡气藏主力产层为沙溪庙组,其圈闭类型以构造-岩性圈闭为主,多为致密砂岩储层,但断层发育,有效改善了储层物性,断砂匹配样式与构造演化对油气成藏过程有重要影响。基于前人已有的认识,通过沙溪庙组气藏成藏动力演化、气水分布特征及生烃期次分析,结合构造演化、成藏幕次等研究,认为沙溪庙组天然气成藏受构造古隆起、断砂配置、储层物性、构造演化影响,形成了“构造控向、断砂控运、储层控藏、演化控调”的成藏演化模式,同中存异,高庙子地区古构造的控制作用更为明显,而中江地区岩性控制作用占主导。沙溪庙组气藏间歇性充注具“燕山期三幕成藏,喜山期调整改造”的成藏特征,多期构造演化和较强的储层非均质性影响了含气饱和度,导致沙溪庙组气藏分布、气藏产能差异大。     

鄂尔多斯盆地北部塔巴庙地区上古生界低压力异常及其与产气性的关系

通过对鄂尔多斯盆地北部塔巴庙地区上古生界地层压力的分布规律、压力历史恢复及其与产气性关系的详细分析,认为上古生界气藏现今属异常低压-常压气藏,各气藏及同一气层的不同区域多为不同的压力系统,气藏横向连通范围有限,与阿尔伯达埃尔姆沃斯地区典型的的深盆气藏有较大的区别;上古生界烃源岩流体压力的演化历史恢复结果及平衡深度法计算证实上古生界泥岩在最大埋深时(早白垩世末)古压力系数达1.46~1.62;现今上古生界储层的异常低压是由历史中的古高压演化而成的,目前塔巴庙地区上古生界为一个高低压相间共存的复杂压力系统;区域压力封盖层——上石盒子组控制了上古生界天然气成藏,目前发现的天然气在纵向上集中分布于下石盒子组、山西组及太原组;上古生界气层压力与气层分布、无阻流量、物性、气藏流体特征有较密切的关系,相对高压力的盒3段、盒2段、太原组为较有利层段,92%的高产气井分布在压力系数大于0.95的区域内,地层压力较低的山1段产气性较差。研究资料显示盒3、2段有明显的富集成藏过程。盒3、2段为下生上储富集型气藏,太2段表现为自生自储近距离聚集型气藏。     

王府断陷断裂特征及其对深层火山岩气藏的控制作用研究

松辽盆地深层火山岩天然气藏勘探获突破进展,表明火山岩成藏条件良好。在火山岩天然气成藏研究方面前人做了很多工作,但对于断层在成藏控制作用方面研究较少。本文以松辽盆地东南部王府断陷为研究对象,利用地震资料进行构造、断裂精细解释,总结了断裂发育特征,并系统分析了断裂体系对成藏的控制作用,认为该区断裂体系是火山岩气藏最为根本和关键的控制因素,具体表现在不同级别、不同期次的断层对油气成藏的控制作用不同。王府西断裂为铲式断裂,是控制洼陷形成的边界大断层。王府1东基底断裂与城深2东基底断裂控制了山东屯与小城子两个二级构造带的形成,还直接控制火山岩储集体的分布。本区火山口大多发育于两条或多条断裂的交汇处,其四周依次发育爆发相、溢流相、火山通道相、火山沉积相,其中最有利的火山岩储集体主要发育于爆发相与溢流相。利用地震技术能够对火山岩储集体进行有效识别。储层研究表明,山东屯构造带火山岩储集体发育,西邻沉积中心与烃源岩构成良好的生储盖组合,是王府断陷深层天然气成藏最为有利的地区。断裂体系对火山口与火山岩相及储集体的分布具有重要的控制作用,对研究区火山岩成藏至关重要。这些认识对类似地区的勘探有一定指导作用。     

苏里格西部上古生界天然气成藏主控因素分析

通过对苏里格西部地区上古生界烃源条件、储盖组合及成藏过程、成藏控制因素分析表明:气水分布受烃源岩厚度、生烃强度、运移动力和通道、异常压力等条件的控制。源储剩余压力差是天然气从烃源岩通过输导通道进入圈闭最主要的动力,砂体-孔隙型、微裂缝等为天然气的运移提供了有利的输导通道,异常压力封闭对整个研究区上古生界的天然气聚集和保存起着重要的作用。     

临兴地区致密砂岩气藏形成机理与成藏模式

本文以鄂尔多斯盆地临兴地区上古生界致密砂岩气成藏机理与成藏模式为研究目标,通过测井资料解释、流体包裹体测定和古流体压力恢复等方法,总结了气藏类型与分布特征,分析了其成藏期次、运移动力和输导体系,阐明了形成机理与成藏模式。研究表明,临兴地区上古生界主要含气层位为太原组、山西组和下石盒子组,气藏分布受生储盖组合、构造部位和储层物性控制。临兴地区上古生界主要有2期成藏,中侏罗世为第1期,天然气以CO2为主、含少量气态烃,储层中流体剩余压力较低,裂缝多未切穿石英颗粒,天然气运移速率较低,汇聚成藏规模小;早白垩世为第2期成藏,天然气以甲烷为主、含少量重烃和液态烃,储层中剩余压力较高,裂缝普遍发育并切穿石英颗粒,与断层结合形成了三维网状输导空间网络,流体运移速率大,运移距离长,汇聚面积大,形成了一系列大型气藏,是临兴地区上古生界最主要的成藏期。靠近紫金山岩体的地层,在晚侏罗世到早白垩世期间遭受高压流体的侵入,形成一个以岩体为中心向外逐渐减弱的成藏作用带。临兴地区致密砂岩天然气成藏模式可总结为:“两期成藏、晚期为主;早期非烃,晚期甲烷;超压为主、浮力次之;孔缝为主、断裂为辅;岩性占优、构造偏少”。     

川西南部须二段低渗透砂岩储层裂缝类型及其形成序列

裂缝是川西坳陷须二段低渗透砂岩天然气藏分布的重要控制因素.利用地表露头、岩心、薄片和成像测井等资料, 对该区裂缝的成因类型、分布特征及其形成序列进行了分析.须二段低渗透砂岩储层主要发育有构造裂缝、成岩裂缝以及与异常高压有关的裂缝等3种裂缝类型, 其中以构造剪切裂缝为主, 主要有近南北向、北东向、近东西向和北西向4组, 它们的发育程度依次由强变弱.但在现今应力场作用下, 北西向裂缝表现为主渗流裂缝.此外, 该区还发育有大量被沥青或碳质充填的裂缝扩张脉群, 结合岩石的声发射等实验结果, 表明该区在白垩纪中晚期曾经经历过异常高压作用, 其最大压力系数可达1.6~2.1, 在新近纪中晚期释放以后的压力系数为1.2~1.3.在中粗粒砂岩中, 还发育大量在构造挤压作用下由于断层的逆冲作用或层间滑动造成的剪切作用有关的近水平剪切裂缝.构造裂缝主要在三叠纪末、白垩纪末和新近纪末—早更新世末形成.      

新场气田须二气藏天然裂缝有效性定量表征方法及应用

天然裂缝是地层中广泛分布的一种地质构造现象,当其在油气开发过程中保持一定有效性时具有重要作用,其有效程度高低是裂缝性油气藏高产富集的关键.本次研究以川西新场气田须二气藏裂缝特征及成因认识为基础,利用气藏各类动静态资料对裂缝张开度、裂缝渗透率、裂缝孔隙度等参数进行解释和评价,明确了不同资料计算获取裂缝参数的物理含义及相互之间的关系,为裂缝有效性评价奠定了基础.文中以井筒附近、地质模型网格单元体内裂缝网络系统作为裂缝有效性定量表征对象,通过裂缝网络系统裂缝参数的分布特征,选取并组合了参数分布的特征变量从而建立了裂缝有效性定量表征指标;基于裂缝有效性定量表征方法和建立的定量表征指标对新场气田须二气藏单井产层段裂缝的有效性及气藏裂缝有效性的纵横变化规律进行了研究和评价,其评价结果与区域构造、应力场分布、井下监测、生产动态具有很好的一致性.本文对油气藏中天然裂缝有效性的认识和定量表征方法为裂缝性油气藏地质建模中裂缝有效参数场的建立和数值模拟工作奠定了基础,为裂缝性油气藏的描述和生产动态研究提供了方向和思路.     

致密砂岩储层裂缝研究进展

裂缝是影响致密砂岩储层高产及稳产的关键。在对国内外该类储层裂缝研究现状系统调研及近期成果全面分析的基础上,深入分析了裂缝的类型及形成机理。分别从地质、测井、地震及实验等方面详细论述了致密砂岩储层裂缝的识别方法;基于野外露头、岩心及薄片观察、构造曲率、常规及特殊测井等方法可以获得储层裂缝密度、张开度、产状、组系及方向等主要特征参数;地质分析、构造曲率估算、纵波各向异性分析、地震相干体及倾角非连续性裂缝检测、构造应力场模拟等是裂缝分布预测的有效技术方法。综合分析认为,目前对国内海相和海陆过渡相煤系地层中的致密砂岩储层裂缝研究相对较少;尚未形成一套针对各类型沉积相及构造演化背景条件下的致密砂岩储层裂缝识别的有效方法及标准参数体系;对致密储层裂缝差异充填机制及微裂缝定量识别与表征缺少系统研究;地震裂缝识别的精度不高。指出各类裂缝研究方法相互结合、裂缝识别标准与参数体系建立、微裂缝研究、裂缝发育程度与主控因素间定量关系分析、提高地震预测裂缝的分辨率、水力缝与天然裂缝及地应力之间的耦合关系研究为致密砂岩储层裂缝研究的未来发展趋势。     

松辽盆地徐家围子断陷火山岩裂缝形成机理

松辽盆地徐家围子断陷是位于松辽盆地北部深层的半地堑型晚侏罗世-早白垩世伸展断陷,火山岩发育。在已有研究成果的基础上,结合野外露头和岩心观测及镜下研究发现：本区火山岩构造裂缝和溶蚀裂缝都比较发育,具有明显的规律性,多数原生缝被后期的构造应力或溶蚀作用改造成次生缝。本区裂缝形成的控制因素较多,主要有应力、构造、岩性和岩相、溶蚀作用、风化淋滤、构造应力场演化等,其中构造应力场演化、岩性和岩相及风化溶蚀作用是控制裂缝形成的主要因素。构造裂缝以高角度的张扭性和张性缝为主,多为半充填和无充填,具有多期、多方向、组合复杂等特点,是晚侏罗世至新近纪各种地质作用相互叠加的结果。构造通过控制不同构造部位的局部应力场分布来控制裂缝发育程度,沿断裂带存在明显的应力集中,形成裂缝发育带,特别在正断层上升盘、断层端部、背斜轴部等应力集中部位容易形成构造裂缝。有效火山岩油气储层为各类原生孔隙与裂缝的有效组合。由于火山喷发多个旋回叠加,加之风化剥蚀及不整合面的存在,造成裂缝在纵向上发育具有旋回性,溶蚀裂缝主要在不整合面附近发育。在平面上,裂缝主要发育在断裂密集区、断裂交汇部位和背形或向形构造发育的地区。本区处于爆发相和溢流相火山岩的发育区,气孔和裂缝最发育,特别是溢流相的流纹岩中,裂缝和气孔均较为发育,是本区的优质储层最发育区,也是天然气富集区。     

低渗储层裂缝发育期次研究

低渗储层中的裂缝是不同时期构造应力场的产物,具有不同的裂缝样式,确定裂缝形成期次对裂缝研究和油气聚集研究具有重要意义。岩心观察法:适用于存在明显切割关系、限制终止和组系关系的裂缝,低渗储层裂缝不发育,组系性差,这种方法通常受限。产状分析法:除分析裂缝的走向外,还需要重视倾向和倾角,并结合区域和局部构造应力场对裂缝进行期次划分。充填物分析法:需结合充填物类型、特征,以及充填物形成时的沉积、构造、油气充注特征,以达到准确划分的目的。声发射方法:可能提供裂缝发育的期次,需要结合区域声发射资料及区域构造演化史,才能准确判断裂缝的具体形成时期。综合运用上述方法,得出渤海湾盆地东营凹陷牛35块沙三中裂缝的发育期次分为4期:沙三中—沙二期、沙一—东营期、东营末期和明化镇期。     

库车坳陷克深气田致密砂岩储层构造裂缝形成序列与分布规律

综合采用岩心、薄片和成像测井等资料,对库车坳陷克深气田白垩系巴什基奇克组构造裂缝的形成序列、分布规律和影响因素进行了研究。结果表明:剪切裂缝和张性裂缝在克深气田均有发育,以直立缝和高角度缝为主,主要形成于近南北向的挤压作用、背斜弯曲拱张作用和异常流体高压作用,微观裂缝切穿胶结物和部分颗粒,早期充填构造裂缝可在后期构造应力和异常流体高压作用下重新裂开成为有效裂缝。克深气田发育3期构造裂缝,其中第3期构造裂缝的形成时间与天然气大量充注期吻合,是工业规模性气藏形成的关键因素。单个断背斜高部位的构造应力低于背斜翼部,因此背斜高部位的构造裂缝线密度相对较低,但背斜弯曲变形使裂缝开度较大,有效性好,单井的无阻流量较高;翼部和断层附近构造裂缝线密度较大,但开度较小,有效性差;构造应力、岩石强度和变形时间的不同造成了构造裂缝特征在各气藏之间具有差异性。储层中部第3砂层组的构造裂缝发育程度中等,充填程度相对较低,并且平面上分布连续,可形成连片分布的储层“甜点”区,应成为克深气田开发中的重点层位。对克深气田构造裂缝起主要贡献作用的为水下分流河道和河口坝微相的粉‒细砂岩。     

九龙山构造须二段致密砂岩储层裂缝特征及成因

裂缝是川西北地区九龙山构造上三叠统须家河组二段致密砂岩天然气藏分布的重要控制因素。利用野外露头、岩心、成像测井和薄片等资料,并结合实验分析,对该区裂缝的成因类型、发育特征、形成期次及其形成机理进行了分析。研究区须二段致密砂岩储层发育有构造裂缝和成岩裂缝两种类型,其中以构造裂缝为主,主要有北东东-南西西向、北北东-南南西向和北西-南东向3组。按照裂缝的倾角,构造裂缝又可分为高角度构造裂缝和低角度构造裂缝。其中,高角度构造剪切裂缝主要是在印支晚期、燕山晚期和喜马拉雅期3期构造作用下形成,形成构造裂缝的力源来自于龙门山以及米仓山-大巴山的水平构造挤压作用、深埋藏造成的异常高压流体压力以及抬升剥蚀造成的应力作用。低角度构造裂缝主要与构造挤压作用下断层的逆冲作用或层间滑动造成的近水平剪切作用有关。     

Simulation of three-dimensional tectonic stress fields and quantitative prediction of tectonic fracture within the Damintun Depression,Liaohe Basin,northeast China

Tectonic fractures are important factors that influence oil and natural gas migration and accumulation within “buried hill” reservoirs. To obtain a quantitative forecast of the development and distribution of reservoir fractures in the Damintun Depression, we analyzed the characteristics of regional structural evolution and paleotectonic stress field setting. A reasonable geological model of the research area was built based on an interpretation of the geological structure, a test for rock mechanics, and experiment on acoustic emission. Thereafter, a three-dimensional paleotectonic stress field during the Yanshan movement was simulated by the finite element method. Rock failure criterion and comprehensive evaluation coefficient of fractures were used to determine the quantitative development of fractures and predict zones that are prone to fracture development. Under an intense Yanshan movement, high stress strength is distributed in the south and northeast parts of the study area, where stress is extremely high. The fracture development zones are mainly controlled by the tectonic stress field and typically located in the same areas as those of high maximum principal and shear stresses. The predicted areas with developed fractures are consistent with the wells with high fracture linear density and in locations with high-producing oil and gas wells.