低渗透砂岩油气储层裂缝及其渗流特征

综合分析了不同地区低渗透砂岩油气储层裂缝的发育规律、渗流特征及其控制因素,发现低渗透砂岩储层裂缝以高角度构造裂缝为主,裂缝的间距一般呈对数正态函数分布,并与岩层厚度呈正线性相关关系。裂缝的发育受岩性、岩层厚度、沉积微相、构造和应力等因素控制。裂缝渗透性受现应力场的影响,通常与现应力场最大主应力方向近平行裂缝的渗透性最好,但其它方向裂缝的渗流作用不容忽视。裂缝提高了低渗透砂岩储层的可动油饱和度,同时又影响井网部署和注水开发效果。     

有效应力对裂缝型低渗透砂岩油藏压力响应的影响

为了研究裂缝孔隙型低渗油藏中流体在双重介质之间的渗流规律及其影响,建立了双重介质间流体窜流的数学模型,并利用拉氏变换数值反演方法给出近似解析解;通过数值计算,研究窜流压力的动态特征,分析储容系数及窜流系数对压力响应的影响;通过压敏试验研究了有效应力对双重介质低渗油藏渗流能力的影响。研究结果表明：储容系数主要决定双重介质之间发生窜流现象的早晚,储容系数越大,发生窜流的时间越晚;储容系数越小,发生窜流的时间越早。窜流系数主要决定双重介质之间发生窜流压力的大小,窜流系数越大,发生窜流的压力越小;窜流系数越小,发生窜流的压力越大。有效应力对裂缝型低渗透油藏的渗流能力影响很大,有效应力的增加能够大大降低裂缝型油藏渗透率和孔隙度,以致降低储层的储容系数和窜流系数,从而影响双重介质间窜流压力的动态特征。因此,在裂缝型低渗透砂岩油藏开采中,保持压力、防止储层伤害是非常重要的。     

低渗透砂岩裂缝孔隙度、渗透率与应力场理论模型研究

低渗透砂岩储集层普遍发育裂缝, 裂缝不仅是重要的流体渗流通道, 而且在油井周围的发育程度直接影响着油井的生产能力.目前裂缝定量化预测方面存在的焦点问题是:缺乏一个有效而合理的力学模型, 裂缝渗透性的求取方法仍处于半定量化, 不具通用性.以史深100块沙三中储集层为目标, 从应力场和裂缝主要参数的关系入手, 以裂缝开度为桥梁, 通过实验和理论推导的方法, 建立了构造应力场和裂缝孔隙度、渗透率之间的定量关系模型.在岩石力学参数测试结果和地质模型建立的基础上, 对目的层裂缝发育时期的古构造应力和现今地应力进行数值模拟, 将结果代入关系模型, 计算研究区裂缝孔隙度和渗透率的空间分布, 进而指导低渗透砂岩油藏的裂缝参数定量预测、产能规划及井网部署.      

低渗透储层微流动机理及应用进展综述

低渗透储层具有孔喉细小、孔隙结构复杂、比表面积大,黏土矿物类型丰富等特点,这些特点致使流体在低渗透储层中流动会产生强烈的微流动效应。微流动效应主要包括稀薄效应和不连续效应、表面优势效应、低雷诺数多流态效应、多尺度多相态效应等,这些特殊效应将影响描述流体流动的微分方程及边界状态。孔隙结构特征、黏土矿物产状、润湿性、岩石矿物荷电性等是低渗透储层微流动的影响因素,通过控制这些因素,可以改变流体在低渗透储层中的流动特征,从而控制油、气、水产量。目前已经形成了界面修饰技术、电化学驱油等采油新技术。以微流动机理为基础,结合孔隙结构特征,找出影响低渗透储层流体流动的主控因素,采用具有针对性的开采技术将成为高效开发低渗透油气资源的有效途径。     

油气田开发阶段的构造地质学研究

针对东部复杂断块油田滚动勘探开发的需要提出的小断层数量与可能分布位置的定量预测及其导流性研究,对油藏渗流系统的评价具有重要作用.油层和储层顶面的微幅度构造研究,对油水运动规律和油田开发高含水期剩余油分布的预测有重要的指导作用.储层中裂缝的分布影响着低渗透油田开发井网的部署及注水开发的效果,对裂缝参数的定量描述与井间预测以及分组裂缝渗透性的综合评价是低渗透油田合理高效开发的关键.古构造应力场控制了储层构造裂缝的形成与分布,现今构造应力场影响着各组裂缝目前的保存状态及其渗透率各向异性,同时还是确定合理注水压力、射孔方案和压裂改造设计的重要依据.     

东濮凹陷三叠系砂岩储层构造裂缝特征及形成期次

根据露头、 岩心、 薄片、 古地磁、 成像测井、 岩石力学实验等资料;对东濮凹陷北部三叠系砂岩储层构造裂缝特征及形成期次进行分析。东濮凹陷三叠系砂岩储层主要发育北北东、 北东和近东西向3组高角度构造裂缝;裂缝走向近于平行或垂直主断层;倾向为北西和南东。二马营组裂缝较为发育;和尚沟组和刘家沟组裂缝相对不发育。储层裂缝为3期;分别为燕山早期的北西向扩张裂缝和北北西、 北西西向剪切裂缝;燕山晚期形成北东向拉张裂缝;喜马拉雅期形成北北东、 北东向拉张裂缝、 北北东向剪切裂缝和东西向扩张裂缝。古、 今构造应力场和岩石力学性质的各向异性分析表明;现今构造应力场最大水平主应力和岩石抗压强度的各向异性均影响燕山早期北西向裂缝的张开度及有效性。储层裂缝表现为两期;分别为燕山晚期的北东向拉张裂缝、 喜马拉雅期的北北东、 北东向拉张裂缝;北北东向剪切裂缝和东西向扩张裂缝。研究结果阐明了东濮凹陷北部三叠系砂岩储层构造裂缝特征及发育规律。     

基于地质力学方法的低渗透砂岩储层构造裂缝预测研究（英文）

目前,研究并搞清构造裂缝的形成时间、位置、产状、规模及分布密度对于低渗透、超低渗透砂岩储层的勘探开发至关重要,但具有很大难度。基于应变能理论建立一套综合地质力学模型以定量预测裂缝参数及分布,如裂缝线密度和体密度等。首先,在岩石力学实验的基础上将脆性储层中由构造应力引起的总能量划分为裂缝表面能、摩擦耗能和残余应变能3种类型,其中前两者即为与裂缝产生相关的能量,并以此为桥梁推导建立应力—应变和裂缝参数之间的关系模型。其次基于地震解释结果建立复杂构造区含断层的古地质模型、岩石力学实验、测井解释,通过动静校正的方法获得砂岩、泥岩的强度参数,从而建立地质力学模型。最终,进行古应力场数值模拟计算裂缝参数三维展布特征,并以实际井点数据进行验证。结果表明地质力学模型法不同于一般的几何分析方法,具有较高的可靠性和适用性,能够预测不同构造运动阶段的裂缝参数分布,并能够进行三维空间显示;裂缝的充填程度不仅影响着裂缝开度,也在很大程度上影响着低渗透砂岩储层的渗流特征,这对于进一步实现现今裂缝开度的定量预测以及储层数值模拟具有重要意义。     

松辽盆地古龙凹陷构造应力场弹-塑性增量法数值模拟

泥岩裂缝油气藏是大庆油田古龙凹陷主要的油气藏类型之一 ,构造裂缝储层在该类油气藏中占有重要地位。老第三纪末及现今的应力释放区是该区泥岩裂缝性储层的主要发育区。构造应力释放区的泥岩储层渗透条件得到改善 ,现今应力场控制着地层压力的分布。采用弹塑性增量的有限元法模拟了古龙地区青山口组地层老第三纪末与现今两期构造应力场。根据区域构造研究结果确定主应力方向 ,以确定应力场的分期。采用晶格位错密度法、水压致裂法及声发射法测定岩石的构造应力值 ,并作为构造应力场模拟的约束条件。由岩石力学试验测定岩石物性参数 (弹性模量和泊松比 ) ,根据区域沉积相带分析建立岩相地质模型。结合钻井及区域地质资料 ,对模拟结果进行分析研究 ,识别出古今四个应力释放区。其中他拉哈、新站两应力释放区的勘探程度高 ,绝大多数钻井资料印证了数值模拟结果的正确性 ;而葡西、杏西高西两应力释放区钻井资料较少 ,应作为潜在的裂缝储层勘探靶区。     

储层构造裂缝定量预测与油气渗流规律研究现状和进展

裂缝型油气藏是21世纪石油增储上产的重要领域之一，但裂缝储层本身的复杂性在一定程度上增加了研究难度。从国内外研究现状来看，尚缺乏一个能全面解决构造裂缝定量预测问题的研究方法，对裂缝型油气藏预测及评价研究仍处于探索阶段。储层裂缝研究主要涉及 3个方面的关键内容，即地下裂缝识别、裂缝空间分布预测和裂缝参数定量表征。构造裂缝发育规律、形态特征以及油气等流体渗流规律主要受控于构造应力场和储层岩石物理性质的非均质性。强调构造应力场与岩石力学属性相互作用的研究方法已成为构造裂缝空间定量预测的主流，固体应力场和流体压力场的联合作用构成流体运移的驱动机制。我国拥有相当数量的裂缝储层的地质储量，进行裂缝型油气藏研究与预测，无论对西部还是东部深层油气藏的勘探突破均有深远意义。系统综述了储层裂缝定量研究和预测方法以及裂缝储层油气渗流规律的研究现状。     

构造应力作用下流体运动的动力学分析——构造流体动力学

本文从流体动力学的基本规律出发,应用渗流力学、岩土力学及弹性力学的理论及方法,推导出了考虑应力状态的可变形介质中流体运动的动力学方程,由该方程可以看出：应力状态是影响流体运动的一个非常重要的因素,它通过３种方式来影响流体的运动,其一是：应力的作用改变介质的渗透性能,从而影响流体运动;其二是：平均正应力的变化速率影响介质的含流体能力,它以源汇项的形式反映在方程中;其三是：应力的作用影响流场的初始状态及边界状态,通过影响定解条件反映在动力学方程中,从而影响运动特征。构造应力场对流体运动的最终影响是这３方面作用     

孔隙水压力对岩石力学参数的影响

多孔多相的岩石介质中,孔隙水压力的变化会引起岩石的变形,其力学参数随之改变,而岩石的力学参数变化反过来会引起渗流场发生改变。本文利用岩石力学参数在其中的作用,推导出孔隙水压力变化时,岩石变形与孔隙度、压缩系数和体积弹性模量间的关系式。通过理论计算与分析表明,在渗流场和变形场的非线性程度不很高,参数关系不是很复杂的情况下,利用岩石力学参数的更新来进行耦合分析的方法,对于近期工程应用行之有效。     

Numerical Modeling of Pore Pressure Influence on Fracture Evolution in Brittle Heterogeneous Rocks

Rock is a heterogeneous geological material. When rock is subjected to internal hydraulic pressure and external mechanical loading, the fluid flow properties will be altered by closing, opening, or other interaction of pre-existing weaknesses or by induced new fractures. Meanwhile, the pore pressure can influence the fracture behavior on both a local and global scale. A finite element model that can consider the coupled effects of seepage, damage and stress field in heterogeneous rock is described. First, two series of numerical tests in relatively homogeneous and heterogeneous rocks were performed to investigate the influence of pore pressure magnitude and gradient on initiation and propagation of tensile fractures. Second, to examine the initiation of hydraulic fractures and their subsequent propagation, a series of numerical simulations of the behavior of two injection holes inside a saturated rock mass are carried out. The rock is subjected to different initial in situ stress ratios and to an internal injection (pore) pressure at the two injection holes. Numerically, simulated results indicate that tensile fracture is strongly influenced by both pore pressure magnitude and pore pressure gradient. In addition, the heterogeneity of rock, the initial in situ stress ratio (K), the distance between two injection holes, and the difference of the pore pressure in the two injection holes all play important roles in the initiation and propagation of hydraulic fractures. At relatively close spacing and when the two principal stresses are of similar magnitude, the proximity of adjacent injection holes can cause fracturing to occur in a direction perpendicular to the maximum principal stress.     

裂隙岩体渗流与应力耦合的试验研究

通过对较大尺寸的裂隙岩体试块进行不同侧压力和加载条件下的渗流试验结果研究，分析了裂隙岩体渗流与应力的耦合机理，得出了不同应力条件下裂隙岩体渗流量与应力成四次方的关系。并且得出并非压应力都引起裂隙岩体的渗流量减小，当裂隙岩体受平行于裂隙面方向的单向压应力时，渗流量随着压应力的增加而增加。     

热液汉体泵吸上浸管流动力学模拟及其预测意义

地球流体相在各种地质过程中的行为和作用,是地球物质科学的核心课题。通过对山西义兴寨脉状金矿热液流体上侵动力学的模拟计算证明,构造泵吸驱动的矿液流动具有有压管流的性质,并探索引入柏努利方程对其流动状态进行描述。论证了地质流体因其性质和所处地质环境的不同,可划分为多孔介质中的渗流和较宽阔裂隙中的管流（流动）两种。赋 于地壳中深部或由岩浆冷却分异形成的成矿流体,在张前性断裂活动中,主要由构造泵吸机制驱使     

热液流体泵吸上侵管流动力学模拟及其预测意义

地球流体相在各种地质过程中的行为和作用 ,是地球物质科学的核心课题。通过对山西义兴寨脉状金矿热液流体上侵动力学的模拟计算证明 ,构造泵吸驱动的矿液流动具有有压管流的性质 ,并探索引入柏努利方程对其流动状态进行描述。论证了地质流体因其性质和所处地质环境的不同 ,可划分为多孔介质中的渗流和较宽阔裂隙中的管流 (流动 )两种。赋存于地壳中深部或由岩浆冷却分异形成的成矿流体 ,在张剪性断裂活动中 ,主要由构造泵吸机制驱使其上侵成矿。热液在相对封闭 (未喷出地表 )的较宽阔的断裂系统中受应力驱动上侵流动 ,其性质接近于流体力学中的有压管流 ,可以用柏努利方程进行描述。推导出了描述热液管流上侵动力学特征的柏努利方程关系式 ,表明热液的流速与所处构造压力差、流体的性质 (温度和密度等 ) ,以及流动通道的结构特征有关。对义兴寨脉状金矿进行的计算结果证明 ,热液上侵流速场的空间变化与金矿化分布格局相吻合 ,流体的高流速地段指示含矿石英脉密集区 ,因此具有成矿预测意义。针对热液管流上侵过程建立的动力学总方程中 ,每一个变量都有明确的地质意义 ,并可以在矿区实际测量 ;绘制的几组理论关系曲线有助于具体分析各种地质和地球化学条件对成矿的控制作用。     

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。     

煤层孔隙与裂隙特征研究进展

煤层孔隙与裂隙发育特征是非常规油气沉积学的重要研究内容,其研究对深入认识煤层流体赋存与传质过程微观机理、优化地质适配性开发工艺具有重要意义。煤层孔隙、裂隙成因类型复杂、尺度分布范围广、非均质性强,其发育特征是煤化作用、变质作用类型、构造演化作用、煤岩物质组成、地下流体等多因素共同作用的结果。煤化作用是其内因,构造应力作用是其主要外因,内外因作用下形成了不同煤阶、不同含煤盆地、不同构造部位煤层孔隙、裂隙发育的现今特征,而成煤物质、沉积环境、盆地埋藏史、热史等具有重要的控制作用。煤层孔隙、裂隙的研究与煤层气高效开发紧密关联,未来研究中将煤层孔隙—裂隙作为具有整体性的解吸—扩散—渗流网络加以认识更具意义,而煤层孔隙—裂隙连通网络控制的渗透率来源和有效性、纳米尺度孔隙—裂隙发育特征与结构关系、孔隙—裂隙与煤层流体之间的界面性质、多尺度孔隙—裂隙结构表征等需要进一步探讨。数字岩石物理表征技术的发展和应用为该领域的研究提供了新方法和新思路。     

四川大梁子富锗铅锌矿床的控矿构造样式及成矿机制研究

大梁子富锗铅锌矿床位于扬子板块西南缘,是四川-云南-贵州(川滇黔)铅锌矿集区大型矿床之一,其矿石储量4.5 Mt,Pb+Zn平均品位10%~12%,矿体主要以筒状、脉状赋存于严格受断裂构造控制的富有机质破碎带“黑色破碎带”中,赋矿围岩为震旦系灯影组的白云岩。矿区断裂十分发育,主要发育NWW向断裂、NW向断裂和NE向断裂。通过详细分析各组断裂的几何学和运动学特征,厘清了成矿前、成矿期和成矿后断裂活动特征及构造动力学特征。成矿前,该矿区受近N-S向挤压应力作用,形成NWW向逆断层;成矿期,受古特提斯洋的俯冲消减和碰撞造山作用,研究区构造应力场转变为NW-SE向挤压应力,形成矿区的NWW向张扭性断层、NW向扭张性断层和NE向逆断层;成矿后,区域构造应力场转变为近EW向,形成NWW向、NW向和NE向的破矿断裂。NWW向断裂是矿区的主控断裂,是流体运移的通道;NW向断裂是NWW向断层的主要配套断裂,是流体混合和矿体就位的空间,NWW向断裂和NW向断裂组成的负花状构造是大梁子富锗铅锌矿床最具特色的控矿构造样式。来自深部的富金属离子的流体与来自寒武系富有机质地层的还原型流体在NWW向断裂和NW向断裂控制的张裂空间的混合,是该床的主要成矿机制。矿区南部和西部类似的构造样式区是下一步找矿的方向。     

作用在岩体裂隙网络中的渗透力分析

从岩体裂隙网络渗流的特点出发, 以单裂隙渗透力分析为基础, 分析了二维及三维情况下岩体裂隙网络渗流对岩体裂隙壁施加的两种作用力: 垂直于裂隙壁使裂隙产生扩容的法向渗透静水压力以及平行于裂隙壁和裂隙水流方向一致的切向动水压力, 推导出二维及三维情况下裂隙单元因这两种作用力而产生的等效结点力, 并应用算例定量分析了岩体裂隙网络渗透静水压力和动水压力共同作用对岩体应力的影响, 结果显示: (a)渗透力作用下裂隙上部岩体压应力减小, 而裂隙下部岩体压应力增大, 最大压应力增大 10 .5 3%; (b)渗透力作用下裂隙岩体拉应力增大, 最大拉应力增大 9.0 9%; (c)裂隙渗透力使岩体剪应力增大, 最大值达 2 3.75 %。     

低温裂隙岩体水-热耦合模型研究及数值分析

裂隙渗流会引起裂隙周围岩体中的温度场变化,在低温岩体中其影响更为明显;此外,裂隙水与周围低温岩石介质发生热交换会引起裂隙中的水冰相变过程发生,而裂隙水冻结将阻碍裂隙渗流,引起裂隙渗流场的变化。因此,低温下的裂隙岩体水-热相互作用是一个强耦合过程。考虑裂隙中的水冰相变过程和渗流作用,建立了低温冻结条件下裂隙岩体水-热耦合模型;以冻结法施工为例,考察了低温冻结过程中裂隙水渗流对裂隙冻结交圈的影响。研究结果表明：由于裂隙渗流的存在,距裂隙较远处岩石先冻结,裂隙冻结所需时间远大于周围岩石;裂隙宽度和裂隙水压力差都会影响冻结交圈时间,裂隙越宽、水压力差越大,裂隙冻结需要时间越长;随着冻结时间的推进,裂隙水渗流速度逐渐降低,当裂隙冻结后裂隙渗流停止。最后通过构建随机裂隙网络模型,利用所建立的水-热耦合模型考察了裂隙网络渗流对冻结交圈的影响,说明了在冻结法施工中考虑裂隙的重要性。