三维地震资料在古应力场反演和裂缝预测中的应用——以胜利油田富台潜山为例

针对古构造应力场反演计算中建立“古构造模型”和“约束条件”时所存在的问题,本文提出了应用三维地震资料进行古构造应力场反演的思路和方法,并以富台潜山为例,阐述了如何用三维地震资料来解决古构造应力场研究的“定时”、“定向”和“定量”问题。胜利油田富台潜山研究的实践表明:三维地震资料可以用来较好地解决古构造应力场研究中的“三定”问题,其结果的可靠性总体可以得到保障。因此,据于三维地震资料精细解释而进行的古应力场数值反演是古应力场研究的有效途径,同时也为裂缝的预测提供了基础。     

三维构造应力场数值模拟在含油气盆地构造裂缝分析中应用初探

在三维构造应务场数值模拟的基础上,依据岩石破裂准则、岩石内各点单位体积的形变比能分别进行目标层构造裂缝发育程度与岩石破裂系数、应变能之间定量关系研究、探索三维构造应力场数值模拟在含油气盆地裂缝分析中应用的思路方法。     

断层系的分维及储层裂缝发育带的预测技术

在勘探和开发碳酸盐岩气藏中，如何寻找和划定断裂及缝洞发育带是一重要研究课题。不同强度、不同受力方式的褶皱，它们的断裂及裂缝发育带的分布不同。要加深对复杂的地质构造，特别是控制油气聚集的断层、裂缝带的认识，仅靠现有地震勘探技术是很难实现的，用分形分维原理预测储层裂缝发育带可望有所突破。     

多期构造裂缝发育充填特征及其主控因素——以济阳坳陷平南潜山为例

构造裂缝是下古生界碳酸盐岩储层中最重要的储集空间类型之一。以济阳坳陷平南下古生界潜山为研究对象,利用岩芯观察统计、元素地球化学、矿物学、岩芯常规分析等多种技术方法,分析了构造裂缝发育特征,阐明了构造裂缝发育期次与充填特征以及构造裂缝发育主控因素。研究结果表明:受不同时期、不同性质、不同方向构造应力场控制,研究区下古生界碳酸盐岩中发育形成期次、走向、充填时期、充填程度等具有明显差异的3组构造裂缝,分别为印支期南北向挤压形成的近东西向早期全充填构造裂缝、燕山期北北东—南南西向拉张形成的北西—南东向晚期部分全充填构造裂缝、喜山期北西—南东向拉张形成的北东—南西向晚期部分全充填的构造裂缝。构造裂缝发育程度主要受控于碳酸盐岩岩性、层厚2个内因与距断层距离1个外因等3个因素。     

川东北宣汉-达县地区构造应力场对裂缝的控制

川东北宣汉-达县地区晚白垩世受到南东方向的挤压作用,始新世晚期-渐新世早期受到北东方向的挤压作用,两期构造活动导致宣汉-达县地区下三叠统飞仙关组碳酸盐岩中形成构造裂缝,对油气藏开发产生较大的影响。在考虑岩层与岩层之间相互影响的基础上,结合共轭节理和机械双晶的分析结果,利用三维有限元分析技术,计算宣汉-达县地区飞仙关组古构造应力大小,获得了两期古构造应力场的分布特征。通过岩石破裂阈值的限定,对普光、毛坝区块构造裂缝（张裂缝和剪裂缝）的发育区域进行预测,依据综合破裂率对岩层破裂强度进行评价,为提高裂缝钻遇率,降低勘探开发风险提供了科学的地质依据。      

高土石坝裂缝分析的变形倾度有限元法及其应用

土石坝张拉裂缝一般由坝体的不均匀沉降变形引起,是土石坝破坏的主要诱因和表现形式之一。将基于现场沉降监测资料的传统变形倾度法进行了扩展,通过在有限元计算程序中嵌入变形倾度计算模块,发展了基于有限元变形计算的变形倾度有限元法。该方法简洁实用,方便与常规有限元变形计算相耦合,可作为在工程设计阶段分析和估算土石坝是否会发生表面张拉裂缝的实用方法。应用所发展的变形倾度有限元法,以糯扎渡高心墙堆石坝工程为例,进行了坝体后期变形引起坝体表面发生张拉裂缝的敏感性计算分析,探讨了高土石坝变形倾度的分布规律以及与坝体后期变形的关系,发现对糯扎渡高心墙堆石坝,坝顶后期沉降最大值小于坝高0.39%,可作为防止发生坝顶横向张拉裂缝的控制工况。通过工程实例的计算,说明提出的方法可用于高土石坝的裂缝预测分析。     

岐东构造带第三纪变形分析及其对埕北斜坡应力场变更的指示意义

位于埕北斜坡北缘的岐东构造带是埕宁隆起与岐口凹陷之间相互作用的产物，３－Ｄ地震资料解释及岐口凹陷第三纪以来的沉降特点表明，岐东断裂构造带在第三世细历了三次不同的构造变形，即沙河街组不均匀拱张断陷；东营期初期张扭性变形及晚第三纪离散型走滑变形，据此推断，埕北斜坡在第三纪也经历了相应的应力场变更，斜坡上断裂系统与扣村一羊二庄基底断裂控制下的剪切变形有关，ＮＷＷ向断裂应属于与ＰＤＺ带微角度斜交为“Ｐ”剪     

基于MSC MARC的三维构造应力场数值模拟与裂缝预测——以宝浪油田宝北区块为例

MSC MARC的高度非线性有限元分析能力与强大的二次开发接口为复杂三维地质数值模型的建立与三维构造应力模拟与非线性分析提供了有力工具; 并可以通过二次开放子程序建立复杂的岩石本构与破裂准则。本文基于MSC MARC建立了新疆焉耆盆地宝浪油田宝北区块背斜构造三维有限元模型并进行了构造应力模拟分析和裂缝预测。裂缝预测结果与实际动态资料十分吻合。      

陕甘宁盆地储层裂缝特征及形成的构造应力场分析

根据陕甘宁盆地延河剖面、延长川口油田以及长庆安塞油田的裂缝研究资料，分析了盆地内裂缝的走向、成因类型，提出陕甘宁盆地为稳定盆地，盆地内褶皱和断层相对不发育，但裂缝广泛存在；盆地内的E—W向区域裂缝最发育，主要形成于燕山期；其次为NE向裂缝，为喜山期构造运动的产物；野外露头上的裂缝方位和实际注水动态反映的裂缝方位存在不一致的现象，主要与由裂缝形成期的古构造应力场、现今构造应力场和盆地内砂体的展布方向有关；控制裂缝发育的主要地质因素是沉积相。     

地形及构造应力影响下初始地应力场的3D-FSM反演分析

在分析国内外初始地应力场研究现状的基础上,研究了考虑地形及构造应力影响下,基于3D-FSM间接边界元法的初始地应力场反演分析法,并开发了相应的数值计算系统.利用工程实例说明了分析步骤,并验证了该方法的适应性及精度.     

鄂尔多斯煤盆地西缘古构造应力场演化分析

通过野外节理、断层等构造形变的观测分析,恢复了鄂尔多斯盆地西缘古构造应力场分布特征。自中生代以来,研究区南、北段古构造应力场在不同时期均有所不同:印支期,北段最大主压应力方向为NW-SE向,南段为NE—SW向;燕山期,北段最大主压应力方向为NWW-SEE向,南段为NEE-SWW向;喜马拉雅期,北段主要受拉张应力,方向为NNW-SSE向;南段最大主压应力方向为NNE-SSW向。据研究区所处特殊的大地构造位置以及地球动力学背景,分析了研究区构造应力场演化的主控因素。     

滑脱型潜山成藏研究--以沾化凹陷渤深6潜山为例

渤深6潜山于早第三纪初期与埕东凸起分离,沿边界断层滑脱至渤南洼陷,后期为第三系覆盖,是济阳坳陷中典型的滑脱型潜山.在多期构造运动及古岩溶作用下,潜山中以碳酸盐岩为主的下古生界形成良好的储集空间.渤南洼陷中沙三段烃源岩为潜山提供了充足的油源,潜山内幕发育的断层为油气的运移提供了良好的通道,从而在潜山顶部形成风化壳油藏,而在潜山内幕则形成层状油藏.该潜山油气藏具有埋藏深、破碎严重、含油层系多、单井产能高且不含水的特点.研究渤深6潜山的成藏机制对指导断陷盆地深层滑脱型潜山油气藏的勘探具有指导意义.     

构造应力场三维数值模拟的有限单元法

目前构造应力场的研究主要是基于平面的二维分析,随着油气成藏过程三维模拟的发展,应力场的三维数值模拟显得越来越重要.从三维空间角度出发,分析了应力场的有限元模拟与求解的整个过程.基于不规则六面体单元的角点网格数据模型,对有限元求解法进行了分析与研究并提出计算方法.基于不规则角点网格数据模型的三维构造应力场有限元计算方法是本文的创新点.最后用上述方法对东营凹陷的牛庄-王家岗区域三维应力场进行了实际模拟计算,计算结果相比于其他数据模型更符合实际情况.      

应力奇异问题自适应有限元分析初探

讨论了应力奇异问题的ｈ型自适应分析非收敛性和伪收敛性，并从理论上进行了分析。从工程应用出发，在保证一定计算粘度的前题下，提出了一种避免自适应分析失败的方法。算例验证了其适用性。     

胜利海上埕岛油田下古生界潜山高产因素分析

埕岛油田是我国浅海－极海海域发现的第一个大型整流油气田,四周环凹,油源条件十分优越,全区可划分为西排山,中排山,东排山三个潜山带构造单元,油气运移通道主要是断裂和风化壳不整合面,区域盖层发育良好,储集条件是油气富集高产控制因素,纵向上潜山带储层主要集中在潜山的风化壳;平面上主要沿断层分布,沿断层发育的奥陶系在潜山是本区古生办潜山勘探的最有利目标。     

日本MW9.0级地震同震位移场和应力场的有限元模拟

根据同震位移GPS观测数据, 利用有限元法反演了2011年3月11日本MW9.0级地震的断层滑移模式。在此基础上, 计算了日本MW9.0级地震引起的同震位移场和应力场, 给出了位移和应力的分布, 分析了他们的变化规律并与实测结果进行了对比。计算结果表明: 日本MW9.0级地震的静态断层滑移量最大可达25 m。地震引起断层上盘向东位移, 最大位移在震中附近, 可达24.25 m, 日本东北地区向东位移最大可达6 m。震后地表隆起, 隆起幅度可达5.6 m, 隆起的最高点也在震中附近。日本东北地区东海岸附近有一下沉带, 下沉量可达0.8 m。同震地表位移的计算值与GPS测量结果基本一致。地震引起应力变化, 导致震后应力下降。应力变化是不均匀的, 在震中附近约为9.9 MPa, 在深处可达32 MPa, 在日本东北地区地表应力变化小于4.4 MPa。地震引起的应力变化主要是水平应力, 垂直应力基本不变。     

朝阳沟油田双30-2区扶Ⅰ层裂缝发育区预测研究

通过构造裂缝形成的力学机制分析，应用弹性理论、有限单元法和岩石破坏准则等，对朝阳沟油田双30—2区块扶I层应力裂缝发育区进行预测，旨在判断裂缝性油藏区。结果表明，预测结果与现场钻探取样结果符合较好，从而为该区下一步布井和注水提供了依据。     

梯度结构聚晶金刚石复合片残余热应力的有限元分析

利用Ansys有限元分析软件，对梯度结构聚晶金刚石复合片在制造过程中产生的残余热应力进行了分析，并与传统的双层结构金刚石-硬质合金复合片的残余热应力进行了对比。结果表明，和双层结构复合片相比，梯度结构聚晶金刚石复合片的轴向拉应力由698 MPa降到了283 MPa，径向拉应力由1470 MPa降低到880 MPa，剪应力由653 MPa降到368 MPa，此外还改善了界面处的应力分布，大大提高了界面的结合强度。     

河间潜山地热资源开发方案数值模拟

古潜山地热资源具备岩溶孔隙发育程度高、热储面积厚度大、地热水储量大的优点。冀中坳陷内古潜山分布密集且地热资源丰富, 河间潜山位于冀中坳陷饶阳凹陷中东部, 具有良好的地热地质条件, 开发潜力巨大。本文基于河间潜山及其周缘地区测井资料、岩石热物性并进行了计算, 发现其地温梯度为29.8 ℃/km到44.5 ℃/km之间, 平均值为40.7 ℃/km。大地热流值介于64.8~80.6 mW/m2之间, 平均值为 73.4 mW/m2。通过水热耦合模拟方法模拟选定的地热资源有利区的温度变化, 结果发现河间潜山合理的开采井距为800 m, 合理开采量为60 L/s, 回灌温度为35 ℃, 总可开采量为6.32×1016 J, 单年可开采量为 6.32×1014 J, 可供暖面积为1.22×106 m2, 对于冀中坳陷潜山地热资源的开发利用具有一定的指导意义。     

有限元数值模拟技术在潜山裂缝定量预测中的应用——以珠江口盆地惠州凹陷惠州26构造为例

潜山储层的裂缝发育预测是勘探开发领域一个技术难题。目前多采用地震刻画、地震属性提取、周边钻井资料揭示以及岩芯观察等方法对地下裂缝的分布情况进行预测,但存在不少问题。笔者等通过有限元数值模拟方法对珠江口盆地惠州26构造裂缝发育情况进行预测,并提出预测流程。该方法首先采用断层生长连接分析结合演化史分析建立合适的几何模型和数理模型,通过给定力学参数和边界条件,模拟裂缝主要形成期文昌期、恩平期的古构造应力场,最终通过对张应力和剪应力大小及分布的分析来预测储层构造裂缝的发育程度。模拟结果显示,文昌期裂缝强烈发育区位于F2断层西段和F1断层西段,在惠州26构造处,构造的高部位裂缝发育强度较强,在4井位置裂缝发育较弱,在7井位置发育较好的裂缝。恩平期受应力方向和大小的改变影响,主要的裂缝发育区集中在F2断层下盘惠州26构造高部位。将预测结果与钻井结果进行比较,预测结果和钻探结果较一致,印证了该方法在古潜山裂缝预测中的实用性。有限元数值模拟方法不仅能够恢复构造裂缝形成期构造应力场的分布情况,也可以对储层构造裂缝的分布及发育程度进行预测,为裂缝型潜山油气藏勘探开发提供技术支持。