四川盆地涪陵南地区奥陶系五峰组—志留系龙马溪组页岩古构造应力场及裂缝特征

通过岩石力学实验、声发射实验和地震资料综合解释,利用有限元数值模拟方法,对涪陵南地区奥陶系五峰组—志留系龙马溪组海相页岩古构造应力场进行了数值模拟,并结合岩心实测结果,预测了构造裂缝的发育特征。研究结果表明:①涪陵南地区裂缝主要形成期(燕山晚期)构造应力和裂缝的分布受断层、岩石力学性质和构造应力的影响,断层广泛发育的区域容易出现应力集中,并引起较大的应力梯度。②利用库伦-莫尔破裂准则预测了研究区构造裂缝的发育,同时引入剪切破裂指数R定量表征裂缝发育的强度,其值越大反映裂缝发育程度越高。窄陡断背斜和断层附近裂缝发育,以高角度剪切裂缝为主,而在宽缓向斜部位裂缝发育程度最弱,研究区五峰组—龙马溪组底部硅质页岩应力集中,裂缝最发育。③涪陵南地区海相页岩气保存有利区主要为3个区带:远离大断层的凤来向斜内部,主要构造变形期未遭受大的破坏作用,其位于应力低值区,具有良好的保存条件,为Ⅰ类有利区;白马向斜内部小断层发育,应力值位于中等水平,保存条件中等,为Ⅱ类较有利区;石门—金坪断背斜遭受到强烈改造作用,容易产生大规模剪切裂缝,破坏了保存条件,为Ⅲ类不利区。

深层-超深层致密储层天然裂缝分布特征及发育规律

天然裂缝是深层-超深层致密储层的有效储集空间和主要渗流通道,影响着致密储层油气的运移、富集、单井产能、开发方式及开发效果。通过对近年来致密储层裂缝研究成果总结和文献综述,分析了深层-超深层致密储层天然裂缝分布特征及发育规律。将致密储层天然裂缝分为大尺度裂缝、中尺度裂缝、小尺度裂缝和微尺度裂缝4个级别。不同尺度裂缝分布具有幂律分布的特点,裂缝尺度越大,数量越少;裂缝尺度越小,数量越多。大、中尺度裂缝主要起渗流作用,小尺度裂缝主要起渗流和储集作用,而微尺度裂缝主要起储集作用。在地层埋藏过程中的应力体制演化决定了不同时期天然裂缝的类型、产状及其力学性质;构造应力大小、岩石力学层的力学性质和厚度差异控制了多尺度裂缝的形成分布及其发育程度。构造变形导致不同构造部位的局部应力和应变分布产生差异,增强了裂缝发育的非均质性。逆冲断层通过控制其上盘地层变形控制了“裂缝域”的分布规律;走滑断层的组合样式、活动方式和岩石力学层共同控制了相关裂缝的三维空间展布。裂缝形成演化过程中的开启-闭合规律决定了裂缝的储集空间,记录了裂缝有效性的演化历史。

成岩流体对超深致密砂岩储层构造裂缝充填及溶蚀改造的影响:以塔里木盆地克拉苏油气田为例

塔里木盆地克拉苏油气区是我国“西气东输”的重要气源地,也是我国已建成的最大超深油气田。该区主要目的层组白垩系巴什基奇克组为一套中厚层细中砂岩夹薄层泥岩建造,埋深主要介于6000~8000 m,储层基质孔隙度普遍低于10%,孔喉结构复杂,构造裂缝普遍发育,且有效裂缝网络对该类气藏高产稳产至关重要。同时,深埋高温压条件下,成岩流体沿裂缝快速活动,对储层裂缝有效性产生了差异影响。本文针对井下大量岩心构造裂缝开展CT扫描、主体薄片、阴极发光、激光共聚焦、扫描电镜等实验分析,系统研究了成岩流体在微裂缝尺度、岩心裂缝尺度、圈闭尺度、油气田尺度上对构造裂缝的成岩类型、配置关系、裂缝有效开度及影响分布范围。认为成岩流体对克拉苏油气田白垩系巴什基奇克组构造裂缝有效性的影响主要表现为裂缝面本身及周围储层孔喉的胶结充填及溶蚀作用,主体裂缝(超60%)胶结充填率不足5%,有效开度介于0.2~2 mm,成岩流体沿微裂缝胶结沉淀或溶蚀改造,但仅影响裂缝周围约4 mm~20 m范围,在岩石的差异矿物之间(一般为石英颗粒及长石颗粒)更易发生溶蚀;成岩流体垂向上沿背斜储层中上部50~150 m内的裂缝网络发生胶结、溶蚀作用,整体充填率约为60%~80%,在底水层中裂缝胶结充填率达60%~90%;平面上,成岩流体沿先期沉积水系迹线、顺构造裂缝活动,南北向影响距离为20~40 km,主要为方解石充填与胶结。由于高效沟通的裂缝网络位于目的层中上部,应考虑在中部或中上部地层中钻完井,避开顶部的“基底式胶结”层,在北部区块针对裂缝中的方解石充填物大开度裂缝实施酸化压裂措施,提升储层整体渗流能力。

塔河油田奥陶系走滑断裂体系特征及成因机制

塔河油田奥陶系“断溶体”油藏是塔里木盆地油气勘探开发的重要对象。本文对塔河油田10区西、于奇西、于奇8井三块三维地震资料开展了精细的走滑断裂构造解析,并在此基础上对塔河油田走滑断裂体系的形成演化过程与成因机制有新认识。研究结果表明:(1)除了在塔河油田南部10区西、托普台等区块发育典型的“X”型共轭走滑断裂体系外,首次发现塔河油田北部于奇地区发育非对称式共轭走滑断裂体系,据此划分出塔河油田南、北两大走滑断裂体系,但两者在形成时间、最大主应力方向、动力学来源等方面均存在明显差异;(2)两大走滑断裂体系的形成及演化过程大致分为3个阶段:加里东期中期I幕形成南部NNE、NNW两组走向的“X”型共轭走滑断裂体系,最大主压应力方向为N3°E,主要受到西昆仑洋俯冲消减作用产生的由S向N的挤压应力;加里东期晚期—海西期早期形成北部以近NE走向为主、少量SN走向组成的非对称式共轭走滑断裂体系,最大主压应力方向为N23°E,主要受到南天山洋俯冲消减作用产生的由N向S的挤压应力,海西期晚期继承性活动,主应力方向保持不变;印支期—燕山期两大走滑断裂体系继承性活动,最大主压应力方向为N37°E,主要受到南部古特提斯洋闭合作用产生的由S向N的挤压应力;(3)运用广义剪切活动准则的理论和方法,半定量分析了10区西F1(NNE走向)、F2(NNW走向)两组“X”型共轭走滑断裂在不同时期的性质和活动性:加里东期中期I幕,F1(NNE走向)、F2(NNW走向)两组断裂初始形成,均为剪切作用下的库仑破裂(活动性系数fa=1.0);加里东期晚期—海西期,F2(NNW走向)断裂压扭活动(活动性系数fa=1.1),F1(NNE走向)断裂整体不活动(活动性系数fa=0);印支期—燕山期,F1(NNE走向)断裂发生张扭活动(活动性系数fa=2.1),F2(NNW走向)断裂整体活动较弱(活动性系数fa=0.6)。因此,明确了塔河油田走滑断裂体系的分布、形成演化及不同时期的活动强弱,可以为更好地指导塔河油田下步断溶体油藏的勘探开发部署奠定基础。

川中地区震旦系灯影组碳酸盐岩天然裂缝特征及其对气井产能影响

四川盆地中部地区震旦系灯影组碳酸盐岩是中国深层-超深层油气勘探开发的热点领域,储层中普遍发育不同类型、不同尺度的天然裂缝,对储层渗流规律和气井产能具有重要影响。以川中地区高石梯-磨溪区块灯影组四段(简称灯四段)为例,综合利用岩心、薄片、成像测井、分析测试及试井分析等资料,在明确天然裂缝成因类型和发育特征的基础上,分析控制天然裂缝发育的主要地质因素,并探讨天然裂缝对气井产能的影响。研究结果表明:①高石梯—磨溪地区灯四段碳酸盐岩储层主要发育构造裂缝和成岩裂缝,其中构造裂缝包括剪切裂缝和张性裂缝,成岩裂缝主要为层理缝和缝合线;②构造剪切裂缝为灯四段储层主要裂缝类型,以高角度裂缝为主,裂缝走向主要包括NNW-SSE向、近EW向、NE-SW向和近SN向;③裂缝有效性受控于裂缝形成时间、胶结和溶蚀作用、裂缝产状及现今地应力,NNW-SSE向和近EW向剪切裂缝有效性相对较好;④裂缝发育程度与储层岩性、岩石力学层厚度及断层等密切相关,泥晶云岩中裂缝更为发育,随岩石力学层厚度增加,裂缝密度减小、规模增大,主干走滑断层附近,尤其是断层端部和叠合区域,裂缝发育程度更高;⑤裂缝发育程度和有效性共同决定了气井产能,不同产状、不同规模的有效裂缝相互交织形成裂缝网络,使相对孤立、分散的溶蚀孔洞之间相互连通,可极大改善储层渗流能力,提高气井产能。高石梯—磨溪地区灯四段储层中,NNW-SSE向和近EW向剪切裂缝改善储层渗透性的能力明显高于其他组系裂缝,对提升气井产能贡献较大。

致密低渗透储层多尺度裂缝及其形成地质条件

根据限制致密低渗透砂岩储层天然裂缝扩展的岩石力学层及其界面特征,提出了多尺度裂缝的划分标准,探讨了多尺度裂缝形成的地质条件。根据油藏内天然裂缝规模及其控制界面,将天然裂缝分为大尺度裂缝、中尺度裂缝、小尺度裂缝和微尺度裂缝4级。大尺度裂缝在砂层组内发育,切割夹层,受隔层控制,延伸长度通常为百米级;中尺度裂缝在复合砂体内发育,切割层面,受夹层控制,延伸长度通常为数十米级;小尺度裂缝在单砂体内发育,受层面控制,延伸长度一般为米级至十米级;微尺度裂缝需要借助微观分析手段进行观察和识别,延伸长度一般为厘米级以下。不同尺度裂缝具有幂律分布的特点。裂缝尺度越大,数量越少;裂缝尺度越小,数量越多。多尺度裂缝的形成主要受岩石力学性质差异、岩石力学边界厚度和构造应力的控制。构造应力越大,越容易形成穿层的大尺度裂缝,较大的岩石力学性质差异和较厚的岩石力学边界才能够限制裂缝扩展;构造应力越小,越容易形成小尺度裂缝,较小的岩石力学性质差异和较薄的岩石力学边界就能够限制裂缝扩展。不同尺度裂缝对致密低渗透油藏的作用不同。微尺度裂缝主要起储集空间作用,改善了致密低渗透储层的储渗性能,是致密低渗透油藏稳产的重要因素;小尺度裂缝起储集空间和渗流通道作用,它们是控制致密低渗透储层早期产量高低的关键因素;大、中尺度裂缝主要起渗流作用,它们影响油藏开发中后期的剩余油分布规律。

低渗透油藏注水诱导裂缝特征及形成机理——以鄂尔多斯盆地安塞油田长6油藏为例

以鄂尔多斯盆地安塞油田长6油藏为例,在分析低渗透油藏注水开发动态特征的基础上,阐明了注水诱导裂缝的基本特征并研究其形成机理,最后利用数值模拟技术对该区注水诱导裂缝的主要形成机理进行了模拟。注水诱导裂缝指低渗透油藏在长期的注水开发过程中,当注水压力超过各类裂缝开启压力或地层破裂压力而形成的以水井为中心的高渗透性开启大裂缝或快速水流通道。它是低渗透油藏长期注水开发过程中所表现出的新的开发地质属性和最主要的非均质性,对于长期水驱的低渗透油藏来说具有普遍性和必然性。注水诱导裂缝有3种形成机理,当注水压力过高,超过天然裂缝的开启压力使天然裂缝张开、扩展和延伸,或超过地层破裂压力使地层中不断产生新的破裂,或使注水井周围因射孔、压裂等生产或增产措施所导致的不同类型的人工裂缝张开等均可形成注水诱导裂缝。安塞油田长6油藏普遍发育与现今最大水平主应力方向近一致的以雁列式排列的高角度构造剪切裂缝,当注水压力超过这类裂缝的开启压力并使裂缝张开、延伸扩展并相互连通,是该区注水诱导裂缝的主要形成机理。油藏数值模拟表明,随着注水诱导裂缝规模的不断扩大,注水井井底压力相应的表现出连续的不规则的周期性变化。

致密低渗透砂岩储层多尺度天然裂缝表征方法

本文利用地表露头、岩芯、测井、三维地震和微观分析资料,根据多尺度裂缝的发育特征及不同资料的精度,探讨了多尺度裂缝的表征方法。致密低渗透砂岩储层发育多尺度天然裂缝,根据天然裂缝规模以及限制天然裂缝扩展延伸的岩石力学层界面,将天然裂缝分为大尺度裂缝、中尺度裂缝、小尺度裂缝和微尺度裂缝4级,不同尺度裂缝的发育特征存在较大差异。其中大尺度裂缝主要应用三维地震资料的叠后属性进行检测和表征;中小尺度裂缝在单井上可以应用岩芯、成像测井和常规测井相结合的方法进行表征,在平面上采用基于地质和测井约束的三维地震叠前各向异性分析以及储层地质力学相结合的方法进行综合预测和评价;微尺度裂缝一般应用铸体薄片、普通薄片、扫描电镜和三维CT扫描等微观分析方法进行观察描述,通过主控因素约束的方法进行预测。利用本文提出的多尺度裂缝表征方法实现了对鄂尔多斯盆地西南部致密砂岩储层多尺度裂缝表征,可为其它致密低渗透砂岩储层多尺度裂缝表征提供借鉴。

克拉苏构造带盐下超深层储层的构造改造作用与油气勘探新发现

塔里木盆地克拉苏构造带油气群下白垩统巴什基奇克组埋深超过6000 m,储层基质渗透率低,裂缝普遍发育,构造对储层的改造作用明显,但博孜9井的勘探突破反映出不同区带间构造改造作用差异较大、非均质性极强,重新认识构造对储层的改造作用对于预测超深层储层、指导油气勘探生产具有重要的意义。为此,基于钻井取心、构造平衡恢复、裂缝充填物同位素测年、区块应力数值模拟等资料,结合流体包裹体、声发射古应力、铸体薄片等实验分析方法,从定性分析到定量计算、研究了克拉苏构造带油气群超深层储层的构造改造作用及其差异性。研究结果表明:①北部天山造山带及南部古隆起控制了该构造带储层的沉积格局及差异构造变形,形成巴什基奇克组储层“西薄东厚”的分布特征;②博孜区段古应力最小,构造变形主要为正向挤压、逆冲传播,局部井区为斜向压扭;③大北区段主要为斜向压扭,古应力较小,构造变形为逆冲叠置;克深区段古应力最大,构造变形主要为正向挤压、后缘逆冲抬升、前缘滑脱收缩;④差异构造变形使同一构造带不同构造变形样式的构造减孔量呈现出较大的差别,且控制了不同区段造缝期与成岩胶结的叠加影响、中晚期裂缝网络与油气成藏期的配置关系,加剧了储层的非均质性,是区段间产能差异的基础改造因素;⑤现今构造应力的大小及方向影响裂缝有效性,南部为强挤压应力区,背斜相对高部位裂缝走向与现今应力交角较小,裂缝有效性最好;⑥构造成岩环境决定了构造裂缝充填物的类型,北部区块以淡水—半碱水介质成岩环境为主,裂缝充填物类型为方解石,有利于对储层进行酸化压裂改造。

岩石力学层对构造裂缝间距的控制作用

层状沉积岩中裂缝的间距经常与裂隙化岩层的厚度呈较好的线性关系。为了更好地了解这一线性关系,利用有限元方法模拟了不同裂缝间距指数条件下,两条相邻裂缝之间的应力分布状态,并分析了岩石力学参数(杨氏模量和泊松比)、上覆压力对临界裂缝间距指数的影响。结果显示,当裂缝间距指数从大到小变化时,会出现一个临界值(临界裂缝间距指数),此时垂直于裂缝的正应力就会从张应力变为压应力。这种应力状态的改变阻止了裂缝数量的进一步增长,除非在岩石中存在微裂纹(裂隙)或者异常高压流体。临界裂缝间距指数与裂隙化岩层的平均应变无关,它随着裂隙化岩层与其相邻岩层杨氏模量比值的增加而降低,随着裂隙化岩层泊松比和上覆压力的增加而增加,但是随着相邻岩层泊松比的增加而降低。

四川盆地涪陵地区海相页岩天然裂缝特征及对页岩气的影响

不同类型裂缝对页岩气富集和保存的影响不同,因而在页岩气储层天然裂缝研究时,需要进行分类评价和预测。利用野外露头、岩心、薄片和FMI成像测井资料,对四川盆地涪陵地区五峰组-龙马溪组海相页岩天然裂缝的成因类型、发育特征、主控因素及不同类型天然裂缝对页岩气富集与保存的影响进行了探讨。涪陵地区五峰组-龙马溪组页岩天然裂缝在地质成因上分为构造裂缝、成岩裂缝及异常高压裂缝3种类型,其中构造裂缝包括层内张开裂缝、穿层剪切裂缝及顺层剪切裂缝;成岩裂缝包括页理缝和收缩裂缝。研究区以构造裂缝和页理缝为主,构造裂缝的发育程度受构造、岩石力学层厚度及脆性矿物含量等因素的控制;页理缝主要受页理发育程度、脆性矿物含量、异常流体压力、有机质含量及其热演化程度的控制。不同成因类型的天然裂缝对页岩气影响明显不同,其中层内张开裂缝和页理缝在页岩层内发育,裂缝规模小,为页岩气富集提供良好的储集空间;穿层剪切裂缝和顺层剪切裂缝发育规模大,主要影响页岩气的保存条件;收缩裂缝和异常高压裂缝的发育程度低,有效性差,对页岩气的影响较小。

冀中坳陷深层碳酸盐岩储层天然裂缝发育特征与主控因素

早古生界奥陶系碳酸盐岩储层是冀中坳陷深层油气勘探的重要领域,裂缝是影响该类储层油气富集和单井产能的主要因素之一。为了指导该区的油气勘探部署,根据野外露头、岩心、薄片和成像测井等资料,对奥陶系碳酸盐岩储层天然裂缝的发育特征和裂缝发育的控制因素进行了研究,并结合生产数据资料和勘探成果,探讨了天然裂缝发育的非均质性对油气产量分布差异的影响。研究结果表明:(1)冀中坳陷深层奥陶系碳酸盐岩储层发育构造裂缝、成岩裂缝、溶蚀裂缝和风化裂缝等4种类型,其中构造裂缝是该区天然裂缝的主要类型,走向多为NNE—SSW向,以高角度和垂直裂缝为主,多未充填,开度小于30μm,裂缝线密度介于1.6～3.0条/m,主要为3期形成,不同期次之间相互切割限制;(2)天然裂缝的发育程度主要受岩性、构造和层厚等3个因素控制——白云岩比石灰岩天然裂缝更发育,泥岩裂缝发育程度较差,断层附近和断层上盘天然裂缝更发育,裂缝发育程度与岩层厚度关系密切,随着岩层厚度的增加,层控构造裂缝密度呈幂函数递减;(3)在不同凹陷、不同构造带以及同一构造带的不同构造部位,天然裂缝的非均质性极强,油气产量差异较大。结论认为,该研究成果为该区深层奥陶系碳酸盐岩储层的油气勘探开发提供了地质依据。

断层附近地应力扰动带宽度及其影响因素

在建立正断层模型的基础上,利用三维有限元数值模拟方法研究了断层附近地层中的地应力变化规律。其结果表明,由于断层活动,在断层附近普遍发育应力扰动带;在应力扰动带范围内,地应力方向和大小发生明显的变化,断层中部附近应力值普遍较低,而断层端部的应力值通常异常增大。应力扰动带的分布范围主要受断层规模的控制,与断裂带的岩石力学性质、断层走向、断层面形态和边界应力条件等因素也密切相关。随断层长度和断距逐步增大,应力扰动带的宽度相应增加。断裂带的岩石越破碎,其岩石弹性模量越低,断层对地应力的影响宽度越大。断层走向与区域最大水平主应力方向越接近垂直、断距与断层长度的比值越大,区域内的差应力越大,则扰动带宽度与断层规模的比值也越大。选择渤海湾盆地BZ-X油田进行验证,在建立油田实际三维地质模型基础上,根据边界应力条件,利用三维有限元方法对沙河街组二段的地应力分布进行了数值模拟计算。根据断层周围的地应力变化,确定了应力扰动带的分布范围,断层附近应力扰动带宽度的分布规律与正断层模型分析结果相一致。

塔里木盆地肖尔布拉克剖面走滑断裂带内部结构及控储模式

选取塔里木盆地西北缘肖尔布拉克剖面出露的走滑断裂带为研究对象,通过详细观察描述、取样鉴定、地化分析等研究,刻画出肖尔布拉克剖面走滑断裂带的内部结构,建立了该断裂带的控储模式,为塔里木盆地断溶体目标研究提供了地质模型。结果表明:肖尔布拉克剖面走滑断裂带近垂直切穿中寒武统沙依里克组与阿瓦塔格组,根据两盘地层对接关系判断其为右行走滑。断裂带内部发育由断层核与破碎带组成的"二元结构",其中断层核主要由断层角砾岩带与方解石充填脉组成,角砾岩性与围岩一致,呈棱角-次棱角状,反映近源破碎、垮塌堆积形成。断层角砾岩被方解石胶结充填,方解石晶粒尺寸大小不等,越靠近角砾壁的方解石晶粒越细小,反映多期流体活动与改造形成。断层核内的方解石胶结物δ^(13)C值在-8‰~-2‰,^(87)Sr/^(86)Sr值普遍高于同沉积海水,稀土元素具有Ce明显负异常等特征,反映受到后期大气淡水改造。断层破碎带内裂缝较发育,大部分裂缝半开启或全开启,局部沿裂缝溶蚀形成扩大孔洞,少部分裂缝被方解石胶结充填。基于上述研究,初步建立了该断裂带内部结构的成因演化及控储模式:走滑断裂带初始剪切活动,引起中寒武统碳酸盐岩地层脆性剪切破裂,长期摩擦滑动后形成了无内聚力的角砾岩带及裂缝带,为高孔渗性储集层;大气淡水携带矿物质垂向运移至断裂带深部,在温度、压力改变后发生水-岩相互作用,形成大量方解石脉胶结充填,降低了断裂带早期的孔渗性能,最终形成多期改造后的溶洞-胶结型断裂带结构。

准噶尔盆地南缘侏罗系深层致密砂岩储层裂缝及其有效性

准噶尔盆地南缘侏罗系致密砂岩储层埋深普遍大于4500 m,储层物性差,裂缝是重要的储集空间和主要的渗流通道,影响深层致密砂岩的油气富集分布和产能。通过野外露头观测、岩心、薄片和实验资料,对侏罗系储层裂缝发育特征、控制因素及有效性进行了研究。准噶尔盆地南缘侏罗系储层以发育高角度构造裂缝为主,其次是成岩裂缝和异常高压裂缝。准噶尔盆地南缘构造裂缝的方位主要有NNE-SSW向、NNW-SSE向、NEE-SWW向和NW-SE向,但中段NNW-SSE向裂缝不发育,且由东向西,构造裂缝的发育程度逐渐降低。构造裂缝的形成和分布受应力场、构造、岩性、层厚及储层非均质性等因素的影响,而裂缝的渗流能力则与流体活动、异常高压和现今地应力分布等因素相关。研究区裂缝的有效性较好,有效裂缝比例占85%以上。高压渗流实验结果显示围压增加,裂缝渗透率呈负指数递减。当有效围压小于15 MPa(埋深>1000 m)时,裂缝渗透率随围压的变化快;超过该围压(深度),裂缝渗透率递减缓慢;至最大实验轴压115 MPa(埋深>8000 m),围压为65 MPa时,裂缝的渗透率仍有22.5×10^-3μm^2。表明即使在深层,天然裂缝仍然是有效的储集空间和渗流通道,是改善深层致密储层储渗性能和油气富集高产的重要因素。

湘中坳陷海陆过渡相页岩吸附能力及控制因素

为了研究湘中坳陷二叠系龙潭组和大隆组黑色页岩的吸附能力及其控制因素,开展了全岩矿物含量分析、有机地球化学分析、储层物性分析和等温吸附实验研究。结果表明:①页岩主要为硅质页岩,石英质量分数平均为34.4%,且多为生物成因硅,黏土矿物质量分数平均为24.4%,矿物组分特征与美国Barnett页岩和四川盆地古生界优质海相页岩类似。②页岩中干酪根类型以Ⅱ_2型为主,处于成熟阶段,有机碳质量分数平均为2.63%,有机质孔发育,主要为微孔和中孔。③页岩吸附能力较强,饱和吸附质量体积为0.75～8.60 m^3/t,平均为4.51 m^3/t,具有良好的甲烷吸附能力。④页岩吸附能力主要受控于有机碳含量、氯仿沥青"A"、总烃、石英含量、岩石密度和孔隙结构。其中,有机碳含量对页岩吸附能力的影响最为显著。湘中坳陷海陆过渡相页岩具有较大的勘探潜力。

长宁地区海相页岩天然裂缝发育特征及其对含气性的影响

天然裂缝是页岩储层中重要的储集空间和渗流通道,控制页岩气的富集和保存条件。利用地表露头、岩心、EMI成像测井、薄片和扫描电镜资料,在研究四川盆地长宁地区五峰组—龙马溪组页岩储层天然裂缝发育特征和主控因素的基础上,分析了不同成因类型天然裂缝对页岩含气性的影响。研究区宏观裂缝以构造裂缝和成岩裂缝为主,微裂缝主要为构造微裂缝和粒间缝。构造裂缝的优势方位为北西—南东向、北北东—南南西向、北东东—南西西向和东西向,以中高角度裂缝为主。构造裂缝的发育程度受构造、脆性和岩石力学层厚度3个主要因素控制。与断层距离越近,页岩构造裂缝越发育;褶皱核部的构造裂缝比翼部更发育;页岩脆性矿物质量分数越高,构造裂缝越发育;岩石力学层厚度越小,层内张裂缝的发育程度越高。不同成因类型的天然裂缝对页岩气含气性影响不同,穿层剪切裂缝影响页岩气的保存条件,层内张裂缝和页理缝有利于页岩气的富集,因而需要分类型进行页岩储层天然裂缝的评价和预测。

致密油藏压裂水平井缝网系统评价方法——以准噶尔盆地吉木萨尔地区为例

压裂水平井缝网系统评价是致密油藏高效开发的关键。针对目前缺乏完善的评价方法这一现状,基于动态反演理论建立了一种致密油藏压裂水平井缝网系统评价方法。首先,基于致密油渗流特征和缝网形态,考虑了非均匀缝网和弱补给等复杂因素,推导了其试井数学模型。利用解析方法获得了其井底压力解,并建立了压裂水平井缝网系统评价方法。其次,为验证评价方法的可靠性,以准噶尔盆地吉木萨尔地区为例,开展了实例应用分析。结果表明,复杂缝网水平井流动阶段包括井筒储集效应和表皮效应阶段、裂缝双线性流、裂缝线性流、压裂改造区窜流、压裂受效区线性流和拟稳态流阶段。同时发现,经过压裂改造后,实例井附近形成了主裂缝和压裂改造区,主裂缝半长为135 m,导流能力为118.87×10^-3μm^2;次裂缝网络储容比为6.30%~17.99%,压裂改造区渗透率为100.8×10^-3μm^2。本次研究工作为致密油藏参数反演、压裂评价及动态监测提供了理论基础。

页岩横向各向同性地应力预测模型中弹性参数的确定方法

水力压裂是页岩气开采的重要方式,地应力分布是页岩水力压裂的地质依据。基于横向各向同性模型进行测井地应力计算时需要首先确定C_(11)、C_(33)、C_(44)、C_(66)和C_(13)五个弹性参数,其中C_(11)和C_(13)利用测井资料无法直接获得,需要通过预测模型进行估算。利用四川盆地东南部龙马溪组页岩实测超声波资料,建立了五种弹性参数的预测模型,根据模型中是否应用斯通利波将其分为两类,一类是有斯通利波资料的ANNIE、MANNIE1和MANNIE2模型;另一类为缺少斯通利波资料的MANNIE3和V-reg模型。对比不同模型的预测效果,结果表明:第一类模型中MANNIE1模型确定的弹性参数与实测值偏差小,效果最好;第二类模型中V-reg模型的预测效果优于MANNIE3模型。两类模型相比,缺少斯通利波模型的预测效果稍差,但可以同时预测C_(11)、C_(66)和C_(13),在实际应用过程中具有更大的适用范围。利用V-reg模型确定的弹性参数在焦石坝地区测井地应力计算中进行应用,计算的地应力值与实测值误差小于10%,能够更准确的反映实际地层情况。

徐家围子断陷深层火石岭组致密火山岩储层地应力分布规律研究

徐家围子断陷位于松辽盆地北部,其深层中生代火石岭组为致密火山岩气藏,天然裂缝发育,地应力分布非均质性强。结合诱导裂缝法与井径崩落法进行单井现今地应力方向分析,利用声波测井法计算现今地应力大小的纵向分布。依据火石岭组构造顶底面图、火山岩相组及断层分布特征建立非均质三维地质模型;在动、静态岩石物理参数拟合校正的基础上,结合实验测试及已有研究成果,确定不同岩相组和断层岩石物理参数,建立三维力学模型;利用Ansys有限元数值模拟软件建立火石岭组三维数学模型并进行相关运算获得三维现今地应力分布模型。计算结果表明在火石岭组地层中,水平最大主应力方向主要为东西向,应力值范围在86~110MPa;水平最小主应力方向主要为南北向,应力值范围在67~84 MPa。分析模拟结果可知火山岩相、断层和构造起伏三者对火石岭组现今地应力分布影响较大。其中水平主应力的方向主要受断层和近火山口相分布的影响,而水平主应力的大小则是受三者综合作用。在构造低部位,近火山口相组发育处,断层上盘及断层端部皆为主应力的集中区域。依据现今地应力研究成果可为徐家围子断陷下一步开发井网部署、压裂改造方案和水平井的设计以及注水管理提供重要指导。