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。

强富水区山岭隧道穿越断层破碎带施工技术研究

为降低隧道穿越断层破碎带施工中的涌水突泥风险,该文依托古兜山隧道实体工程,采用“TSP+地质雷达+超前地质钻孔”的地质超前预报技术,探明隧道掌子面前方的地层状况和富水程度,提出富水区隧道穿越断层破碎带施工关键技术。提出隧道洞口明挖法与隧道洞内光面爆破技术及洞内围岩段的双侧壁导坑法、单侧壁导坑法、三台阶七部法的开挖方式;采用S-Ⅴb型隧道衬砌结构型式与全断面帷幕注浆、加强泄水等技术相结合的支护方式,其中的整体承载结构为初期支撑系统和二次模筑衬砌的组合结构。该施工关键技术可有效避免古兜山隧道施工的突水涌泥现象,可指导类似工程的施工。

隧道断层破碎带三维综合超前预报应用研究

隧道内断层破碎带是一种致灾性极高的不良地质体,施工过程中对其精准探测一直都是隧道超前地质预报的重难点。为有效预防因断层破碎带引发的隧道坍塌、突水、涌泥等事故,提出了基于TGP法+瞬变电磁法+地质雷达法的三维综合探测方法,并用于实际隧道工程中,取得了良好的探测效果。结果表明:1)TGP法、瞬变电磁法及地质雷达法优化组合形成的综合超前预报方法,不仅能有效提高探测的准确性,还能获取更全面的地质信息;2)采用三维探测及可视化技术能更直观、准确地展示断层破碎带的发育规模、性质以及与隧道的空间关系,为隧道建设提供更形象的预报成果。

某电动车低温散热器排气管断裂分析

本文以某电动车低温散热器排气管在路试过程中断裂为例进行故障分析,通过对排气管断口电镜分析确定了裂纹性质及断裂初步原因。然后使用故障树分析法(FTA)工具,通过生产过程排查,确定了外力磕碰风险原因;通过对原材料进行红外光谱检测、灰分检测及电镜分析,确定使用了回用料原因;通过对散热器排气管应力模拟分析、轴向强度检测试验,确定了结构不良原因。针对以上原因制定了相应的整改措施,解决了散热器通气管断裂的故障问题。对汽车从业人员在同类尼龙结构在整车上的设计、原材料使用及故障分析工作有一定指导意义。

顺北油田超深断控缝洞型油藏注水开发实践

综合分析顺北油田超深断控缝洞型油藏地质与开发特征,确定了天然能量不足是目前导致顺北1号断裂带弱挥发性油藏产量快速递减及地层原油脱气的主要原因。采用数值模拟方法,明确了注水补能是目前最佳开发方式。研究结果表明:顺北油田超深断控缝洞型油藏注水重力分异作用是主要注水机理,注水能有效恢复地层能量;断裂带拉分段的水驱连通程度和能量平衡能力明显强于挤压段;超深断控缝洞型油藏注水开发具有沿断裂带快速水窜和水驱波及体积小的特征。通过注水,油藏地层压力平均恢复14.78 MPa,区块年递减率从48.6%降低到15.9%,阶段累计增油13.10×10^(4)t,取得了较好的开发效果。

塔里木盆地顺北特深碳酸盐岩储层天然裂缝实验评价及油气意义

塔里木盆地顺北特深碳酸盐岩走滑断控油气藏储量丰富,大型走滑断裂和天然裂缝是油气主要储存空间和流动通道,研究此类储层的天然裂缝发育特征具有重要的意义。以顺北地区5口钻井储层段39块灰岩样品和7块白云岩样品为研究对象,通过对实钻取心样品开展岩相薄片分析、天然裂缝精细描述和脆性实验评价,研究顺北储层天然裂缝发育主控因素和影响规律。顺北地区中、下奥陶统鹰山组和一间房组储层岩性为白云岩和灰岩,岩相包括颗粒灰岩、粒泥灰岩、泥粒灰岩、粘结岩、泥灰岩、硅化灰岩和粉细晶白云岩、中粗晶白云岩;在灰岩样品中,泥灰岩脆性指数和天然裂缝发育密度最高,粘结岩脆性指数和天然裂缝发育密度最低;在白云岩样品中,中粗晶白云岩的脆性指数高于粉细晶白云岩,且样品晶粒越粗,天然裂缝越发育。天然裂缝发育密度与岩石样品脆性指数之间存在明显正相关关系;白云岩的孔渗物性和脆性指数高于灰岩,在相同脆性指数条件下,灰岩的裂缝发育能力更强。因此,灰岩地层中的高脆性段更有可能成为顺北地区的地质甜点区。

人工智能在断裂力学的应用——裂纹识别、诊断及预测

在过去的二十年里,人工智能学者不断开发新的技术及方法应用于解决工程问题。虽然许多学者已经成功应用这些人工智能技术及方法解决工程问题,但是目前还没有相关文献系统地介绍这些技术及方法在断裂力学中的应用与发展。主要介绍了经典断裂力学的发展以及成果,并归纳总结近年来人工智能方法在断裂力学中的应用,将其成果细分为三类,包括失效模式识别,损伤和失效的检测及诊断和断裂参数的表征、反演和预测。详细讨论了人工智能方法在上述三个方面的应用情况。最后分析了这些人工智能方法在断裂力学领域中的优点及不足并提出了未来可能的研究方向。

基于压裂参数优化的套管剪切变形控制研究

非常规储层水力压裂过程中套管剪切变形问题突出,现场缺乏合适的套管变形防控措施。基于对套管剪切变形特征的分析,提出了通过合理设置避射距离防止套管变形的思路,并建立了套管剪切变形防控模型,对最优避射距离进行了优化,分析了射孔参数、泵注参数、地层参数等对最优避射距离的影响。结果表明:1)对于较小尺度的天然断裂,可以通过降低储层改造强度,减小其滑移量;对于较大尺度的天然断裂,需要避免其在水力压裂过程中被激活,活化风险可以利用避射距离进行表征。2)通过压裂参数优化,能够提高储层改造效果并控制套管剪切变形,随簇数及簇间距增加,最优避射距离总体减小;天然裂缝间距越小、长度越大,与井筒夹角越小,最优避射距离越大。3)昭通YS区块长度大于50 m的天然断裂为高风险断裂,建议设置41~82 m的安全避射距离。

基于钻采管材断口图像特征的图像预处理方法研究

分析钻采管材断口宏观图像可以为管材材料的性能及服役行为等许多方面的研究提供重要信息,准确分析钻采管材断口宏观形貌需要对断口宏观图像进行剪切、灰度化、直方图均衡化、去噪、滤波和边缘检测等预处理。图像分块后,通过子块的灰度均值、方差以及方向图识别噪声子块,利用噪声子块邻近的纹理子块沿纹理方向滑动对噪声子块进行修复,实现图像去噪。对去噪后的图像进行Gabor滤波处理、边缘检测等操作。实验结果表明,通过上述预处理方法可以获得较为理想的断口宏观纹理图像,为后续特征提取、断口类型识别等奠定基础。

裂缝性油藏压裂井产能数值模拟模型研究与应用

研究的裂缝性油藏渗流介质包括人工压裂裂缝和天然微裂缝、大裂缝及基质,将大裂缝与基质的物质交换在微裂缝系统中加以描述,建立了含大裂缝的多重介质渗流数学模型,研制了裂缝性油藏压裂后生产动态模拟器,结合塔里木盆地塔河奥陶系裂缝性油藏参数,综合研究了天然裂缝、人工裂缝对压裂后产能的影响。研究表明:天然裂缝渗透率是影响压裂后产能的重要因素之一;人工裂缝的导流能力随生产时间递减对压裂后产量有重大影响。压裂可能导致天然裂缝污染,应采用低伤害压裂液体系,最大限度地减小对天然裂缝的伤害;增加人工裂缝长度可以改善流体沿裂缝向井底的流动性能,但随着压裂液滤失量的增大对天然裂缝的污染会加重、加深,应确定合理的压裂施工规模以获得合理的裂缝长度,避免导致裂缝长度增加而产量下降。裂缝系统连通差、渗透率较低的油藏,实施压裂也难以获得理想的增产效果;含有大裂缝的井压后产量明显高于不含大裂缝的井,但易形成水窜,可导致油井压裂后含水上升较快。

水力压裂缝延伸方向分析及其应用

水力压裂是油井增产通常采用的一种措施.对地层压裂时产生的裂缝形态、走向进行了阐述;根据井孔周围应力集中现象,利用地层破裂机理分析了发育有直劈裂缝的地层压裂时人工裂缝产生条件,定量分析了压裂缝延伸与地层应力状态、天然裂缝走向、施工压力、岩石抗张强度的关系.并在沙南油田梧桐沟组油藏开发生产中,应用该方法来判断人工裂缝和天然裂缝以及预测它们的延伸状况得到了非常好的验证.

基于地质模式约束的致密砂岩储层断缝体地质建模

针对中国东部致密砂岩储层天然裂缝识别难、预测准确度低、空间分布认识不清的问题,综合岩心、测井、地震资料对断层破碎带内部结构进行识别划分,构建了断缝体地质概念模式。在该地质模式的约束下,结合实际定量分析结果,建立裂缝密度与裂缝产状两大约束体对裂缝空间展布进行约束;最终采用分带建模的思路,构建断缝体地质模型;通过与生产动态数据进行拟合以及与测井解释结果对比分析,建模效果更加符合地质规律,模型可信度较高。该方法思路的提出,解决了中国东部断层相关伴生裂缝对储层非均质性与物性的影响认识不清的问题,进一步明确了天然裂缝对储层物性的影响范围与影响程度,为后期井位部署、进行水力压裂设计等提供可靠参考。

鄯善油田地应力、裂缝系统与油田开发

以吐哈鄯善油田为例，分析地应力对低渗透砂岩油田裂缝（包括天然裂缝和人工压裂裂缝）的控制作用，研究地应力对低渗透砂岩油田井网部署和注水开发的影响。认为，古构造应力场与天然裂缝的形成、分布及发育程度有关，现今应力场则不仅影响天然裂缝在地下的赋存状态及有效性，而且控制了人工压裂裂缝的形态和延伸方向。低渗透油田的合理开发，应考虑现今地应力状态下的天然裂缝和人工压裂缝的综合影响，开发时，注水压力应低于地层破裂压力，不应沿天然裂缝方向和最大水平主应力方向部署注采井。

松辽盆地北部深层致密火山岩气藏天然裂缝分布特征及控制因素

天然裂缝系统控制了松辽盆地北部徐家围子断陷深层致密火山岩储层天然气的运移、聚集和成藏。明确致密火山岩储层天然裂缝主控因素是准确预测裂缝分布规律的基础。通过野外露头区裂缝描述、岩心和微观薄片裂缝分析,结合成像测井裂缝解释,对松辽盆地北部深层致密火山岩气藏中天然裂缝的发育特征进行了精细表征,并深入分析了裂缝分布特征及控制因素。研究结果表明,研究区致密火山岩中发育有原生和次生两大裂缝类型,其中次生构造裂缝最为发育,其线密度主要分布在1.0~5.0条/m,平均为2.45条/m。裂缝发育强度主要受岩石类型、岩石力学性质、岩石脆性和构造部位等因素控制。天然裂缝方位复杂多变,是受古构造应力、断层和岩石非均质性(面理)共同作用的结果。

沧东凹陷孔二段页岩压裂套变原因分析及预防对策

在页岩油藏开采中,多级分段压裂技术是增加页岩油水平井产量的关键技术之一。随着页岩油藏的大规模开发,在水平井多级分簇压裂过程中套管损坏问题频繁出现,极大影响了现场施工效率和经济效益。官东页岩油作业7口水平井有4口发现套变问题,对4口套变井进行了综合梳理后发现,该区域套变问题与固井质量和狗腿度等因素相关性较小,与钻遇断层情况联系紧密。其中GY2井区作业的3口穿过同一断层的水平井有2口发生了套变。结合断层激活理论,分析了压裂作业激活断层的相关因素,并对断层长度、压裂施工压力和断层走向等因素进行了敏感性分析。研究结果表明,GY2井区的GY2-1-2H井作业压力较低,钻遇断点过断层边缘和断层走向与最大主应力夹角较小是该井钻遇断点处未发现套变的主要原因。根据研究结果提出了控制套变的方法,为进一步防止套变发生提供了技术指导和参考经验。

文东油田沙河街组三段中亚段油藏裂缝发育规律及其对注水开发的影响

对文东油田古近系沙河街组三段中亚段油藏利用岩心、薄片观察、压力恢复试井研究了天然裂缝的存在。通过凯塞效应、波速各向异性、古地磁、井孔崩落掉块等方法研究了地应力特征。最大水平主应力方向与大断层、天然裂缝走向垂直或近于垂直,人工裂缝方向基本平行于最大水平主应力方向。运用主曲率法定量预测天然裂缝走向,长度和强弱。天然裂缝以构造成因为主,主要形成于古近纪东营组沉积时期。在不同的开发阶段,人工裂缝和天然裂缝对注水开发影响程度不同。针对目前天然裂缝已经基本闭合的事实,在进行注采井网部署时重点考虑人工裂缝对开发的影响。

利用人工智能技术进行裂缝识别研究

利用神经网络(ANN)技术结合模糊逻辑的方法进行井筒周围的裂缝密度分布状况的研究,在裂缝识别过程中以测井资料(中子孔隙度、体积密度、声波时差、深浅侧向电阻率、自然伽马能谱)的综合组合作为ANN网络的输入参数,利用成像测井解释和岩心描述的裂缝密度作为输出参数,应用BP运算法则和作用函数构成训练模型。该方法除了可以进行单井裂缝的识别外,也可对一组井眼数据进行预测,由此可以得到某一研究区内裂缝带的纵向分布特征。

三肇地区扶、杨油层裂缝和地应力分布特征及对注水开发的影响

应用岩心裂缝古地磁定向、X射线反射法、差应变、井壁崩落等方法对大庆外围油田扶、杨油层天然裂缝及古今地应力分布特征进行了研究 ,指出裂缝、地应力发育特征对油田注水开发的影响。

含气流体运移与天然气水合物成藏

含气流体运移是影响天然气水合物成藏的重要因素,包括流体运移方式、运移通道类型、运移效能等。基于全球典型海域天然气水合物勘探研究结果,围绕含气流体运移这一重要因素,系统回顾和总结了底辟构造、断层及裂隙和渗透层对天然气水合物形成与分布的影响。研究结果表明,以对流形式的运移是流体有效的运移方式,有利于烃类气体聚集及水合物成藏。已知水合物富集区内含气流体运移通道都不以单一形式存在,而是多种运移通道共同作用,呈复合型运移通道形式。在通道类型上,底辟构造、断层及裂隙、渗透层等都属于聚集型高通量流体运移通道类型,但这种通道类型与高饱和度、富集型天然气水合物藏并不存在一一对应的关系,其还与运移效能密切相关。因此有必要开展重点区域的流体运移的分析,揭示流体运移通道的展布以及运移规模,以达到更为准确预测和描述水合物藏的目的,并为水合物钻探站位部署提供有力依据。

地震方法识别乌夏断裂带风城组白云质灰岩裂缝

针对准噶尔盆地西北缘白云质灰岩裂缝型储集层,采用了小波尺度积边缘检测、广义希尔伯特变换、曲率分析等裂缝检测方法。经模型试验,以上方法具有较高的横向分辨能力和抗噪能力。3种方法在乌夏断裂带风城组1段进行了应用,通过与区域构造特征及井资料的相关分析,可看出这些方法在研究区应用效果良好。3种方法配套使用,可相互映证和补充,提高检测结果的可靠性。