四川盆地南缘昭通示范区罗布向斜志留系龙马溪组页岩储层裂缝建模

基于岩心分析、成像测井分析和三维地震资料,对四川盆地南缘昭通示范区罗布向斜龙一1亚段和五峰组的多尺度离散裂缝网络建模方法进行了研究。研究结果表明:(1)将蚂蚁体属性中的强响应部分确定性提取成面,可得到大尺度离散裂缝网络模型;用蚂蚁体沿层切片显示的带走向趋势的裂缝参与小尺度离散裂缝网络建模,降低了小尺度裂缝走向模拟的不确定性。(2)罗布向斜龙一1亚段和五峰组裂缝以高角度剪切缝为主,多被方解石充填,裂缝走向为北东—南西向,成像测井解释的裂缝走向与附近地震解释的断层走向一致。(3)大尺度离散裂缝网络模型与钻井的断层位置相符,小尺度裂缝发育部位与钻井液漏失部位吻合,多尺度离散裂缝网络模型可较好地表征罗布向斜龙一1亚段和五峰组的裂缝发育特征。(4)罗布向斜Y12H井应用多尺度离散裂缝网络模型优化压裂方案,压裂缝网复杂度高,试气产量较邻井提高了近41%,优化小尺度裂缝走向后的多尺度离散裂缝网络模型实际应用效果较好。

沧东凹陷孔二段页岩中基于岩心裂缝观测的构造裂缝规模解析

以沧东凹陷孔二段页岩中的构造裂缝为研究对象,重点利用岩心资料,采用岩心观测、数学解析和软件拟合等研究手段,开展裂缝类型识别、构造裂缝规模计算及其影响因素分析等研究工作。根据孔二段页岩岩心上构造裂缝实测数据,采用基于最小二乘法的椭圆拟合方法建立代表性构造裂缝纵剖面和平剖面的椭圆标准方程,获得裂缝椭球中轴和短轴,进而根据三角形相似原理计算裂缝椭球长轴,由此建立代表性构造裂缝的椭球标准方程。岩心上其他构造裂缝规模与代表性构造裂缝规模进行类比计算。结果表明:孔二段页岩中裂缝类型包括构造裂缝和非构造裂缝,其中构造裂缝包括张裂缝和剪裂缝;建立的椭球标准方程反映其规模处于米级别,其水平延伸长度介于0.13~4.55 m,平均值为1.15 m,纵向延伸长度为0.20 m,开度为0.58 mm;而非构造裂缝包括层理缝、层面缝、白云岩化缝和泄水缝。孔二段页岩中构造裂缝规模影响因素包括断层、岩性、层厚和埋深,其中断层控制了构造裂缝的产状,且随着距断层距离的增加,构造裂缝的平均水平延伸长度减小;富含碳酸盐矿物或长英质矿物的页岩岩性脆性强,构造裂缝更容易产生和扩展,因而灰云质页岩中构造裂缝的平均水平延伸长度最大,其次是长英质页岩;当页岩岩性一定时,构造裂缝的平均水平延伸长度随着层厚的增加而增大,两者具有良好的正相关关系;当页岩埋深增大时,围岩压力增大,裂缝难以产生和扩展,构造裂缝的平均水平延伸长度有减小的趋势。

用正演数值计算方法开展双侧向测井对裂缝的响应研究

采用有限元分析软件ANSYS对裂缝的双侧向测井视电阻率与裂缝孔隙度、泥浆电阻率、裂缝倾角和基岩电阻率的关系进行了计算 .在大量正演数据的基础上得出双侧向测井响应反演公式和裂缝孔隙度计算公式 ,提出更为精细的裂缝倾角的弹性划分模型 ,用双侧向视电阻率值近似估算裂缝倾角的方法 ,提高了利用双侧向测井求裂缝产状与裂缝孔隙度 (裂缝宽度 )的精度 .

井旁裂缝的双侧向测井物理模拟及特征分析

为深入认识裂缝性地层的双侧向测井响应特征,指导裂缝识别及裂缝参数表征,基于数值仿真开展了井旁裂缝的缩小比例物理模拟.在物理模拟平台构建的基础上,用不同浓度的氯化钠溶液模拟基岩,用不同宽度的镀锌板来模拟高导裂缝,实现测量过程的可视化.通过实验分析井旁裂缝的规模、发育位置和产状等因素对深、浅侧向电阻率的影响.研究表明:在仪器有效探测范围内,垂直缝延伸长度对深浅侧向电阻率的数值影响较小;裂缝离井壁越远,双侧向电阻率明显增大,但深浅侧向电阻率值的降低幅度不同;随着裂缝倾角增大,深侧向电阻率增大,浅侧向电阻率无明显变化,深浅侧向电阻率从负幅度差向正幅度差过渡,但临界角的观测十分困难,应用双侧向测井判断地层产状时,需特别注意其适用条件.

裂缝地层双侧向测井响应物理模拟研究

为了研究裂缝对双侧向测井响应的影响 ,在实验室建立了一套双侧向测井物理缩比模拟系统。用该系统分别对水平裂缝地层、垂直裂缝地层和斜裂缝地层的双侧向测井响应进行了测量。测量结果表明 ,裂缝对双侧向测井响应是有影响的 ,且随着裂缝倾斜角度的变化而变化。

基于双侧向测井的裂缝开度估算模型比较及改进

常用的基于双侧向测井的裂缝开度模型大多是针对基质物性较差的裂缝性碳酸盐岩地层提出。而裂缝性砂岩地层双侧向测井电流传播路径与裂缝性碳酸盐岩地层存在差别。结合实际资料处理,对常用的Sibbit和罗贞耀裂缝开度模型在砂岩地层中的应用效果进行了考察与分析,并对模型进行了改进。从原理上对裂缝性砂岩地层电流传播路径进行了分析,由基质孔隙与裂缝孔隙并联导电模型入手,提出了更适用于砂岩地层的双孔隙裂缝开度模型。改进后的双孔隙裂缝开度模型适用性更强,提高了双侧向测井资料计算砂岩地层裂缝开度的准确性。

缝-洞型地层缝洞的双侧向测井响应数值模拟

为研究缝-洞型地层的双侧向测井响应特征,建立洞穴和裂缝组合的介质模型,利用三维有限元方法对缝洞的双侧向测井响应进行数值模拟。结果表明,洞穴在一定尺度和范围内影响双侧向测井响应,随着洞穴尺度的增大,双侧向测井视电阻率降低,且深浅侧向视电阻率比值降低,但双侧向测井响应对离开井壁洞穴的较敏感范围不大于一个洞穴半径尺度。缝-洞型地层的双侧向测井响应主要受裂缝影响,低角度缝双侧向测井呈现负差异,而高角度缝双侧向测井为正差异,洞穴的存在不改变双侧向测井响应深浅侧向视电阻率与裂缝倾角的匹配关系。缝-洞型地层的双侧向测井视电导率与裂缝张开度存在线性关系。

古潜山油藏缝洞型储层测井评价技术的应用

某油田古潜山储层主要是隐藻白云岩,发育大量裂缝、溶洞,非均质性较强,物性差,具有低孔低渗的特点,属于典型的碳酸盐岩潜山缝洞型储层。研究区缺少FMI成像测井和地层倾角测井资料,所以本文选择以双侧向为主的常规测井技术来识别缝、洞,充分利用常规测井资料建立了储层参数测井解释模型,进一步计算了工区内近50口井的相关储层参数,从而定量地划分、评价了储层。测井解释结果与实际地质情况基本一致,说明文中应用的测井评价技术,完全适用于该油田古潜山储层的测井识别与评价。

山地页岩气多尺度断裂系统表征及应用——以昭通国家级页岩气示范区紫金坝YS区块为例

虽然近年来以昭通国家级页岩气示范区为代表的山地页岩气勘探开发取得了重要的进展,但区内紫金坝YS区块因受多期次复杂构造运动影响,断裂系统异常复杂,工程实施难度和产能评价效果与相邻已开发区却存在着较大的差异,亟待开展多尺度断裂系统表征研究。为此,通过对三维地震体和蚂蚁追踪体地震属性开展构造精细解释,应用变速时深转换、三维构造建模、自动断层片提取、有限元层拉平、DSA断层古活动性半定量分析和地应力场模拟技术,并结合已有区域构造地质资料和认识以及单井裂缝信息,查明了多尺度断裂系统的几何学、运动学和动力学特征,并对其进行分期、配套与相互有机匹配,同时重新厘定了区域构造演化序列。研究结果表明:(1)该区块裂缝系统发育,存在着大、中、小尺度的断裂系统,0°~90°方位占绝对优势;(2)断层在不同古应力场下的活动性模拟结果表明,断裂系统存在着多期活动的特征;(3)研究区受到至少4期不同方向挤压构造应力场的作用,现今构造应力受岩石力学软弱带走向控制,与远场构造应力存在着较大角度的偏转;(4)各级断层和原始蚂蚁体、方位蚂蚁体异常可以较好指示钻探高风险区。结论认为,该成果及方法对于山地页岩气地震构造解释、三维地质建模(裂缝、属性、地质力学建模等)、钻完井工程预警、异常解释及开发方案优化等都具有借鉴意义。

气藏复杂水侵动态巨量网格精细数值模拟

传统数值模拟研究由于计算机能力的限制,通常要先对精细的地质模型进行粗化,从而导致数模模型与实际地质情况存在较大差异,难以对气藏复杂的水侵动态进行模拟,影响了模拟的准确性。新一代精细数值模拟基于AMG-CPR代数多重网格与约束压力残差预处理技术,结合更高效的并行剖分技术,在网格规模和运算速度上相对于传统数值模拟有了巨大的提升,并使数模模型更加逼近真实的地质实体。通过裂缝地质建模建立了四川盆地磨溪区块龙王庙组气藏7 800万网格数量的双重孔隙介质模型,不进行粗化直接进行新一代精细数值模拟应用研究,其网格数量规模位目前居国内第一。将巨量网格模型在服务器集群上进行上千核的大型并行计算,其计算效率和能力相对于传统数值模拟均有新的突破,以往难以实现的巨量网格模型数值模拟能在2 h完成模拟运算,极大地提高了运算性能。从模拟计算结果来看,相对于传统数值模拟,高精度的双重孔隙介质模型能够对气藏的非均质性有较好的描述,对实际气藏楔形区底水的水窜和边水水侵均能进行较好地模拟。

宏微观双尺度运动裂纹模型面内拉伸下的解析解

研究裂纹动态扩展中宏微观因素相互作用机制与微观裂尖区的钝化效应。平面拉伸状态下,宏观主裂纹以恒定速度运动。通过一个介观约束应力过渡区,将宏观主裂纹与微观裂尖区相连接,由此建立了一个宏微观双尺度运动裂纹模型。应用弹性动力学与复变函数理论,分别在宏观与微观尺度下对该模型进行解析求解,获得了解析解。通过裂纹张开位移从宏观到微观的连续性条件与宏微观应力场协调条件,将两个不同尺度下的解相耦合,获得了计算宏微观损伤区特征长度的显式表达式。研究表明,运动裂纹的宏观应力场仍具有通常的r-1/2的奇异性。由于微观裂尖的钝化,微观应力场奇异性的阶次有所降低,与宏观应力场相比具有弱奇异性。双尺度运动裂纹模型中,可允许裂纹运动速度达到剪切波速,解除了经典运动裂纹理论中裂纹速度不能超过Rayleigh波速的限制。数值结果表明,介观损伤过渡区与裂尖微观损伤区尺寸,及裂纹张开位移等,与裂纹运动速度、材料性质、约束应力比、裂尖钝化角度等因素有关。

致密砂岩储层多尺度裂缝分级建模方法——以红河油田92井区长8储层为例

天然裂缝是致密砂岩储层的重要储集空间和渗流通道,具有明显的多尺度特征,建立多尺度裂缝三维地质模型对提高该类油藏开发效率具有重要的实际意义。但是,目前多尺度裂缝建模方法缺少系统深入的研究,尤其是小尺度裂缝建模约束条件单一,随机性强,可靠性低。因此,本文以红河油田92井区长8储层为例,首先利用野外露头、岩心、测井、地震等资料,将天然裂缝主要分为3种规模类型:大尺度裂缝、中尺度裂缝、小尺度裂缝。在此基础上,提出了多尺度裂缝分级建模思路:(1)用人工地震解释的确定性方法建立大尺度裂缝模型;(2)用蚂蚁体追踪的确定性方法建立中尺度裂缝模型;(3)在建立三维脆性指数模型和地震属性融合体的基础上,利用多元线性回归方法融合岩石脆性指数模型、到断层距离属性体、地震属性融合体建立井间裂缝发育概率体,并以此为软数据约束建立裂缝密度模型,然后在裂缝几何形态和裂缝密度模型的约束下,用基于目标的示性点过程模拟方法建立小尺度裂缝模型。最后,将大尺度裂缝、中尺度裂缝和小尺度裂缝离散网络模型融合成综合离散裂缝网络模型,并通过粗化得到裂缝属性模型。经验证,建立的裂缝模型与地质认识和生产动态数据均吻合较好,为油藏数值模拟提供了地质依据。

过井眼缝洞地层双侧向电阻率测井敏感性因素分析

为了更好地识别和评价碳酸盐缝、洞,建立了碳酸盐岩缝-洞识别室内物理模拟试验装置及双侧向电阻率测井试验方法。通过建立的试验装置,进行了缩小比例的双侧向电阻率测井物理模拟试验,评价了不同尺寸泥浆充填洞穴、不同充填物洞穴、不同充填物程度洞穴对双侧向电阻率测井的影响。结果表明:不同泥浆充填时,深、浅侧向电阻率均随洞穴模型直径的增加而减小,且深、浅侧向电阻率出现正差异,先增大后减小,最后趋于相同;当不同充填物洞穴模型的双侧向电阻率与基岩电阻率相当且异常幅度差较小时,则将洞穴模型判定为碳酸盐岩溶蚀物充填类型;从不同充填物程度对双侧向电阻率测井的影响来看,高填充物的浅侧向电阻率能够较好地反映真实电阻率信息。该研究成果为缝洞储层的双侧向电阻率测井识别与评价提供了有利的方法。

深部破碎地层井壁失稳机理研究进展与攻关对策

深部破碎地层井壁失稳极易诱发卡钻和井眼填埋等事故,威胁安全高效钻井。基于研究进展和存在问题总结阐述了井壁失稳的地层—井眼跨尺度建模与静/动力学模拟研究思路,并提出后续研究着力点:(1)攻关离散—连续耦合建模与数值模拟方法,实现地层—井眼跨尺度建模和井周岩体破碎特征精细表征;(2)明确深部高应力高温与钻井液耦合作用下岩块摩擦系数变化规律,揭示其对破碎井壁应力传递和稳定性影响机制;(3)开展岩石裂缝亚临界扩展机理探索,在分子尺度上阐明岩石裂缝尖端胶结破坏与亚临界扩展力学机制,揭示井壁失稳时间滞后效应;(4)从轨迹延伸和动载荷冲击等方面开展失稳动态演化模拟,揭示钻井工程因素对井壁静/动力学失稳的影响机制;(5)升级井壁失稳大尺寸物理模拟实验设备与方法,结合力链理论探索破碎井壁承压演化机制和掉块/垮塌规律。最后,提出基于地层参数、工程静力学和动力学参数的井壁失稳风险评价框架思路,支撑破碎地层井壁失稳预测与防控。

储集层多尺度裂缝高效数值模拟模型

针对储集层复杂裂缝多尺度特征与现有裂缝数值模拟方法不匹配的问题,建立了多尺度裂缝高效数值模拟三重介质混合模型。模型对多尺度裂缝进行分级处理,对导流能力强、跨度广的大尺度裂缝,采用离散裂缝模型进行显性表征;对导流能力较弱、跨度窄的中尺度和小尺度裂缝,采用传统连续介质模型分别进行双重介质等效和基质增强等效,并提出一套与非结构化网格相适应的形状因子、裂缝孔隙度和渗透率的属性等效方法。基于商业模拟器及矿场实际井资料验证了模型的可靠性。数值模拟结果表明,模型能有效模拟多尺度复杂缝网发育的储集层,与传统连续介质模型和离散裂缝模型相比,模拟效率能大幅提高,同时具有较高的模拟精度。

致密油储层不同尺度、多重介质建模方法研究——以吉木萨尔凹陷芦草沟组上甜点为例

致密油储层历经多重地质作用,储集体类型多样、尺度不一、分布离散、岩性混杂,常规建模不能有效刻画其内部复杂性.针对其发育不同尺度孔隙、复杂天然/人工缝网的特点,本文提出以致密砂岩储层微观孔隙结构表征、天然/人工裂缝的识别与描述技术为基础,集不同尺度孔隙、不同尺度天然/人工裂缝于一体的地质建模方法,即基于压汞资料,将孔隙型基质储层分级,相控随机模拟储层分布模型;以地震资料为主,结合蚂蚁体等技术,人机交互、确定性模拟大-中尺度天然裂缝;以测井解释小尺度、薄片鉴定微尺度天然裂缝为基础,地震参与随机模拟裂缝发育密度体,采用示性点过程法随机模拟小尺度与微尺度天然裂缝;以微地震资料为主,确定性加随机性综合模拟不同尺度人工压裂缝.以新疆吉木萨尔凹陷某油田开发先导试验区芦二段上甜点为例,按上述方法建立致密油藏模型,突出致密油藏特点,为数值模拟提供了高精度的多重介质油藏模拟静态模型.

基于分步算法的裂缝性碳酸盐岩油藏大尺度酸化数值模拟

碳酸盐岩储层非均质性强,基质酸化时常形成酸蚀蚓孔。蚓孔作为优势通道能够有效沟通裂缝系统、增加酸化作用距离。限于计算精度和模型收敛条件,多数学者往往在厘米尺度对裂缝性地层酸化进行小规模研究。但酸化尤其是深部酸化的作用距离通常在米级,油田现场亟需一种适合大尺度地层的高效酸化模拟方法。基于经典的双尺度连续模型,利用离散裂缝网络模型,求解了径向流裂缝性地层蚓孔扩展问题;提出的分步算法可忽略近井已酸化区域的溶蚀扩孔过程,仅需考虑不同酸化阶段对蚓孔产生实际影响的裂缝,并可追踪主蚓孔的生长动态。研究表明,有限的计算域边界将为模拟结果带来较大误差,在酸化区域外设置一定的渗流阻力区,可以有效模拟蚓孔在无限大地层中的生长过程;同时流场分析表明,裂缝周围存在局部控制域,控制域尺寸与裂缝在酸液注入方向上的投影有关,与裂缝位置无关;蚓孔的生长轨迹由控制域覆盖蚓孔尖端的裂缝决定,与其他裂缝无关;入口压力和主蚓孔位置的酸液浓度与注酸时间的对数成线性关系;提出的分步算法具有较高的计算效率,可逐步模拟蚓孔在大尺度、复杂裂缝地层中的生长过程。