[學(xué)習(xí)]定量儲(chǔ)層地質(zhì)學(xué)講稿chp4-1n

1、《定量儲(chǔ)層地質(zhì)學(xué)》第四章裂縫性儲(chǔ)層的定量評(píng)價(jià),西南石油學(xué)院2004年2月,羅明高,第一節(jié) 裂縫性儲(chǔ)層的形成,意義①改善儲(chǔ)層 在滲透性低的孔隙性儲(chǔ)層中起改造滲透率的作用，使之成為良好的儲(chǔ)層，從而具有較高的含油飽和度和較低的殘余水飽和度②形成儲(chǔ)層 形成裂縫不僅作為滲流的主要通道，而且作為主要的儲(chǔ)集空間，形成裂縫性油氣藏。一、裂縫的類型概念 可將裂縫定義為是一種喪失結(jié)合力的面。類型 斷層 如果裂縫兩邊的物質(zhì)發(fā)生了位

2、移稱為斷層節(jié)理 而沒有發(fā)生位移時(shí)稱為節(jié)理,第一節(jié) 裂縫性儲(chǔ)層的形成,分類依據(jù) 裂縫的成因、裂縫的幾何性質(zhì)、裂縫的孔隙特征。裂縫的成因力學(xué)成因：張性裂縫和壓扭性裂縫。地質(zhì)成因：構(gòu)造裂縫、地層裂縫（其它的裂縫）裂縫的幾何性質(zhì)幾何形態(tài)：走向縫、傾向縫、垂直縫、水平縫大小特征：微裂縫：100μm或150μm裂縫的孔隙特征充填程度：充填礦物、半充填礦物、無充填。充填礦物性質(zhì)：方解石、白云石、瀝青縫。　　本文所指

3、的裂縫為構(gòu)造縫，包括微裂縫和大裂縫，主要指無充填和半充填裂縫。,第一節(jié) 裂縫性儲(chǔ)層的形成,二、裂縫的形成影響因素主要有兩大類：作用在巖石上的構(gòu)造應(yīng)力的性質(zhì)、大小、方向及邊界條件；其次為巖石本身的性質(zhì)、層厚、成分、顆粒分選、泥質(zhì)含量等。 1.構(gòu)造應(yīng)力的作用,其中σ1>σ2>σ3裂縫的發(fā)生(經(jīng)理論計(jì)算)的方位為45°+ψ/2，ψ為物體的內(nèi)摩擦角,砂巖層的ψ=30°,因此在砂巖中產(chǎn)生的裂縫為一組相

4、交為45°+30°/2=60°的共軛裂縫。如圖所示。裂縫的產(chǎn)狀與主應(yīng)力方向相關(guān)，最大主應(yīng)力為： d2z 1 σ1>E（H──）=E（H──） 　 dx2 R,第一節(jié) 裂縫性儲(chǔ)層的形成,圍壓大小影響,①在低圍壓σ3<35km/cm2時(shí)，產(chǎn)

5、生裂縫為不規(guī)則的②當(dāng)圍壓在某一范圍內(nèi)（該實(shí)驗(yàn)中為35～700km/cm2），產(chǎn)生的裂縫產(chǎn)狀有規(guī)律③當(dāng)圍壓過高時(shí)不產(chǎn)生裂縫。在第②種情況下，如果圍壓比較低，產(chǎn)生單一（組）裂縫；圍壓的增加將產(chǎn)生兩條（組）相交的裂縫系統(tǒng)。,第一節(jié) 裂縫性儲(chǔ)層的形成,2.巖石物理性質(zhì)的影響巖石的物理性質(zhì)直接影響裂縫的發(fā)育程度，脆性的巖石易產(chǎn)生裂縫，塑性巖石不易產(chǎn)生裂縫。根據(jù)實(shí)驗(yàn)室的研究資料表明：白云巖─→石英砂巖─→鈣質(zhì)膠結(jié)砂巖─→灰?guī)r為裂縫產(chǎn)生的

6、遞減序列，定量的圖示如圖（圖4-3）。,第一節(jié) 裂縫性儲(chǔ)層的形成,地層厚度的影響地層厚度的大小也是影響裂縫發(fā)育的重要因素，地層厚度越大,密度越小,但裂縫寬度越大,這從大量的統(tǒng)計(jì)資料中已得到證實(shí)(圖4-4)。,產(chǎn)生裂縫的最小應(yīng)力σ*1 因?yàn)楫?dāng)H越大，需要產(chǎn)生裂縫的應(yīng)力越大。 H σ*1= E ───　 R 式中:

7、σ*1--巖石破裂的最小應(yīng)力 H--地層厚度 E--彈性模量 R--曲率半徑,第一節(jié) 裂縫性儲(chǔ)層的形成,地層組合關(guān)系的影響當(dāng)?shù)貙訛楸訒r(shí)，常因?yàn)閷娱g滑動(dòng)，裂縫發(fā)育少地層為單一厚度時(shí)，裂縫穿層十分明顯，在此情況下，常形成良好的開裂縫。,第一節(jié) 裂縫性儲(chǔ)層的形成,3.溫度壓力圍壓的影響,第二節(jié) 有利于裂縫發(fā)育的條件,一、有利的巖石特征有利的巖石類型應(yīng)該是脆性的巖石通常是膠結(jié)致密的碳酸鹽巖較孔

8、隙度高的砂巖脆性強(qiáng)泥質(zhì)的含量高時(shí)不易產(chǎn)生裂縫在灰?guī)r中含白云石越多，其裂縫密度越大因此較好的巖石類型主要是砂巖中粒度較小的細(xì)砂巖和粉砂巖，而碳酸鹽巖中則主要是泥質(zhì)含量低的亮晶灰?guī)r、白云巖。這些巖石的厚度較薄，但層間不易發(fā)生滑動(dòng)的特征。,第二節(jié) 有利于裂縫發(fā)育的條件,二、有利的構(gòu)造部位1.在褶皺上的有利部位在相同應(yīng)力的作用下，裂縫發(fā)育在脆性巖石中而巖石性質(zhì)相同或相似時(shí)，裂縫發(fā)育在應(yīng)力作用較強(qiáng)的部位。在同一沉積巖層中，比較穩(wěn)定

9、的海相沉積（特別是碳酸鹽巖），其巖石力學(xué)性質(zhì)可視為相同，這時(shí)影響其裂縫發(fā)育的因素，主要為曲率的大小而在陸相巖性巖相變化較大的地層（如陸相、湖泊、碎屑巖沉積中）主要受地層巖石的力學(xué)性質(zhì)的影響。,第二節(jié) 有利于裂縫發(fā)育的條件,二、有利的構(gòu)造部位2.在平面上的裂縫分布與褶皺位置的關(guān)系,①分布在背斜構(gòu)造翼部撓曲的裂縫主要出現(xiàn)在受擠壓力為主的構(gòu)造中，通常發(fā)育在其陡翼,②背斜或向斜的傾沒端的裂縫，主要是壓扭性力形成的背斜傾沒端，也可發(fā)育在擠壓

10、力形成背斜的傾沒端，以上升為主而形成的寬緩短軸背斜穹隆的傾沒端,③通常在有斷裂發(fā)育的脆性較強(qiáng)的巖層中的構(gòu)造軸部發(fā)生裂縫,第二節(jié) 有利于裂縫發(fā)育的條件,3.裂縫的產(chǎn)狀與褶皺位置的關(guān)系　 發(fā)育在褶皺上的裂縫有如下兩種基本的產(chǎn)狀特征：垂直于背斜走向的共軛裂縫（圖4-12）。近于平行于走向的共軛裂縫（圖4-13）。,,第三節(jié) 裂縫發(fā)育特征的描述,一、裂縫大小特征的描述裂縫大小特征的描述，指對(duì)單一裂縫特征的描述，主要包括了裂縫的寬度

11、、裂縫的大小、裂縫的充填性幾個(gè)方面裂縫的寬度 指裂縫壁之間的距離，通常的變化范圍為10～200μm，根據(jù)統(tǒng)計(jì)資料，常見的寬度范圍為10～40μm。裂縫的大小 描述裂縫規(guī)模大小參數(shù)，通常是一個(gè)相對(duì)的概念，相對(duì)于斷開的地層厚度而言來定義。　　a、小裂縫── 裂縫長度小于單個(gè)小層厚度　　b、中等縫── 裂縫長度大于單個(gè)小層厚度，穿過幾個(gè)小層　　c、大裂縫── 裂縫延伸遠(yuǎn)，通常可達(dá)數(shù)十甚至數(shù)百米裂縫的充填性 指裂縫被自生的礦

12、物的充填情況，這對(duì)于儲(chǔ)層的研究是非常重要的，只有那些充填較差的裂縫系統(tǒng)才是良好的儲(chǔ)集空間和滲流通道。通常按裂縫被礦物的充填與否或充填物的多少，將充填性分為全充填、半充填和無充填三種情況。,第三節(jié) 裂縫發(fā)育特征的描述,二、裂縫分布特征的描述裂縫分布特征 指在研究區(qū)內(nèi)多條裂縫間相互關(guān)系特征；包括間距、產(chǎn)狀、組合關(guān)系等，若某區(qū)的裂縫有兩種明顯不同產(chǎn)狀（主要指傾向和走向）則通常稱為分兩組不同產(chǎn)狀的裂縫，根據(jù)裂縫發(fā)育的產(chǎn)狀特征進(jìn)行分組。裂

13、縫發(fā)育的密度，通常引入線密度、面密度和體密度的概念。線密度：指垂直于裂縫面方向上，單位長度巖石的裂縫條數(shù)，用條/米表示。它描述了裂縫發(fā)育的數(shù)量特征，當(dāng)線密度較大時(shí)，表明其裂縫數(shù)量比較多、密集，通常是細(xì)粒、脆性、薄層巖石的裂縫線密度較大（表4-3）。面密度：指垂直于裂縫面的平面上，單位面積內(nèi)裂縫的總長度。它更全面地反映了裂縫的發(fā)育特征，它不僅反映了裂縫的條數(shù)，而且反映了裂縫的延伸長度特征。體密度：指單位巖石體積所含的裂縫的面積之和，

14、它是從三維空間內(nèi)反映了巖石中裂縫的發(fā)育特征。,第三節(jié) 裂縫發(fā)育特征的描述,二、裂縫分布特征的描述,,補(bǔ)充……,第四節(jié) 裂縫預(yù)測(cè),1.基本原理,第四節(jié) 裂縫預(yù)測(cè),2.曲率的確定方法1)剖面法,第四節(jié) 裂縫預(yù)測(cè),2.曲率的確定方法2)平面法（主曲率法） 已知點(diǎn)0、1、2、3、4、5、6、7、8九個(gè)點(diǎn) 的高度，則點(diǎn)0的曲率為：,第四節(jié) 裂縫預(yù)測(cè),2.曲率的確定方法2)平面法（主曲率法）,第四節(jié) 裂縫預(yù)測(cè),2.曲率的確