渤南五区沙三段低渗透储层裂缝分布预测

摘要

本文在对岩心裂缝观测、地震测井资料分析的基础上，获得裂缝的原始数据，以有限元数值模拟法，模拟古今地应力；以裂缝在古应力场中产生，在现今应力场中接受改造为思路，结合地应力与裂缝参数的定量关系，计算了渤南五区的裂缝分布情况。 通过对渤南五区的岩心和薄片裂缝观测，发现渤南五区主要发育直立和高角度的张裂缝，发育少量的剪裂缝，而且宏观裂缝发育规模和密集程度均较小，微观裂缝较为发育；结合岩心测量和古地磁法，确定了渤南五区裂缝优势走向为NE-SW向，发育少量的NNW-SSE向裂缝。结合前人研究和断层速率分析，认为沙一期为渤南五区裂缝形成的主要时期。裂缝的渗滤性能较差，约有53%的裂缝全充填，约27%的裂缝为半充填-全充填或半充填；充填物大多数为泥质，约占54%，钙质其次，约占23%。 利用差应变实验和声发射实验确定了现今地应力的大小，利用压裂缝监测资料和声波测井资料确定了现今地应力的方向。结合井位分布图发现，渤南五区的地应力具有东西分区的特征，东部地应力为NE-SW向，西部为NW-SE向。以渤南五区沙三段9砂层组的顶面构造图为基础，利用ANSYS15.0建立地质模型，将三轴力学实验和测井资料进行动静态校正后的岩石力学参数赋予地质模型，以各井点地应力及东西分区的特征为模拟目标施加约束条件，进行现今地应力场数值模拟，模拟结果与实验结果有着良好的一致性。结合区域构造背景以及天然裂缝的检测结果确定古地应力场的方向，根据地层变形特征和岩石破裂程度确定古应力场的大小，进行古应力场数值模拟。模拟结果显示，现今地应力与埋藏深度一般为正相关，断层处具有相对高值，地层中部的小断层对于地应力分布有着明显的影响；古水平主应力与埋深成负相关，断层处具有低值，由于古应力较小，岩性参数对地应力影响较大，古垂向应力随埋深增大而增大。 根据前人研究的地应力与裂缝的关系计算渤南五区的裂缝参数，结果显示渤南五区微裂缝较为发育，线密度在37~55条/m；地层裂缝孔隙度集中在0.0073%~0.013%之间，分布较为均匀。断层裂缝孔隙度分布在0.015%~0.022%之间，且随着埋深增加有增大的趋势，较附近地层的裂缝孔隙度明显升高。裂缝的渗透率较小，普遍在0~0.04mD之间，且随着埋深增加而减小。断层处由于岩石破碎，渗透率大大提高，分布区间为0.09~0.23mD。分析低渗储层的成因，本文认为：储层的沉积相和岩石组分是裂缝发育的内因，区域构造应力场是裂缝发育的外部主控因素，并且可对先存裂缝进行后期改造。

目录

声明

第一章 绪论

1.1 研究的目的和意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1 地应力研究现状

1.2.2 裂缝识别与预测方法

1.3 论文主要研究内容和技术路线

1.3.1 室内岩心实验

1.3.2 裂缝描述

1.3.3 现今应力场数值模拟

1.3.4 古应力场数值模拟

1.3.5 构造裂缝参数定量预测

1.4 主要工作量

1.5 主要成果

第二章 区域地质概况

2.1 工区地质概况

2.2 地层特征

2.3 岩性特征

2.4 构造特征

2.5 构造演化

（1）孔店-沙四期断陷活动初期

（2）沙三期-沙二下断块强烈活动阶段

（3）沙二上－东营期断块活动复杂化阶段

（4）晚第三纪和第四纪形成发展阶段

第三章 裂缝识别与描述

3.1 裂缝识别

3.2 裂缝参数的测量与统计

3.2.1 裂缝的走向

3.2.2 裂缝的倾角

3.2.3 裂缝的长度

3.2.4 裂缝的开度

3.2.5 裂缝的密度

3.2.6 裂缝的充填

3.2.7 裂缝的力学性质

第四章 井点现今地应力

4.1 井点现今地应力大小的确定

4.1.1 差应变实验

4.1.2 声发射实验

4.2 井点现今地应力方向的确定

4.2.1 岩心波速各向异性实验

4.2.2 压裂裂缝监测

4.2.3 声波测井识别

4.3 井点现今地应力特征总结

第五章 现今地应力场数值模拟

5.1 数值模拟的基本原理

5.2 岩石力学参数的确定

5.2.1 三轴力学实验

5.2.2 测井资料分析

5.2.3 岩石力学参数动静态校正

5.3 现今应力场数值模拟

5.3.1 建立地质模型

5.3.2 约束条件与应力加载

5.3.3 现今应力场模拟结果

5.3.4 模拟结果对比与验证

第六章 古应力场数值模拟

6.1 裂缝的形成时期

6.2 古应力参数确定

6.2.1 古应力场方向的确定

6.2.2 古应力场大小的确定

6.2.3 古岩石力学参数

6.3 古应力场数值模拟结果

第七章 构造裂缝参数定量预测

7.1 地应力与裂缝关系

7.1.1岩石破裂准则的选取

7.1.2裂缝开度、密度与古应力的关系

7.1.3现今地应力场对裂缝孔隙度、渗透率的影响

7.2 裂缝参数定量计算

7.2.1 裂缝线密度

7.2.2 裂缝开度

7.2.3 裂缝孔隙度

7.2.4 裂缝渗透率

7.2.5 裂缝验证与对比

7.3储层低渗透原因浅析

7.3.1沉积作用对低渗透储层物性的影响

7.3.2成岩作用对低渗透储层物性的影响

7.3.3地应力对低渗透储层物性的影响

结论

参考文献

攻读硕士期间取得的成果

致谢