湖盆裂缝动力学模拟及其储层精细建模方法研究

摘要

本文以致密储层为研究对象，在裂缝分类、成因、控制因素、分布特征等研究基础上利用FMI和STAR微电阻率测井资料进行了油气储层裂缝识别研究，建立了裂缝的智能识别技术；在储层裂缝预测研究方面，建立了基于地质统计学的离散裂缝网络模型预测方法和基于现代断裂力学的场控裂缝建模新方法，对储层裂缝进行了多参数的定量评价，并综合岩心描述、微电阻测井方法等对裂缝预测的有效性进行了研究，具体认识和研究成果如下：
　　 通过取心井岩心的观察和描述，并充分利用岩心、成像测井资料，进行裂缝自动识别研究。首先对读取的微电阻率成像数据进行尺度标准化处理，获得等大小的一系列微电阻率图像序列，然后利用二值化算法对标准化图像进行预处理，然后由人工交互方法，获得完整的裂缝类型库样本数据，然后后利用样本数据，基于有教师的BP神经网络图形识别技术，对标准化后的微电阻率图像序列进行裂缝识别，最后利用识别出的位图坐标，通过最小二乘法拟合出最优裂缝倾角、倾向等属性数据。同时，在这个过程中，对识别不太好的数据，通过人工交互修正，再次送入网络学习，不断强化识别算法。
　　 基于储层精细建模技术，在该区构造、微构造、层位、沉积微相、储层物性研究的基础上，建立了五个重点研究区块的精细地质模型，为裂缝研究提供基础数据。在此基础上，基于离散裂缝网络建模技术，通过裂缝分组，将每个结构面归属与其相邻的优势组，得出每组结构面裂缝参数统计的样本数据。然后，按每组结构面所属的结构面几何参数分别进行统计，就可以得出相应参数的概率模型。在储层裂缝特征研究和储层精细地质建模研究的基础上，运用自适应方法，建立了黑47块的离散裂缝网络模型。
　　 运用现代断裂力学，建立了基于储层弹塑性应力场和应变场的裂缝分布预测模型。模型不仅考虑了温度场和应变场的耦合效应，并且在小变形分析的基础上引入格林应变张量，使应变计算不受位移大小的限制。因为储层岩石存在不同程度的各向异性，塑性模拟中主要采用机动硬化和混合硬化模型模拟结果较好。因为裂缝发育程度还受应力场大小、构造部位等多种因素的影响。为了补偿其他复杂的地质因素的叠合对裂缝分布规律的影响，提出自适应的智能场控裂缝动力学模拟技术。该技术在常规场控裂缝预测模型的基础上，综合前期获得的单井裂缝特征数据，通过对比断裂力学模型获得的裂缝特征数据与测井资料得到的数据，并且综合专家系统、DFN(discrete fracture network)模型获得的分布信息等，修正裂缝动力学模型的参数，使模型得到的数据与已有的测井资料获得数据达到最优匹配，实现智能模拟。利用岩石力学参数测井计算方法的计算结果，完成了黑47块、黑59块、黑79块和黑89块的应力场和裂缝分布定量模拟，四个区裂缝密度高值分布于断层附近及应变较大区域。

目录

文摘

英文文摘

谨献

1 前言

1.1 选题依据

1.2 主要研究内容及技术路线

1.2.1 研究内容

1.2.2 技术路线

1.3 国内外研究现状和发展趋势

1.4 完成的工作量

1.5 创新卢

2 地质背景

2.1 地层发育特征

2.2 构造格局与构造演化特征

2.2.1 构造格局

2.2.2 构造演化特征

2.3 精细微构造研究

2.3.1 精细微构造研究

2.3.2 微构造的分类

2.3.3 微构造研究方法和思路

3 储层裂缝分析

3.1 FMI成像测井检测裂缝的基本原理

3.1.1 裂缝的定性解释方法

3.1.2 裂缝的定量解释方法

3.2 裂缝的识别与评价方法

3.2.1 裂缝类型识别

3.2.2 裂缝产状

3.2.3 裂缝智能识别

3.2.4 裂缝评价

3.3 大情字井地区裂缝发育分析

3.3.1 裂缝的形态

3.3.2 裂缝的产状

4 储层精细建模方法

4.1 储层精细建模原理

4.1.1 三维地质建模研究的主要内容

4.1.2 三维地质建模研究的关键步骤

4.1.3 三维地质建模的方法

4.2 主要建模步骤

4.2.1 数据准备

4.2.2 数据编辑

4.2.3 建模尺寸的选择

4.3 断层模型的建立

4.4 构造模型

4.4.1 网格化

4.4.2 插入层数据(Make Horizons)

4.4.3 Make Zones

4.4.4 对地层进行微相沉积的细分(Layering)

4.4.5 部分砂组、各小层顶面构造示意图

4.5 沉积相建模

4.5.1 统计各种微相

4.5.2 沉积微相变差函数分析

4.6 储层物性模型的建立

4.6.1 孔隙度模型的建立

4.6.2 渗透率模型的建立

4.6.3 Net/Gross净毛比模型的建立

4.7 离散裂缝网络建模

5 储层构造应力场模拟及裂缝发育程度预测方法

5.1 构造应力场模拟

5.1.1 储层小变形应变描述

5.1.2 储层岩石的应力-应变关系

5.1.4 温度场与应变场的耦合

5.1.5 储层模拟的初始应变

5.1.6 储层随动应力条件

5.1.7 储层平面应力

5.1.8 断层接触问题的增量拉格朗日法解法

5.2 储层裂缝的断裂力学分析方法

5.2.1 屈服与破坏准则

5.2.2 裂缝扩展方向准则

5.3 储层裂缝模拟流程及结果分析

5.3.1 储层裂缝模拟流程图

5.3.2 储层裂缝模拟结果及效果分析

5.3.3 储层裂缝模拟结果与成像测井对比

6 主要成果及结论

参考文献

致谢

个人简历