卞闵杨地区阜宁组储层裂缝定量研究

摘要

本论文在岩心裂缝描述、压裂计算、岩心声速试验的基础上,综合运用数学、力学、地质学等多种方法原理建立了地应力与构造裂缝参数之间的定量关系,并对江苏油田卞东、闵桥、杨家坝地区阜宁组储层地应力分布、构造裂缝参数进行了研究。
　　 通过对卞闵杨地区42口取心井岩心裂缝描述发现,卞闵杨地区阜宁组主要发育有近东西向及北东东、北西西向高角度缝、垂直缝。宏观裂缝真实开度主要分布在0.2—0.6mm之间,裂缝线密度较小,井间裂缝发育程度变化较大。构造裂缝多为全充填缝,方解石充填,部分为沥青质以及泥质充填。张性缝、剪性缝及张剪性缝都有发育。分析古构造演化史认阜宁组晚期为主要造缝期。
　　 开展储层构造裂缝定量研究的关键及难点在于能否建立合理的地应力与裂缝参数之间的定量关系。从裂缝形成的微观原理出发,选用库伦-莫尔准则及格里菲斯准则作为岩石剪性及张性破裂判据,以岩石力学、断裂力学中应变能、表面能理论为基础,借助于表征单元体及裂缝平板渗流模型分别研究了三向挤压应力状态及有张应力存在情况下地应力与构造裂缝参数之间的定量关系。
　　 利用地层倾角测井资料及取心层位构造图对岩心进行定向,然后利用声速法、水力压裂资料计算了现今水平地应力并确定了应力方向。开展古今应力场数值模拟,获得了卞闵杨地区的地应力分布,将应力场模拟结果与压裂井计算数据对比发现,地应力模拟具有较高精度。研究表明:卞闵杨地区构造高部位为现今地应力低值区,地应力与地层埋深呈线性比列关系；断层对于地应力具有明显的控制作用,古应力场中断层带附近应力相对集中,现今应力场断层带附近地应力分布与之相反；卞东、闵桥、杨家坝地区地应力方向一致,最小主应力都为近南北向。
　　 将地应力场模拟结果导入裂缝参数计算模型,对卞闵杨地区阜宁组储层裂缝参数进行了预测,并利用岩心裂缝统计数据对裂缝预测成果进行了验证。研究发现,卞东地区中部b4-3、b7-2井附近,闵桥南部m35断块及杨家坝地区南部断层上升盘y11-5、y22-1井附近为裂缝发育密集区,裂缝孔渗性能最好。卞闵杨地区裂缝发育具有以下特征:古应力场中断层附近的拉张应力高值区为裂缝发育密集区；构造高部位现今裂缝开度较大,孔渗性能较好；裂缝发育优势方向决定了卞闵杨地区现今裂缝东西向、铅直向渗透率明显高于南北向渗透率。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 研究现状及存在问题

1.2.1 关于构造裂缝的研究

1.2.2 关于地应力研究

1.3 主要研究内容方法与思路

1.3.1 研究内容

1.3.2 研究方法及关键技术

1.3.3 研究思路

1.4 取得的主要成果

第二章 区域地质背景

2.1 卞闵杨构造带构造位置

2.2 构造层发育特征

2.2.1 前震旦系深构造层

2.2.2 震旦系-中三叠统构造层

2.2.3 上三叠统-新生界浅构造层

2.3 区域构造特征

2.3.1 凹陷边界断层和内部主要断层

2.3.2 凹陷内断裂展布与郯庐断裂关系

第三章 卞闵杨地区岩心裂缝描述

3.1 岩心裂缝识别与统计

3.1.1 天然缝与人工缝的区别

3.1.2 岩心裂缝定向

3.1.2 卞闵杨地区取心井及目的层位

3.2 岩心裂缝产状

3.2.1 岩心裂缝走向

3.2.2 岩心裂缝倾角

3.3 岩心裂缝规模

3.3.1 岩心裂缝长度

3.3.2 岩心裂缝开度

3.4 岩心裂缝密集程度

3.4.1 岩心裂缝密度

3.4.2 岩心裂缝间距

3.5 岩心裂缝充填情况

3.6 岩心裂缝力学性质

3.7 裂缝形成时期

第四章 地应力与裂缝参数间定量关系

4.1 裂缝模型的建立

4.2 三向挤压应力状态下地应力与裂缝开度密度的关系

4.2.1 裂缝体积密度计算模型

4.2.2 裂缝线密度计算模型

4.2.3 裂缝开度计算模型

4.3 有张应力存在情况下地应力与裂缝密度开度的关系

4.4 地应力与裂缝孔隙度、渗透率的关系

4.4.1 裂缝孔隙度计算模型

4.4.2 裂缝渗透率计算模型

4.5 古今裂缝参数计算

第五章 古今地应力场模拟

5.1 卞闵杨地区古今地应力计算

5.1.1 古地应力方向

5.1.2 古地应力大小

5.1.3 现今地应力方向

5.1.4 现今地应力大小

5.2 有限元数值模拟原理

5.3 卞东地区地应力场模拟

5.3.1 卞东地区古地应力场模拟

5.3.2 卞东地区现今地应力场模拟

5.4 闵桥地区应力场模拟

5.4.1 闵桥地区古地应力场模拟

5.4.2 闵桥地区现今地应力场模拟

5.5 杨家坝地区应力场模拟

5.5.1 杨家坝地区古地应力场模拟

5.5.2 杨家坝地区现今地应力场模拟

5.6 应力场模拟结果误差分析

5.6.1 应力场模拟值误差分析

5.6.2 应力场模拟方向误差分析

5.7 卞闵杨地区阜宁组地层地应力分布规律

第六章 裂缝参数计算

6.1 裂缝参数主要算法

6.2 卞东地区裂缝参数计算

6.2.1 卞东地区E1f32古今裂缝开度

6.2.2 卞东地区E1f32古今裂缝密度

6.2.3 卞东地区E1f32古今裂缝孔隙度、渗透率

6.3 闵桥地区裂缝参数计算

6.3.1 闵桥地区E1f32古今裂缝参数

6.3.2 闵桥地区E1f32古今裂缝参数

6.4.杨家坝地区裂缝参数计算

6.4.1 杨家坝地区E1f32古今裂缝参数

6.4.2 杨家坝地区E1f32古今裂缝参数

6.4.3 杨家坝地区E1f32古今裂缝参数

6.5 裂缝参数预测与岩心裂缝统计的对比分析

6.6 卞闵杨地区阜宁组地层裂缝发育规律

结论

参考文献

附录

攻读博士学位期间取得的研究成果

致谢

作者简介