一种构造裂缝产状定量预测方法技术

本发明专利技术涉及油气田勘探开发领域，尤其是一种构造裂缝产状定量预测方法。本发明专利技术在确定研究区裂缝力学性质、岩石力学参数以及恢复古构造图的基础上，进行古应力场数值模拟，根据模拟的古应力场以及裂缝的力学性质，选择合适的岩石破裂准则，并结合区域应力场中平面剪应力或剖面剪应力分布，对古裂缝的优势产状、次优势产状预测，通过设计仿真蚂蚁追踪技术实现古今岩层空间位置的耦合，在此基础上，建立古今岩层空间转换理论模型，定量分析裂缝运动学特征，结合古裂缝的产状，预测现今裂缝的产状。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及油气田勘探开发领域，尤其是。本专利技术在确定研究区裂缝力学性质、岩石力学参数以及恢复古构造图的基础上，进行古应力场数值模拟，根据模拟的古应力场以及裂缝的力学性质，选择合适的岩石破裂准则，并结合区域应力场中平面剪应力或剖面剪应力分布，对古裂缝的优势产状、次优势产状预测，通过设计仿真蚂蚁追踪技术实现古今岩层空间位置的耦合，在此基础上，建立古今岩层空间转换理论模型，定量分析裂缝运动学特征，结合古裂缝的产状，预测现今裂缝的产状。【专利说明】
本专利技术涉及油气田勘探开发领域，尤其是。
技术介绍
长期勘探和实践证实，利用构造应力场数值模拟方法进行储层构造裂缝预测具有良好的理论基础，是一种比较可靠的裂缝预测方法。构造应力场数值模拟和地质基础工作紧密结合，形成和发展了一套以数值模拟为基础，应用岩石破裂准则进行裂缝定量预测的研究方法。该方法既严格考虑了裂缝成因机制，又能与油气生产静态资料、动态资料相结合，因此，在油田中取得了较好的应用效果。大量研究表明，低渗透储层中的裂缝往往以高角度构造裂缝为主，其形成与分布受地应力场、构造部位、岩石组构、岩层厚度、沉积微相、孔隙流体等诸多地质因素的共同控制。国内学者戴俊生，汪必峰，孙业恒，季宗镇和冯建伟等从影响储层构造裂缝形成与发育的地质因素入手，在构造裂缝形成时期古应力场数值模拟的基础上，结合岩石破裂准则和单井裂缝描述成果，利用裂缝表面能理论、岩石应变能理论以及能量守恒定律，建立了古今应力场与储层构造裂缝参数之间的定量数学关系，并将其应用到我国东西部多个含油气区块的裂缝定量预测上，取得了良好的效果。 裂缝的倾向和倾角在量化裂缝性油藏各向异性中起决定性作用，也是现今裂缝开度、孔隙度、渗透率参数准确预测的前提，裂缝倾向的作用是将裂缝参数各向异性在水平面内各坐标方向上进行劈分；裂缝倾角的作用是将裂缝参数各向异性在水平面和垂直面上进行劈分。但在实践中运用应力场数值模拟方法对构造裂缝产状预测时，并未考虑后期构造运动对裂缝产状的改造作用，致使在后期量化裂缝参数各向异性时出现较大的误差，难以符合油田合理高效开发的要求。
技术实现思路
本专利技术旨在解决上述问题，提供了，它解决了构造裂缝产状无法准确预测的问题。 本专利技术的技术方案为:，具体步骤如下: 第一步确定研究区裂缝形成的力学机制 通过岩心观测、测井解释、薄片观测结合应力场演化，确定单井裂缝形成的力学机制，为应力场数值模拟中应力加载提供依据。按照形成裂缝的力学条件，构造裂缝可分为剪切裂缝、张性裂缝和张剪性缝。在岩心、薄片裂缝观察过程中，裂缝的力学性质可以根据裂缝面的光滑程度及充填程度来判断，剪切裂缝面比较平直，常见擦痕、阶步、反阶步等，剪切裂缝充填程度较低，常为未充填-半充填裂缝。张性裂缝面常发生弯曲，裂缝面不光滑，充填程度较高，多为半充填-全充填裂缝。若两种特征兼有，可以认为是张剪性裂缝，测井解释技术识别裂缝可以弥补岩心、薄片裂缝观察中取心层位不全、取心井段不连续等方面的不足，可以对全井段裂缝力学性质进行分析，具体分析判断如下: 剪切裂缝产状十分稳定，走向、倾角相对固定，在横向和纵向上均延伸较远，但在穿过岩性有显著差异的岩层时，裂缝产状可发生改变。裂缝面较平直光滑，两壁之间的距离较小，并且形态吻合，裂缝面上常见两壁相对运动产生的擦痕、摩擦镜面或阶步等微构造。常常切穿岩石颗粒，裂缝产状基本不变。一般密集发育，裂缝之间的距离较小，且呈等间距分布，在裂缝发育区域较大时通常呈疏密相间分布。通常成组发育，形成“X”型共轭裂缝系，可使岩石发育良好的裂缝网络。有折尾、菱形结环和节理叉3种形式。可出现羽裂，即主裂缝面由大量产状相近且与主裂缝面有一定夹角的羽状微裂缝面组成。 张性裂缝产状不稳定，延伸距离很短，裂缝面不平直，呈弯曲状或锯齿状。裂缝面粗糙，两壁呈凹凸相间状，之间的距离也较大，垂直裂缝方向上往往有轻微的裂开，但裂缝面上一般不发育擦痕等微构造。常常绕过岩石颗粒，少数可切穿，但破裂面不规则，裂缝产状往往发生改变。一般发育稀疏，裂缝间距较大，即便大量发育也是疏密不均，少见密集成带发育。发育不规则，一般不呈组系产出，在一定条件下也可出现规则形态。有树枝状分叉和杏仁状结环2种形式。 第二步确定研究区岩石力学参数 在应力场数值模拟中，所需确定的岩石力学参数包括杨氏弹性模量、泊松比、内聚力、抗剪强度、抗张强度以及密度等。储层岩石力学参数对应力场的分布、岩石的破裂(破裂方式)以及构造裂缝的分布密切相关，是油气井钻探设计、储层改造措施制定的主要依据，这也是本专利技术应力场数值模拟及古构造裂缝产状确定的基础。 通过岩石力学实验计算得到的岩石弹性模量、泊松比等力学等参数称为岩石静态力学参数，测井资料计算得到的岩石弹性模量、泊松比等力学参数称为岩石动态力学参数。综合利用岩石力学实验及测井资料计算，并通过单轴-三轴校正和动态-静态校正，确定研究区目的层位的岩石力学参数；岩石单轴-三轴压缩实验直接利用地下岩心，因此准确度、可信度高，但由于测试样品点少，所得结果直接用于数值模拟缺乏充足的理论依据。而且，断裂带附近岩石破碎严重，无法进行单轴-三轴压缩实验，断裂带的岩石力学参数也很难通过岩石力学实验获得。根据岩石力学相关理论认为，岩石的弹性模量E、泊松比μ等力学参数可以由声波测井纵波时差、横波时差Ats以及岩石密度P来求得。测井资料具有连续性好、成本低廉的优点，可以弥补岩石力学实验的不足。 首先将单轴压缩实验结果校正到三轴压缩实验条件下的结果，将结果在测井曲线上标定，将标定的动态力学参数与静态力学参数拟合，得到拟合函数，将连续的测井解释结果剖面校正为连续的静态岩石力学剖面，并取目的层段内的平均值，作为应力场数值模拟及储层裂缝预测所用的岩石力学参数。 第三步恢复研究区的古构造图，着重恢复、确定影响古应力场分布的因素如先存断层、构造起伏、断层展布等 目前，随着计算机技术的发展，3Dm0Ve、IATR等软件在盆地古构造恢复中取得了较好效果，古构造恢复技术也日趋成熟，在对研究区地质背景综合分析的基础上，选取合适的软件进行古构造恢复。 在古应力场数值模拟中，古构造恢复主要考虑影响应力场分布的因素，例如先存断层、构造起伏、断层展布等，古构造高度值和位置分析可以用不同的方法来复原构造图中不同测点在地质时期的古构造高度值和位置。例如:在骨干剖面上选取若干控制点并直接从构造演化剖面图上得到这些控制点的古构造高度值和位置。在断层两侧岩层剥蚀厚度较小时，也可以按照编制“宝塔图”的传统方法或者平衡剖面技术，利用现今不同地层界面的构造等高线图和地层界面下伏地层剥蚀厚度图来计算不同测点的古构造高度值，再根据构造变形模式对测点的位置进行校正。准确的恢复古构造形态，还需要根据研究区地层孔隙度-深度关系编制一个能反映研究区地层压实率的压实校正数据表，进行压实校正。 第四步对研究区古应力场定时、定向、定量，进行古应力场数值模拟 结合区域构造演化、构造应力场演化，分析断层的活动性、活动强度，评价构造演化各个时期的强度，确定研究区的主要造缝期。 古应力场的定向主要依据岩心裂缝、薄片裂缝的观测结果以及成像测井资料，并结合区域活动断裂的产状，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种构造裂缝产状定量预测方法，所述的步骤如下：1)通过岩心观测、测井解释、薄片观测结合应力场演化，确定研究区裂缝形成力学机制；2)结合岩石力学实验及测井资料，对岩石力学参数进行单轴‑三轴校正和动态‑静态校正，确定研究区目的层位的岩石力学参数；3)恢复研究区的古构造图，着重考虑影响古应力场分布的因素，如先存断层、构造起伏、断层展布等；4)结合区域构造演化、构造应力场演化以及岩心、测井、地震等地质资料，对古应力场定时、定向、定量，进而模拟研究区造缝期古应力场；5)选择合适的岩石破裂准则，若岩石受力破坏形成的裂缝是剪切性质或以剪切性质为主，适用库伦‑莫尔准则，若形成的是张性或以张性为主的裂缝，适用格里菲斯准则，当张应力存在时，可先用拉伸破裂准则判断岩石是否发生张破裂，如果达到岩石张破裂强度条件，则岩石发生拉张破裂，如果不能达到岩石的拉张破裂条件，再用库伦‑莫尔破裂准则判断是否会发生剪切破裂；6)根据岩石破裂准则对古裂缝产状预测，首先求取应力场坐标系中裂缝的产状，将应力场坐标系中裂缝的产状转换到大地坐标系中裂缝的产状，若形成的裂缝为剪裂缝，结合地应力类型，选择区域平面剪应力或剖面剪应力分布，预测剪裂缝的优势走向或优势倾向；7)设计仿真蚂蚁追踪技术，实现古今岩层空间位置耦合；8)在古今岩石力学层空间位置耦合的基础上，建立裂缝古今岩层空间转换理论模型；9)在建立裂缝古今岩层空间转换理论模型的基础上，对裂缝运动学特征分析；10)根据裂缝运动学特征以及古裂缝的产状，求取现今裂缝的产状。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘敬寿，戴俊生，刘敬富，王新，邓国成，徐云飞，史永坤，杨晓宇，徐珂，任启强，
申请(专利权)人：中国石油大学华东，
类型：发明
国别省市：山东;37