对碳酸盐岩地层中基质_天然裂缝及人工裂缝的应力相关性渗透率的认识
储层识别技术
(一)常规测井资料储层识别技术
对于上世纪90年代以前钻探的很多老井来说，可以利用的测井资料较为 有限，往往仅有常规测井资料和少量岩心资料，而没有成像、核磁等特殊 测井资料。对于一些低成本开发的新区块里钻的开发井，也存在类似情况。 因此，深入应用常规测井资料识别复杂岩性碳酸盐岩储层，寻找潜在的裂 缝、溶洞型储层，在不少区块是迫切需要的实用技术。
3.利用特殊测井方法综合评价碳酸盐岩储层技术
◆技术原理:在利用常规测井资料进行储层划分的基础上，应用了成像测井资料、核磁测
井资料、交叉偶极子声波测井资料等多种测井新方法，结合了碳酸盐岩储层的地质研究方 法，从储层类型、裂缝有效性及流体性质等方面，对碳酸盐岩储层进行储层测井综合评价。 ◆技术特点:① 用成像测井资料进行储层类型划分,并结合常规测井资料进行储集性能的 评价；② 用交叉偶极子声波资料，结合成像资料对储层渗透性和裂缝有效性进行评价； ③ 用核磁测井资料，结合常规资料，研究孔隙结构、识别流体性质。 ◆技术指标:① 同时满足成像、全波、核磁处理解释规范；② 处理参数要用岩心进行标 定；③ 评价结果要经过试油的检验；④ 有岩心实验段，应用岩心实验数据进行宏观检验； ⑤ 裂缝产状应符合地区规律。 ◆适用范围:常规资料评价面临困难的各类碳酸盐岩地层。 ◆实例:某油田特殊测井方法储层综合评价： 首先，利用成像资料，结合常规等其他资料，按照孔洞缝对储层的贡献比例及其相互组 合，将储层划分为孔隙型，裂缝－孔洞型，裂缝型以及洞穴型四种类型。其次，利用流动 单元理论，对不同类型的储层分别进行FZI（流动带系数）和RQI（储层品质因子）的计 算，划分流动单元并评价储层的渗流能力。该地区裂缝型储层最好，而孔隙型最差。
◆适用范围：裂缝型碳酸盐岩储层。 ◆实例：①利用常规测井资料寻找碳酸盐岩裂缝型储层： 滨里海盆地石炭系碳酸盐岩储层裂缝较为发育。由于钻井过程中泥浆漏失严重， 井况较差，多数探井及评价井取消了成像测井项目。在一些关键井，通过部署成像 测井，将图像上发现的裂缝发育段与常规测井资料识别出的裂缝发育段进行比较， 证明该方法具有较好的裂缝识别能力。其提供的半定量裂缝参数，对优选有利储层 进行试油起到了重要参考作用，如图所示。图中跳跃剧烈的裂缝发育指数曲线，一 定程度上指示了潜在的裂缝发育段，成像测井证明了常规测井资料识别裂缝储层的 有效性。
《应力场分析与裂缝预测》第5章-2天然裂缝与人工裂缝的识别
天然裂缝
人工裂缝
裂缝面常有矿物充填
裂缝位于岩心内（裂缝终止于岩心 内，不与岩心边缘相交）
形状很不规则或呈贝壳状（细粒岩 石更如此）
在长距离内平行于某一划痕或定向 沟；
具有一个至多个平行组系出现，且 尽管层理倾角随深度变化，但裂缝
分布规则
面始终平行于岩心轴；
具有擦痕面,其指示天然断裂作用 与层面一致； 过程中剪切和最大应力方向
80
16308000
4776000 4775000 4774000
Qd4
Qd8
Qd1
Qd21
Dsh1
Dsh2 Qd7 Qd22
Qd3 Qd25
Qd9
16310000
Qd6
16312000
Qd5
4778000
4777000
4776000
4775000
4774000
柳中示踪迹解释结果
4773000
4772000 16304000
= DI ( 1 + 2 + ⋅ ⋅ ⋅ + 1 + ⋅ ⋅ ⋅ + 1 )
T1 T2
Ti
Tn
(1)
∑ = DI n 1
T i =1 i
其均方差或标准差等43; P2 (1− P2 ) + ⋅⋅⋅ + Pi (1− Pi ) + ⋅⋅⋅ + Pn (1− Pn )
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风化裂缝分布特征： • 发育在风化壳中，常呈蜂窝状，具有含氧化 物的粘土物质（红色）充填
溶蚀裂缝分布特征： • 宽度大，形状不规则，在垂向渗虑带产状近 直立，在横向潜流带呈水平状，常沿构造裂 缝或成岩裂缝进一步溶蚀
碳酸盐岩地层破裂圧力和压裂高度预测计算及应用
碳酸盐岩地层破裂圧力和压裂高度预测计算及应用摘要：依据偶极声波测井资料提取的时差曲线，结合组合测井曲线及其计算成果，应用相应的软件进行地层脆性指数、破裂圧力和压裂高度预测计算，通过脆性指数和破裂圧力分析地层可压性，通过压裂高度预测图预测压裂时裂缝的延伸方向，了解可能压裂串层的位置，为压裂设计施工提供帮助。
关键词：碳酸盐岩；偶极声波；破裂圧力；压裂高度0、引言碳酸盐岩储层开采油气，有时需要进行压裂施工，如果地层破裂圧力能较为准确的计算，压裂高度可以预测，那么将给压裂设计和施工带来极大的便捷。
利用偶极声波测井资料提取的纵、横波时差数据，结合地层密度、孔隙度和泥质含量等参数，计算地层脆性指数和破裂圧力，根据模量和泥质含量进行储层压裂高度预测计算，进一步进行储层的可压性及压裂时裂缝高度变化情况，为压裂设计与施工服务。
1、参数计算由偶极声波测井提取的纵、横波时差曲线，结合组合测井曲线计算出储层位置上覆地层压力、地层孔隙压力、泊松比和地层抗拉强度等参数，求取地层破裂圧力，结合杨氏模量和泊松比求取的脆性指数，对储层的破裂难易程度进行评价。
1.1破裂圧力计算高破裂压力值反应地层压裂时难以破裂，裂缝不易延伸；低破裂压力值指示地层压裂时地层易破裂，裂缝易延伸。
地层破裂圧力由下式计算求得：式中：为地层破裂圧力，MPa；μ为地层岩石泊松比，无量纲；为上覆岩层压力，MPa；为地层孔隙压力，MPa；为地层抗拉强度，MPa。
1.2脆性指数计算本文采用泊松比和杨氏模量计算脆性指数，泊松比反应岩石在外力作用下的破裂能力，杨氏模量反应岩石破裂后的支撑能力。
杨氏模量值越高，泊松比值越低，岩石的脆性越强，在压裂过程中越容易形成复杂的裂缝。
计算公式如下：式中：BRIT为脆性指数；E为杨氏模量，MPa；μ为泊松比，无量纲。
1.3破裂圧力高度预测本文采用eXpress软件由模量、泊松比和泥质含量等参数，结合设计射孔井段做压裂高度预测计算。
2、分析应用图1为某井的破裂圧力和压裂高度预测图，储层参数为：1号层井段xx13.6-xx20.0m，地层破裂压力84.0MPa，脆性指数67.4%；2号层井段xx20.0-xx24.3m，地层破裂压力74.5MPa，脆性指数67.5%；3号层井段xx29.0-xx36.9m，地层破裂压力84.5MPa，脆性指数67.9%。
碳酸盐岩储层加砂压裂改造的难点及对策
碳酸盐岩储层加砂压裂改造的难点及对策1赵金洲1，曾凡辉1，郭建春1，黎泽寒21西南石油大学，成都 (610500)2塔里木油田勘探开发事业部，库尔勒 (841000)E-mail：swpifrac@摘要：碳酸盐岩储层在我国的油气储量当中占了较大的比例。
碳酸盐岩储层空间复杂多变，天然裂缝发育，基质渗透率一般小于1mDc，自然完井后投产效果不好。
压裂改造是这类油藏投产和经济开发的关键技术。
鉴于碳酸盐岩储层加砂压裂改造的成功和有效率低，调研了墨西哥Veracruz Asset碳酸盐岩气藏、扎纳若尔油气田碳酸盐岩油藏、四川磨西气田、长庆下古界奥陶系碳酸盐岩储层以及塔里木油田加砂压裂改造的技术现状，分析了碳酸盐岩加砂压裂改造的难点，从加强储层横向预测、削除多裂缝影响、降低施工难度、改进压裂液性能和优化压裂施工工艺等方面提出了相应的对策，对于提高碳酸盐岩加砂压裂改造的成功率和有效率有一定的指导意义。
关键词：碳酸盐岩加砂压裂难点对策中图分类号：1．引言我国的川中、塔里木盆地、长庆油田、二连盆地、胜利油田等有丰富的油气藏资源[1]。
这些储层的共同特点是方解石含量高，一般大于90%。
储层天然裂缝、缝洞发育、非均质性严重、基质渗透率和有效孔隙度低，投产后一般没有自然产能，压裂酸化改造勾通远井地带的天然裂缝，就能使得是这类油气藏获得高产。
碳酸盐岩储层埋深一般在4000m以上、温度在100o C以上，酸压的酸岩反应速度快，酸液的有效作用距离短。
此外，钙质含量高，酸化后容易在裂缝壁面形成均匀刻蚀，以及闭合压力高酸压后的导流能力非常有限。
为了解决有效裂缝导流能力和缝长的问题，又提出了在碳酸盐岩储层可形成深穿透裂缝的加砂压裂的工艺技术。
投产后取得了较好的效果，但总的来说，排量低、加砂量少、施工难度大。
在广泛调研碳酸盐岩加砂压裂的基础上，总结了碳酸盐岩加砂压裂的难点，提出了相应解决对策，为以后的碳酸盐岩加砂压裂具有一定的指导意义。
人工裂缝与天然裂缝耦合关系及其开发意义
０ 引 言
特 低渗透 储集层 由于 岩性致 密 ，通 常没有 自然 产能 ，必须进 行人 工压裂 改造才 能获得 较
高的初期 产能 。注水 开发保 持地层 能量 ，是 目前 实 现油 田稳产 的有效 手段之 一 。而这类储 集
层 通常裂缝 发 育 ，裂缝 提高 了储 集层 的渗 透 性 ，尤 其是 基 质渗 透 率小 于 １０×１ Ｉ／ ２ 超 ． ０ ３ｔ 的 ． ｍ
一
括压裂 施工参 数 的优 化及 压裂 裂缝 与 现今 地应 力 的最 大 主应力 关 系 的研究 ｎ ］ 。而 在 天然
裂缝 对人 工压裂 缝 的控制作用 方 面的研 究 较少 ｎ 。本 文 以陕北 沿 河 湾长 陇 东 长。 长 为 一 例 ，从野 外露头 、岩 心 、成像 测井等 方面对 鄂尔 多斯 盆地 长 长。 超低 渗天然裂 缝发 育特 征
于 １ ０×１ 一 “ｎ 。 ． ０ ｒ ２
本 次研究 重点 对东 北物 源 沿河 湾
和西南 物源 的长 、长 集 层 天然 裂 储
缝特征 进行研究 （ 图 １ 。 见 ） 沿河 湾 长 储 集 层 位 于 东 北 沉 积
体系前端 ，为三 角洲 前缘 水 下分 流河
道 沉积 ，储集层 物 性差 ，其 平均 孔 隙
度 为 ７５ ． ％，岩 心 的 平 均 渗 透 率 为
０１ ．７×１ ０～肚ｎ 。 ｒ２
陇东 地 区位 于 盆地 西南 部 ，属鄂 尔 多 斯 盆 地 西 南 的 扇 三 角 洲 沉 积 体 系 。长。 、长 、长 亚期 是 延 长组 湖 ＋
盆 演化 中的三大 湖侵 期 ，在 三大 湖侵
进行 了研究 ，结 合微 地震 监测 结果 ，对人工 裂缝 与天 然裂缝 和现 今地应 力 的最 大 主应 力 的关
碳酸盐岩油气藏储层孔隙度与渗透率关系研究
碳酸盐岩油气藏储层孔隙度与渗透率关系研究首先，孔隙度是指岩石储层中空隙的相对含量，是描述岩石储层质量的重要指标之一、碳酸盐岩的孔隙度通常较低，主要由于碳酸盐岩具有良好的溶解能力，形成了特殊的溶蚀空隙和颗粒溶解孔洞，这些空隙尺寸较小，分布较为均匀。
因此，碳酸盐岩储层的孔隙度与其岩石中的岩石组分、岩石组构、溶蚀作用等因素密切相关。
研究表明，碳酸盐岩储层的孔隙度与矿物组成和溶孔结构之间存在较强的关联性。
矿物组成中含有较多的溶解性矿物，如方解石、白云石等，其碳酸盐矿物晶体结构容易被酸侵蚀，形成溶蚀空隙，从而提高了储层孔隙度。
此外，岩石组构也会对孔隙度造成影响，碳酸盐岩储层中存在着不同类型的孔隙，如溶蚀孔隙、晶间孔隙、溶蚀裂缝等，这些孔隙大小和分布情况直接影响储层的孔隙度。
其次，渗透率是指岩石储层中液体或气体通过岩石孔隙的能力，是评价岩石透水性和可渗性的重要参数。
碳酸盐岩的渗透率通常较低，主要由于碳酸盐岩的颗粒间隙较小，连接不畅，导致流体在岩石内的运动受到阻碍。
碳酸盐岩的渗透率与岩石孔隙度、孔隙连通性、孔隙分布等因素密切相关。
孔隙度是决定渗透率的重要因素之一，孔隙度越大，岩石内的液体或气体流动越容易，渗透率越高。
此外，孔隙连通性也是影响渗透率的重要因素之一，孔隙连通性差，流体在岩石内的运动受到限制，渗透率较低。
另外，孔隙分布的均匀性也会对渗透率产生影响，孔隙分布越均匀，渗透率越高。
碳酸盐岩油气藏储层孔隙度与渗透率关系的研究对于评价油气藏的储集性能和开发潜力具有重要意义。
研究发现，碳酸盐岩储层孔隙度与渗透率之间存在一定的正相关关系，即储层孔隙度越大，渗透率越高。
这是因为碳酸盐岩储层中的孔隙度增大，岩石中的孔隙连通性增强，流体的运动和渗透能力提高，从而使渗透率增大。
然而，碳酸盐岩储层中的孔隙度与渗透率之间并不是简单的线性关系，还受到各种因素的综合影响，如储层孔隙结构、酸溶作用、压实作用等。
因此，通过综合分析储层的物性参数，才能更准确地评价碳酸盐岩油气藏的储层质量和开发潜力。
水井酸化增产原理及效果
1碳酸盐岩基质酸化增产原理一、碳酸盐岩储层低产原因(1)在钻井,完井作业中,钻井液、完井液污染降低了近井地带储层渗透率,污染严重时将堵塞储层的缝洞。
(2)近井地带的缝洞被次生方解石充填,渗透性降低。
(3)地层裂缝发育分布不均,并位恰好位于缝洞不发育的低渗透带。
二、增产原理在钻井、完并过程中,泥浆中的黏土颗粒、岩屑等沉积在并壁周围形成泥饼,或沿缝洞浸人地层而造成堵塞,虽然堵塞范围通常只限于近并地带,但却严重降低了储层的天然渗透能力。
碳酸盐岩储层酸化通常采用盐酸液。
盐酸可直接溶蚀碳酸盐岩和堵塞物或者将堵塞物从岩石表面剥蚀下来。
在低于地层破裂压力的泵注压力条件下,酸液首先进人近井地带高渗透区(大孔隙或缝洞)，依靠酸液的化学溶蚀作用在井筒附近形成溶蚀孔道,从而解除近井地带的堵塞,增大井筒附近地层的渗透能力。
三、酸液有效作用距离在酸液泵注的整个过程中，并筒附近的岩石总是先接触浓度高的新鲜酸液,因而注人地层中酸液的酸岩溶蚀反应大部分消耗在井简附近地层。
由于地层中天然缝洞的大小、结构和岩石矿物成分不均一,酸液总是沿着阻力小的方向推进,就使一些原来比较大的缝洞被溶蚀得更大,容易形成类似蚯蚓状的溶蚀孔道。
由于基质酸化酸液是沿地层孔隙或缝洞均匀注入,酸岩反应的面容比大,反应速度很快,在形成溶蚀孔道的过程中,通过溶蚀孔道壁形成若干小支流漏失酸液,从而限制了溶蚀孔道的延伸。
国外研究结果证明，酸液中不加降滤失剂时,溶蚀孔道的最大长度不超过3mo因此,碳酸盐岩基质酸化只能改善并筒附近的渗透性,即对近井地带有污染堵塞的井基质酸化是有效的;而对未受污染的井,酸液沿原生裂缝溶蚀充填在裂缝中的次生方解石或碳酸盐岩本身,沟通近井地带的裂缝发育带,基质酸化也可获得显著增产效果。
2碳酸盐岩储层酸压增产原理酸压是水力压裂与酸化处理的工艺技术组合,增产原理是依靠压裂泵的水力作用压开地层形成新裂缝或撑开地层中原有裂缝,利用酸液的化学溶蚀作用，沿压开、撑开的裂缝溶蚀碳酸盐岩,形成具有高导流能力的酸蚀裂缝。
裂隙岩体的渗流特性试验及理论研究方法
裂隙岩体的渗流特性试验及理论研究方法摘要：简要叙述岩体裂隙的几何特性，岩石裂隙渗流特性研究的方法。
综述了国内外裂隙岩体单裂隙、水力耦合、非饱和情况下的渗流特性物模试验研究成果，并做了相应的分析和讨论。
分析表明：物模试验在研究裂隙岩体渗流特性方面具有不可替代的作用；需要进行更多的模拟实际岩体裂隙的试验；真正意义上的非饱和渗流试验还很少；分析结果为今后的裂隙岩体渗流特性物模试验研究提供了有益的方向。
关键词：裂隙岩体；渗流 ；单一裂隙；水力耦合；非饱和一 前言新中国成立以后，交通、能源、水利水电与采矿工程各个领域遇到了许多与工程地质及岩土力学密切相关的技术难题，在许多岩土工程、矿山工程及地球物理勘探过程中，岩体的渗透率起到十分重要的作用，但在理论上尚未引起足够的重视，通常将岩体渗流处理为砂土一样的多孔介质，用连续介质力学方法求解。
与孔隙渗流的多孔介质相比，裂隙岩体渗流的特点有：渗透系数的非均匀性十分突出；渗透系数各向异性非常明显；应力环境对岩体渗流场的影响显著；岩体渗透系数的影响因素复杂，影响因子难以确定。
岩石裂隙渗流特性研究的方法通常有直接试验法、公式推导法和概念模型法，而试验研究是其中一个最重要最直接的途径。
本文介绍了当前裂隙岩体渗流试验研究。
二 岩体裂隙的几何特性岩体的节理裂隙及空隙是地下水赋存场所和运移通道。
岩体节理裂隙的分布形状、连通性以及空隙的类型，影响岩体的力学性质和岩体的渗透特性。
岩体中节理的空间分布取决于产状、形态、规模、密度、张开度和连通性等几何参数。
天然节理裂隙的表面起伏形态非常复杂，但是从地质力学成因分析，岩体总是受到张拉、压扭、剪切等应力作用形成裂隙，这种作用不论经历多少次的改造，其结构特征仍以一定的形貌保留下来，具有一定的规律性。
裂隙面形态特征的研究越来越受到重视，在确定裂隙面的导水性质及力学性质方面，其作用越来越大。
裂隙面的产状是描述裂隙面在三维空间中方向性的几何要素，它是地质构造运动的果，因而具有一定的规律性，即成组定向，有序分布。
碳酸盐岩储层裂缝智能预测技术及其应用
大庆石油地质与开发Petroleum Geology ＆ Oilfield Development in Daqing2023 年 8 月第 42 卷第 4 期Aug. ，2023Vol. 42 No. 4DOI ：10.19597/J.ISSN.1000-3754.202208009碳酸盐岩储层裂缝智能预测技术及其应用杨丽娜1 许胜利1 魏莉1 史长林1 张雨1 杨勇2（1.中海油能源发展股份有限公司工程技术分公司，天津300452；2.中海石油（中国）有限公司深圳分公司，广东 深圳518000）摘要： 对不同地震属性裂缝预测体的信息融合是目前碳酸盐岩储层裂缝预测的重难点之一。
针对现有信息融合技术中存在的权重系数随机性强、效率低、耗时长、裂缝预测精度不理想等问题，利用机器学习多属性融合方法，基于神经网络系统的单井裂缝解释和多种地震方法的多尺度裂缝预测，得到机器学习融合的训练样本数据集，通过数据编码及结构化处理、标签数据提取及样本集划分和机器学习算法优选等，建立裂缝预测数据驱动模型，对碳酸盐岩储层裂缝智能预测技术进行研究。
通过上述方法，得到一个多信息融合的智能裂缝预测强度体，该体能够反映不同尺度裂缝在三维空间的发育强度，反映裂缝各向异性。
将技术方法应用至南海流花11‑1油田表明，基于机器学习的多属性裂缝融合方法不仅提高工作效率，且有效提高裂缝预测精度，很好地反映裂缝的各向异性，与生产动态特征符合率达90%。
研究结果为基于机器学习的高效、高精度多属性裂缝融合预测提供了技术支撑。
关键词：碳酸盐岩储层；机器学习；多属性融合；裂缝智能预测；单井裂缝解释中图分类号：P618 文献标识码：A 文章编号：1000-3754（2023）04-0131-08Intelligent prediction technique and its application for carbonatereservoir fracturesYANG Lina 1，XU Shengli 1，WEI Li 1，SHI Changlin 1，ZHANG Yu 1，YANG Yong 2（1.Drilling & Production Company of CNOOC Energy Technology & Services Ltd ，Tianjin 300452，China ；2.Shenzhen Branch of CNOOC （China ）Ltd ，Shenzhen 518000，China ）Abstract ：Information fusion of fracture prediction bodies with different seismic attributes is one of the major diffi‑culties in current carbonate rock reservoir fracture prediction. In view of the problems existing in present informa‑tion fusion techniques ， such as strong randomness of weight coefficient ， low efficiency ， long time consumption ， and not satisfactory accuracy of fracture prediction ， by using machine learning multi -attributes fusion method ， training samples data set of machine learning fusion is obtained based on single -well fracture interpretation of neu‑ral network system and multi -scales fracture prediction with multiple seismic methods. Through data coding and structural processing ， label data extraction ， sample set division and machine learning algorithm optimization ， datadriven model for fracture prediction is established to study intelligent prediction technique for carbonate rock reser‑voir fractures.Through the above method, a multi information fusion intelligent fracture prediction strength volume is收稿日期：2022-08-03 改回日期：2023-04-18基金项目：中国海洋石油集团有限公司科技攻关项目“双重介质碳酸盐岩油藏调驱/堵控水技术研究与应用”（CNOOC -KJ135KJXM NFGJ2019-05）；中国海洋石油集团有限公司科技攻关项目“基于深度机器学习的油气储层预测技术”（CNOOC -KJ 135KJXM NFGJ2019-06）。
准噶尔盆地盆1井西凹陷石炭系火山岩凝析气藏的发现与勘探启示
第36卷第3期2024年5月岩性油气藏LITHOLOGIC RESERVOIRSV ol.36No.3May 2024收稿日期：2023-01-17；修回日期：2023-03-17；网络发表日期：2024-02-26基金项目：中国石油天然气股份有限公司“十四五”前瞻性基础性技术攻关项目“陆相深层超深层油气富集规律与勘探评价技术研究”（编号：2021DJ0206）资助。
第一作者：卞保力（1983—），男，硕士，高级工程师，主要从事油气地质勘探研究工作。
地址：（834000）新疆维吾尔自治区克拉玛依市克拉玛依区准噶尔路29号。
Email ：*********************.cn 。
通信作者：蒋文龙（1987—），男，博士，高级工程师，主要从事油气地球化学与成藏研究工作。
Email ：******************.cn 。
文章编号：1673-8926（2024）03-0096-10DOI ：10.12108/yxyqc.20240309引用：卞保力，刘海磊，蒋文龙，等.准噶尔盆地盆1井西凹陷石炭系火山岩凝析气藏的发现与勘探启示［J ］.岩性油气藏，2024，36（3）：96-105.Cite ：BIAN Baoli ，LIU Hailei ，JIANG Wenlong ，et al.Discovery and exploration enlightenment of Carboniferous volcanic conden ‐sate gas reservoirs in western well Pen-1sag ，Junggar Basin ［J ］.Lithologic Reservoirs ，2024，36（3）：96-105.准噶尔盆地盆1井西凹陷石炭系火山岩凝析气藏的发现与勘探启示卞保力1，刘海磊1，蒋文龙1，王学勇1，丁修建2（1.中国石油新疆油田公司勘探开发研究院，新疆克拉玛依834000；2.中国石油大学（华东）地球科学与技术学院，山东青岛266580）摘要：准噶尔盆地石炭系火山岩油气藏是油气勘探的重点领域之一。
5-碳酸盐岩储集层评价
（b）裂缝识别测井（FIL）
对倾角仪测得到4 ◆ 对倾角仪测得到4条电 阻率曲线FC1 FC2、FC3、 FC1、 阻率曲线FC1、FC2、FC3、 FC4， FC4，将相邻两极板的电 阻率曲线进行叠置， 阻率曲线进行叠置，根据 重叠曲线的幅度差的大小 来判断裂缝存在的可能性， 来判断裂缝存在的可能性， 并在有幅度差的地方涂上 黑色。 黑色。
裂缝性油气层井段： 裂缝性油气层井段： RLLD>RLLS(正差异 正差异) 正差异 RMSFL<RLLD、RLLS 无裂缝井段： 无裂缝井段： RLLD、RLLS、RMSFL 基本无异常
双侧向—MSFL测井对裂缝的影响 双侧向 测井对裂缝的影响
(2)地层倾角测井 地层倾角测井
（倾角仪有多个极板，本节主要介绍4个极板的倾角仪） ）
3）裂缝-孔隙型储集层 ）裂缝 孔隙型储集层 在岩石具有一定有效孔隙的基础上， 在岩石具有一定有效孔隙的基础上，又被各种裂 缝切割所形成。其主要储集空间是基岩块的孔隙， 缝切割所形成。其主要储集空间是基岩块的孔隙，其 主要的渗滤通道是裂缝。 主要的渗滤通道是裂缝。 裂缝-孔隙型储集层一般可成为较好的生产层 孔隙型储集层一般可成为较好的生产层， 裂缝 孔隙型储集层一般可成为较好的生产层，既 能稳产，又能高产。 能稳产，又能高产。 4）裂缝 洞穴型储集层 ）裂缝-洞穴型储集层 在裂缝型储集层的背景上， 在裂缝型储集层的背景上，由于地下水的溶蚀作 又产生了很多洞穴，形成的储集层。 用，又产生了很多洞穴，形成的储集层。 其基岩块孔隙度很低且孔径也很小， 其基岩块孔隙度很低且孔径也很小，不具有工业 价值，其储渗作用主要靠裂缝和洞穴（ 价值，其储渗作用主要靠裂缝和洞穴（洞穴是主要的 储集空间，裂缝是主要渗滤通道）。 储集空间，裂缝是主要渗滤通道）。
裂缝识别
裂缝成因、力学性质、充填物等裂缝特征一般分成两大类八小类： 裂缝成因、力学性质、充填物等裂缝特征一般分成两大类八小类： 构造裂缝，包括方解石全充填的张性裂缝、 (1)构造裂缝，包括方解石全充填的张性裂缝、方解石半充填的张性 裂缝、泥质充填的压扭裂缝、末充填的微细裂缝、构造缝合线； 裂缝、泥质充填的压扭裂缝、末充填的微细裂缝、构造缝合线； 非构造裂缝，包括成岩收缩网状微裂缝、成岩缝合线、风化裂缝。 (2)非构造裂缝，包括成岩收缩网状微裂缝、成岩缝合线、风化裂缝。
一、常规测井曲线对裂缝的响应
1．SP（致密性的石灰岩、白云岩）明显异常。 ． （致密性的石灰岩、白云岩）明显异常。 2． CAL（（ 井径曲线 ） 在裂缝发育带 ， 有明显扩径现 ． （（井径曲线 （（ 井径曲线） 在裂缝发育带， 象。椭圆井眼，定向扩径。 椭圆井眼，定向扩径。 3．电阻率曲线R： ．电阻率曲线 ： （1）微侧向测井 ） 电极系尺寸小，测量范围小，贴井壁，对裂缝反映灵敏。 电极系尺寸小，测量范围小，贴井壁，对裂缝反映灵敏。 明显的微侧向低阻异常。 明显的微侧向低阻异常。
不同研究角度出发，将裂缝分类可划分为三类： 不同研究角度出发，将裂缝分类可划分为三类： 几何学分类，基于裂缝尺度、产状、形态、密度、 (1)几何学分类，基于裂缝尺度、产状、形态、密度、开度以及可测 量性。 量性。 地质分类，基于构造变形、应力状态、地层岩性、地层厚度、 (2)地质分类，基于构造变形、应力状态、地层岩性、地层厚度、地 质环境。 质环境。 成因分类，基于实验室的挤压、扩张、拉张试验所形成的剪裂缝、 (3)成因分类，基于实验室的挤压、扩张、拉张试验所形成的剪裂缝、 扩张裂缝、拉张裂缝。 扩张裂缝、拉张裂缝。
碳酸盐岩油气藏储层孔隙度与渗透率关系研究
碳酸盐岩油气藏储层孔隙度与渗透率关系研究碳酸盐岩油气藏是一种重要的油气储集介质，其特点是孔隙度高、渗透率低。
而孔隙度和渗透率是储层物性参数中最基础的两个参数，研究它们之间的关系十分必要。
本文将从碳酸盐岩储层孔隙度和渗透率的定义入手，探究二者的关系机理，并介绍当前相关研究成果、挑战和前景。
一、碳酸盐岩储层孔隙度的定义和计算方法孔隙度是指储层岩石中所有孔隙的体积占储层体积的百分比，是储层岩石中可被流体占据的空间的大小衡量指标。
通常划分为全孔隙度和有效孔隙度两部分，其中全孔隙度包括孔隙率和裂缝率，有效孔隙度则是指可以存储和流动流体的孔隙占全孔隙的比例。
计算储层孔隙度通常使用物理实验方法和测井数据方法。
物理实验方法包括岩心分析、重质烃分析和微孔分析等，能够精确地确定储层岩石的孔隙度、孔径分布及孔隙形态等信息。
而测井数据方法则是通过测井曲线的解释，通过一定的公式计算出储层孔隙度。
最常用的方法是伽马测井和中子测井方法。
二、碳酸盐岩储层渗透率的定义和计算方法渗透率是指储层岩石中油气流动的能力，是指在单位时间内单位面积上的流体通过岩石介质的能力。
渗透率只有在岩石中存在孔隙时才存在，在储层中的孔隙间形成连通通道后，才可以对储层流体的渗流起到决定性作用。
渗透率大小和孔隙的形态和大小、储层压力、温度等有关，通常划分为绝对渗透率和相对渗透率。
计算储层渗透率的方法和计算储层孔隙度的方法相似，也包括物理实验和测井数据两种方法。
物理实验方法包括渗透试验、气相渗流实验和压汞实验等，而测井数据方法则利用电性测井、声波测井和压力测井等方法进行解释，计算储层渗透率和渗透率分布规律等。
三、碳酸盐岩储层孔隙度和渗透率的关系机理碳酸盐岩储层孔隙度和渗透率的关系是受岩石物性和成因影响的结果。
通常来说，孔隙度和渗透率之间的关系呈现出非线性的负相关性，也就是说，随着孔隙度的增加，渗透率会下降。
一方面，碳酸盐岩储层的孔隙空间多样性影响了渗透率的分布。
层理缝对页岩渗透率的影响及表征
层理缝对页岩渗透率的影响及表征朱维耀;马东旭【摘要】层理页岩中发育层理缝,为研究层理缝对储层渗透率及产气量的影响,选取四川气田下志留统龙马溪组层理发育岩样,开展了层理页岩渗透率实验研究,并结合微观孔隙特征对岩样渗透率进行分析,在此基础上运用渗流力学理论,建立了考虑层理缝影响的渗透率模型.研究结果表明:层理缝是导致页岩渗透率各向异性的主要因素;层理缝长度及其与渗流方向的角度是影响岩样渗透率的关键因素,并与岩样渗透率呈非线性变化关系;鉴于层理缝对储层渗透率的影响及应力作用下易闭合的特性,建议在页岩气开发中合理控制生产压差,从而避免应力作用对产能的影响.该项目研究对页岩气产能预测以及合理制订开发方案具有指导意义.%Due to the well-developed bedding seam in shale formation,the shale samples from the Lower Silurian Longmaxi Formation in Sichuan Gasfield are taken to carry the shale permeability test and the microscopic pore characterization is combined to determine the effect of bedding seam on shale reservoir permeability and gas produc-tion. A permeability model considering bedding seam effect is established based on the seepage mechanics theory. Research indicates that bedding seam is considered as a key factor results in shale permeability anisotropy. The shale permeability is greatly dependent on the bedding seam length and seepage angle,which shows a nonlinear re-lation with shale sample permeability. Due to the effect of bedding seam on shale permeability and the closure per-formance with stress,it is suggested that the producing pressure drawdown should be restricted to slow down the bedding seam stress-sensitivity on gas wellproductivity. This research could provide certain guidance for the shale gas productivity forecast and development program design.【期刊名称】《特种油气藏》【年(卷),期】2018(025)002【总页数】4页(P130-133)【关键词】页岩气;层理缝;各向异性孔隙度;渗透率【作者】朱维耀;马东旭【作者单位】北京科技大学,北京 100083;北京科技大学,北京 100083【正文语种】中文【中图分类】TE3710 引言中国南方下志留统海相页岩具有明显的层理特征，层理发育的页岩储层渗透率具有明显的各向异性特征，在研究中将页岩储层做为各向同性来处理，与实际情况偏差较大[1-11]，因此，对于层理特征比较明显的页岩要考虑渗透率各向异性的影响。
碳酸盐岩岩溶缝洞型油气藏勘探开发关键技术——以塔河油田为例200604
２ 超深碳酸盐岩储层预测技术系列
通过联合攻关， 自 １９９８ 年起所开发的超深层强 非均质性碳酸盐岩储层预测技术方法系列， 具有国 际先进水平， 其主要技术可分为两类：（ １） 以大型溶 洞、中小溶洞群为检测目标的振幅变化率分析技术、 地 震 反 射 结 构 分 析 技 术 、频 率 差 异（ ＦＤＡ） 分 析 技 术；（ ２） 以裂缝溶洞发育带为预测目标的地震三维 相干体分析、三维可视化古地貌古水系分析、地震属 性提取、地震测井联合反演技术等。在实际应用中， 总结出了塔河油田奥陶系碳酸盐岩缝洞型储层的地 震响应模式， 主要包括以下四个方面。
① 陈红汉， 王群奇， 林忠民． 塔河油田奥陶系油藏流体包裹体研究． 中国地质大学， ２００２．
５０
海相油气地质 ２００６年 第 １１ 卷 第 ４ 期
３ 缝洞型碳酸盐岩油气藏精细描述 技术
图 ２ 内幕缝洞发育带地震响应特征
强反射“， 串珠状”短强反射 ； 高 频 吸 收 强 ， 强 ＦＤＡ 异常。
洞缝系统特征 振幅平面图上具有网状不连续 性异常， 呈有规律的簇形条带状展布。
在实践中， 笔者还总结了不同地震预测技术在 不同区块的有效性， 提高了预测和表征碳酸盐岩缝 洞型储层发育带的精度， 从而进一步完善了适合于 塔 河 油 田 碳 酸 盐 岩 大 型 溶 洞 、缝 洞 发 育 带 的 地 震 预 测方法技术系列。例如， 不连续性检测分析方法对 塔河油田缝洞系统的预测效果最好， 吻合率在 ７７％ ～９５％ ； 频率差异分析对塔河 ３ 区 （ 按先后开 发的次序顺序命名） 的地震预测效果较好。地震波 能量衰减因子不同的频率在各区块的响应结果差 异明显， 究其原因主要是不同储层类型对不同频带 的 地 震 波 的 吸 收 有 所 差 别 。一 般 高 频 衰 减 对 岩 溶 洞 穴型储层为主的地震预测效果最好， 例如塔河 ４ 区 （ 图 １ 位 于 塔 河 ４ 区 ） ５１ 口 钻 井 的 吻 合 率 可 达 ９０％ ， 而对塔河 ３ 区以裂缝型储层为主的地震预测 的效果差些， 钻井的吻合率仅有 ６０％ 。振幅变化率 对塔河 ７ 区的地震预测效果好， 是由于该区放空漏 失 在 地 震 上 表 现 为 强 振 幅 的 串 珠 状 反 射 。塔 河 南 部 由于上奥陶统覆盖厚度大， 岩溶发育程度明显比塔 河主体部位差， 钻遇大型缝洞储层的几率变小， 储 层 主 要 为 良 里 塔 格 组 裂 缝 型 、一 间 房 组 孔 隙 型 或 孔 隙—裂 缝 型 。 Ｓ１０５、Ｓ１０６、Ｓ９７ 和 Ｓ１１０ 等 井 出 现 的放空或漏失现象， 主要是钻遇了裂缝发育带， 因 此对该区域的储层预测主要是针对加里东期中— 晚 期 岩 溶 和 裂 缝 作 用 形 成 的 储 层 发 育 带 。由 于 断 裂 对相干和振幅变化率的地震响应在该区块比较敏 感， 因此适宜采用这两种方法预测该区域的有利储 层发育区。
低渗致密油藏开发提高采收率渗流理论及方法
一、低渗致密油藏概述在我国低渗透油藏是指基质渗透率小于0.1mD的油藏。
而致密油藏一般是指在各种类型致密储集层中形成的石油，与石油岩层系的关系主要有吸附、共生或者游离等。
除此之外，致密油藏处于地层中，流动性较差，不能依据常规技术进行勘察和开发。
所以低渗致密油藏的基本概念为处于碳酸盐岩、致密砂岩或是致密灰岩中，且基质渗透率低于0.1mD的油藏。
低渗致密油藏的致密油一般集中在致密储集空间中，该空间多由各种微孔隙构成，同时这些微孔隙的微观形态和连通性影响着致密油的分布及储存状态。
与常规油藏相比低渗致密油藏的孔隙度小于0.1，同时单井产能低，不具备自然工业产能，所以开采方式主要是水平钻井、多段水力压裂等技术。
二、渗流理论与常规油田相比，低渗致密油藏的储层物性以及流体性质差异极大，所以决定着二者间的渗流机理与渗流规律大不相同，这种不同一般体现在低速非线性渗流中。
从渗流机理层面来说，低渗致密油藏的储层渗透率低于常规油藏，这是由其内部结构和环境决定的。
低渗致密油藏内部环境复杂且孔喉狭窄，使得石油经过的通道口径十分细微，所以在流动时液固界面互作用力以及渗流阻力较大。
从渗流规律层面上出发，低渗透多孔介质物性的参数由上覆有效应力控制，从因此低渗致密油藏的渗流规律会出现低速非线性渗流现象，与达西定律不相符。
根据上述分析，低渗致密油藏狭窄的孔喉直径使得该类油藏脆性矿物体积分数高于4/5，因此在开采时储集层很容易被压裂，同时与天然裂缝沟通形成网缝，所以自然产能较低。
在对低渗致密油藏的开采方式进行研究时，经验和理论来源多为低渗--超低渗透油藏，这是因为二者之间在开发时都会损失大量的地层能量。
经过借鉴同时结合大量的实际开采经验，目前我国开采低渗致密油藏时为扩大渗流面积，基本上使用的开发模式为水平多段压裂、体积压裂以及水汽注入补充地层能量等，可以大规模且高效地动用地质储量。
根据理论计算表明，水平井体积压裂前期产量可以大于10倍的直井单井产量，因此是最有效的开采手段。
压裂酸化技术难点和挑战
压裂酸化技术难点和挑战正如在我国石油工业“十五”规划报告指出的一样：现在我国石油工业面临的形势是新区勘探开发困难，老区的增产挖潜还有大量的工作要做。
其中，常规的井网加密已经效果不大，对酸化压裂措施的认识不够。
同时，增产措施改造的对象越来越复杂，改造目标已经从低渗、单井发展到了中、高渗和油田整体主要的难题集中在以下几个方面：1.复杂岩性油气藏指的是陆源碎屑岩、碳酸盐岩和粘土矿物以一定比例均匀存在，没有任何一种成份在主导地位。
典型的代表是玉门酒西盆地的清溪油田，该油田储量高、品位好，但是储层矿物组成十分复杂。
由于矿物的不连续分布，酸压后只能形成均匀、低强度的刻蚀；而水力压裂由于发生支撑剂嵌入和粘土矿物的水敏、碱敏现象严重，因此目前酸压和水力压裂技术对这类储层多为低效或无效。
只能考虑从液体体系上改进工艺措施。
2.高温、超高温、深层、超深层和异常高压地层以准葛尔盆地、克拉玛依、塔里木和吐鲁番为代表，如柯深101井，压力系数为2.0，温度135摄氏度，千米桥潜山地区井深4000m—5700m，温度在150摄氏度到180度之间。
这种地层的技术难点往往是需要的施工压力和压裂酸化液体不能达到要求；酸液的反应时间短，酸蚀作用距离短。
3.低渗、低压、低产、低丰度“四低”储层如中石油的长庆苏里格气田压力系数在0.8—0.9，渗透率为0.5—3.0达西，中石化的大牛地油田压力系数0.67—.0.98，渗透率仅为0.3—0.9达西。
类似的这种储层在我国占很大的比例，由于产生水锁现象进而产生很难解除的水相圈闭，如果不采用特殊的工艺手段，很难得到高效开发。
4.凝析气藏代表有千亿方的塔里木迪那气田和中原白庙深层凝析气藏。
这类油田酸化压裂最大的问题是由于压力降低后凝析油的析出产生凝析油环，大大降低了天然气的产量。
5.高含硫，高含二氧化碳油田这类油田有被誉为“南方海相勘探之光”的普光气田（储量高达1144亿立方米）；580亿立方米的罗家寨气田。
压裂酸化技术经典知识集
污染程度(Fk)、污染半径(rs)对增产倍比的影响
储层严重污染时，基质酸化处理可大幅度提
高油气井产量；因此对污染储层，基质酸化一般 可获得较好增产效果；
无污染储层，基质酸化处理效果甚微；
基质酸化解除污染带储层污染后，均匀改善
区不宜过大，以解除污染带储层污染为主要任务。
碳酸盐岩酸化常用酸不同浓度的溶解力
组分 石灰岩 CaCO3 =2.71g/cm3 白云岩 CaMg(CO3)2 =2.87g/cm3 酸 盐酸 甲酸 乙酸 盐酸 甲酸 乙酸 100 1.37 1.09 0.83 1.27 1.00 0.77 5% 0.026 0.020 0.016 0.023 0.018 0.014 X 10% 0.053 0.041 0.031 0.046 0.036 0.027 15% 0.082 0.062 0.047 0.071 0.054 0.041 30% 0.175 0.129 0.096 0.152 0.112 0.083
— 酸溶蚀方式: 溶蚀井壁及射孔孔眼。
— 适用范围: 砂岩、碳酸盐岩储层的表皮解堵
或射孔孔眼的清洗、井筒结垢及丝扣油的清除。
酸洗
两种方式： 将酸液注入预定井段，让其静置反应，在无外力搅拌的 情况下溶蚀结垢物或射孔孔眼中的堵塞物； 酸液通过正反循环，使酸液沿井筒、射孔孔眼或地层壁 面流动反应，借助冲刷作用溶蚀结垢物或堵塞物。
酸的溶解能力
— 定义为：单位体积酸溶解的岩石体积，可用
于直接比较各种用酸成本。
— 用表示溶解的岩石质量与反应酸的质量之比。
矿物相对分子量×反应方程中矿物摩尔数
β= 酸相对分子量×反应方程中酸的摩尔数
方解石与100%HCl反应的100为： β100= 100.09×1 36.5×2 = 1.372 石灰岩溶解克数 100%盐酸反应克数
延长川口油田水力压裂水平缝垂直缝的判别
裂缝主要为东西向 。
(垂深) 的压力即为井底停泵压力 。
表 1 川 30 井地应力解释结果 Tab. 1 Geostress Results Tested with Chuan 30
岩性
垂直主应 力/ MPa
最大水平 主 应 力/ M Pa
最小水平 主 应 力/ M Pa
川口油田长 4 + 5 层 “( 细脖子”特征段下部砂 岩) 埋深较浅 ( 5771 9 ～ 8711 9 m) , 有 学者 认为在 500～600 m 以内为水平缝[1] ,否则为垂直缝 。其 实这种观点缺乏事实支持 。美国 Nolte Smit h 公司 对埋深 200 m 的地层进行水力压裂后挖掘发现 ,裂
第 31 卷 第 2 期 2009 年 6 月
地球科学与环境学报
Journal of Eart h Sciences and Enviro nment
Vol. 31 No . 2 J un. 2009
延长川口油田水力压裂水平缝垂直缝的判别
郝世彦1 ,2 ,董红梅2 ,李延生2 ,沈渭滨2 ,李 江2 ,张 林3
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对碳酸盐岩地层中基质、天然裂缝及人工裂缝的应力相关性渗透率的认识 编译:李勇明 陈勇(油气藏地质及开发工程国家重点实验室・西南石油大学)审校:郭建春(西南石油大学) 摘要 引用一个巴西人的实验来模拟张性天然裂缝,该实验主要是通过把岩心置于强张力状态下来使整个岩心起缝,然后在不同的有效应力状态下,通过模拟油藏衰竭情况来估算应力相关性渗透率。
实验结果表明天然张性裂缝的导流能力比剪切裂缝的导流能力低得多,而剪切裂缝的导流能力又比支撑剂裂缝的导流能力低。
岩石基质中的有效应力的概念与天然裂缝中的概念完全不同。
因此,在任何模拟研究中对岩石基质与天然裂缝中的有效应力都应该分别加以估算,这样才能获得具有代表性的数值。
张性裂缝在油藏能量衰竭前期就已失去了导流能力,为了提高油藏的采收率,就要对张性裂缝进行处理。
该研究的主要成果有:理解怎样有效地控制天然裂缝来增大油井的产能;定量分析在基质和裂缝系统中有效应力的概念;为模拟研究提供应力相关性关系。
关键词 碳酸盐岩 天然裂缝 应力敏感性 压裂DOI:1013969/j.iss n.10022641X1200911210081 引言致密碳酸盐岩油藏在岩石基质与天然裂缝、人工裂缝系统中都表现出双孔渗特征,使得原油、天然气以一种非常复杂的方式运移。
油藏能量的衰竭会造成有效应力的增加,从而使渗透率降低,最后将导致油藏累积采收率的锐减。
如果裂缝性油藏的渗透率对有效应力的变化具有高度敏感性,那么由地层应力与孔隙压力引起的有效应力的增加就可能会大大降低油藏的渗透率。
该渗透率对应力变化的高敏感性在致密、高压、天然裂缝油藏中表现得相当突出,并且在这种油藏中天然裂缝对油藏能量衰竭造成的闭合压力的变化非常敏感。
建立实验模型必须与油藏流体性质、地质力学特征保持一致,并且能够将由各种技术方法测得的地层流体和岩石信息(例如:流动/存储性质、岩石的力学性质、油层流体压力及压力水平)衔接在一起,以便对油藏进行准确的动态预测。
识别天然裂缝在针对压裂改造的经济优化设计中显得非常重要。
用来改善和维持天然裂缝渗透性的技术有低浓度胶束加载物、高能液体和100目的中强度支撑剂。
在类似的天然裂缝性油藏中,由开采造成的压力衰竭将会在很大程度上影响油井的产能。
很多学者也就天然裂缝对产能的影响做过研究,并提出:如果裂缝一直处于张开状态,那么它将在很大程度上提升油井的产能。
正确理解岩石基质、天然裂缝、人工裂缝所表现出来的水动力学特征,并把其视为有效限制应力的影响作用,这对设计优化增产措施、采用油藏模拟来预测油藏生产动态和最大程度地开发碳酸盐岩油藏有着至关重要的作用。
该课题目的之一在于研究在低孔隙压力、高地层应力油藏中天然裂缝的渗透率降低特性。
理解随着井底压力的降低而表现出渗透率降低的裂缝性碳酸盐岩油藏的产能以及孔隙压力与渗透率的关系,这是优化油田开发方案的基础。
通常用基质与裂缝间的导流函数来模拟流体在裂缝性多孔介质中的流动,将形状因子考虑在裂缝的导流函数里面。
就导流函数提出了一些新的观点:将形状因子、应力相关性裂缝开度以及其渗透率,还有应力相关性基质渗透率都考虑在导流函数中。
2 有效应力的概念有效应力的概念是由Biot在1941年提出的,认为孔隙压力有助于平衡岩石颗粒接触之间的机械应力,并且用于支撑地应力的油藏压力可通过孔隙弹性因子来确定。
关系式表达如下:σ′=σ-αp(1)式中,σ′为有效应力,σ为总应力。
孔隙弹性常数α由下式给出:α=1-c mac b,0≤α≤1(2)总压缩系数由下式给出:c b=3(1-2v)E(3) 如果岩石没有孔隙(即孔隙度为0),那么岩石基质压缩系数c ma就等于c b,α即为零;反之,如果岩石具有高孔隙度,那么岩石基质压缩系数c ma与总的压缩系数c b比起来就小得多(甚至可以忽略),而α也就取1。
孔隙弹性常数可在实验室测得,该研究提出一种新的技术手段来间接确定这个重要的系数。
当油藏压力迅速下降至井底流压时,井眼附近的有效应力的影响作用就会相当显著。
对于给定的一口井,地层压力是径向距离的一个函数,可表示为:p(r)=P w+(P e-P w)ln rr wlnr er w(4) 代入相关参数,可以得到所给井的井眼附近的地层压力和有效应力梯度。
计算表明,最大压降出现在离井眼很小的一段距离内,因此有效应力在井眼附近将出现最大值并造成渗透率的锐减,另外造成渗透率降低的原因还有径向流的汇集与表皮效应。
虽然我们假设α是一个常数,但实际上它也是压力的函数。
在井眼附近的渗透率和油藏渗透率将随着油藏能量的衰竭而改变,该变化将影响对油井进行的试井分析、单井油藏模拟研究和整体的油藏开发部署,因此正确地模拟该机理对石油工程具有重要作用。
在实验室和油田现场已经发现由有效应力和孔隙压力的变化引起的裂缝渗透率的改变相当地显著。
虽然“应力敏感性油藏”这个术语已被广泛地应用在各种文献中,但是在所有油藏中都表现出应力敏感性特征。
有效应力的大小引起的变形都会使渗透率发生改变,且在不同油藏变化规律还不一致。
有效应力是孔隙压力、总应力和毕奥特系数的函数,而地层形变却是岩石弹性和塑性特性的函数。
因此最终渗透率的变化是采用解析方程表示,非常复杂,所以通常对所给岩层进行就地条件下的实验估算。
3 实验模拟设计该实验是用来模拟油藏渗透率(基质、天然裂缝和诱导裂缝渗透率)的降低特性,而该降低性是有效应力增加引起的。
实验用的所有岩心样品规格:直径4in(1in=2514mm),长度4～8in 不等。
首先测定岩心的基质导流能力,然后用类似巴西人实验方法使整个岩心起缝,从而形成张性裂缝,最后使得岩心断裂成两块。
用从已取岩心的地层中选取的天然剪切裂缝来研究剪切裂缝的水力导流能力,它也是有效应力的函数。
将两块断裂的岩心拼在一起并用支撑剂加以支撑,以形成支撑剂裂缝。
将岩心样品(未经处,、具有张性裂缝、天然剪切裂缝或支撑剂裂缝)置于岩石力学的加载装置里,然后改变岩心围压,就可以在所给的孔隙压力条件下建立起线型流动,以确定所给多孔介质(基质、张性裂缝、剪切裂缝和支撑剂裂缝)的水力导流能力。
4 应力相关性基质的导流能力实验所选择的样品不能有微裂缝,这样才能更好地确定应力相关性基质的渗透率。
用不同的净有效应力组合来测得在每个应力级数下的渗透率。
回顾方程(1)对有效应力的定义,要求给毕奥特系数α赋值。
假设α=1,则可以绘制出基质渗透率随有效应力变化的关系曲线,对于同一有效应力可能出现多个渗透率。
该结果并不是实验错误,而是一开始的假设(α=1)就是不合理的。
改变α的取值,重新描绘出应力相关性渗透率的函数图像,直至得到有意义、有代表性的趋势线。
因为α是应力的函数,所以从第一步开始,就应该在一定范围内改变其值,用推测的α函数来求得不同的应力相关性渗透率。
5 应力相关性张性裂缝的导流能力当油藏压力下降时,油藏弹性驱动将随着有效应力的增加促使天然裂缝闭合,从而降低油藏的产量。
在岩石基质介质中发育着天然张性裂缝,而这些裂缝将有助于引导流体向井眼流动。
为维持所给配产,随着有效应力的增加,导流能力将会以一定的下降趋势减小。
当油藏衰竭造成的净有效应力增加时,就会引起裂缝弹性闭合。
裂缝弹性闭合遵循胡克弹性定律,并由地层的杨氏模量确定:εe=σE(5) 裂缝中孔缝的减少也会导致裂缝导流能力的减小。
如果假设垂直于裂缝壁面宽度为50ft(1ft= 30148cm)的岩石会促使裂缝的闭合,那么当杨氏模量取3×106p si(1p si=61895kPa)和油藏压力从7000p si降到4000p si时,裂缝的宽度将会降低0105in ,而裂缝不会由于宽度降低0105in 而闭合,如果裂缝接触点能够承受足够强的应力就会阻止裂缝的闭合。
裂缝粗糙表面的抗压强度将确定其最终导流能力,所以裂缝导流能力的降低主要是由于弹性效应和裂缝粗糙表面的压缩断裂。
压缩断裂所产生的岩石颗粒和碎屑也会降低裂缝的导流能力。
张性裂缝和剪切裂缝的表面粗糙度各不相同,且张性裂缝的表面粗糙度不会随着构造运动而变化(其导流能力基本上保持不变),而剪切裂缝在构造运动过程中将会产生很高的导流能力。
正如前面所解释的一样,引用巴西人的实验使得4in 的岩心样品(图1)在强应力下起缝断裂,而该诱导裂缝代表的就是张性裂缝。
所做的裂缝流动实验就是将裂缝渗透率从总的渗透率中分离出来并用下式表示:K tA t =K f A f +K ma A ma(6)图1 模拟的张性裂缝:上图表示起裂的岩心;下图表示最终的裂缝壁面6 应力相关性剪切裂缝的导流能力图2表示具有天然剪切裂缝的岩心与其裂缝壁面特征。
测试天然剪切裂缝导流能力的方法与测试张性裂缝的导流能力的方法相似。
7 应力相关性支撑剂水力裂缝的导流能力水力加砂压裂主要用来在油层中形成新的裂缝以提高油气井的产能,而支撑剂则是用来保持裂缝在油井的生产期间处于张开状态。
用100目的中强度陶粒支撑剂(图3)或30目的中强度的树脂涂层支撑剂(图4)来支撑已断裂的张性裂缝,并在不同的有效限制应力条件下进行岩心流动实验。
结果表明:用30目的的单层树脂涂层支撑剂支撑起来的裂缝其渗透率降低得很快,并且当有效闭合压力为4000p si 时也会产生许多的粉砂。
这是在对所给油藏进行水力加砂压裂施工设计过程中,何种地层条件与应选用哪种支撑剂的一个重要判据。
图2 所取岩心中的天然剪切裂缝:上图表示天然剪切裂缝的整个岩心;下图表示天然剪切裂缝壁面图3 含有100目支撑剂的张性裂缝图4 含有30目支撑剂的张性裂缝图5表示在研究过程中所考虑到的多孔介质组分的应力相关性渗透率,假设这些组分的各自渗透率初值都一样,并且以同样的速率降低,就可以得到最佳的油藏开发方案。
图6表示不同多孔介质成分的应力相关性导流能力。
图5 碳酸盐岩地层中不同孔隙介质所表现出的渗透率裂缝的标准导流能力定义为各孔隙介质的导流能力与初始导流能力的百分比(图6)。
100目的中强度陶粒支撑剂裂缝的产能可能会比30目的树脂涂层支撑剂裂缝高得多。
因为在闭合压力达到6500p si 时树脂涂层支撑剂会被压碎,所以当有效应力大于7000p si 时,与100目的支撑剂裂缝的导流能力相比较,30目的树脂涂层支撑剂裂缝的导流能力将变得很低。
这么高的应力一般不会出现在油藏深部(远离井眼位置),但是在井眼附近可能产生这样高的应力。
低浓度的水力加砂压裂在改造致密气藏过程中已取得显著的成效。
清水压裂形成支撑剂裂缝,而所用的支撑剂浓度都非常低,一般从015lb/gal (1lb/gal =1191826kg/m 3)到2lb/gal 。
如果将一条30目的树脂涂层支撑剂裂缝置于压碎应力条件下,那么树脂涂层支撑剂就会被压碎而产生大量的碎屑(粉砂),从而裂缝的导流能力也就会降低到100目支撑剂裂缝之下。