海拉尔盆地乌东地区三维地震裂缝预测方法及应用

中图分类号 ：Ｐ ３ ．４ ６ １４
文献标识码 ：Ａ
裂缝 有效 改善 了储 层 的油 气储集 空 间 ，裂缝 预测
海拉 尔盆 地 自下而 上 形成 了铜钵 庙组 、南屯组 和
的探索越 来越 成为 关注的 重点 ｚ， 储层 裂缝预测 研究 大磨拐 河组 下段 ３ 套烃源 岩地 层 ， 钻井 揭示 了基岩 风化
一２ｚ
构造应力场 ， 判断构造裂缝发育特征 ， 是油气田勘探开 根据广义虎克定律建立物理本构关系，进一步推导得 发 中正 在探 索的 裂缝预 测方 法 。针 对 裂缝储 层的 构造 到 某一 点的应 力及其方 向 ： 特 征 ，从构造 力学 出发 ，利 用地 层的 几何信 息 （ 造 构 面） 、岩性信息 （ 速度、密度） 估算 出地层的应力场， ， 包括地 层面 的 曲率张 量 、 形张量 和应 力场 张量 ， 变 从而
一
（ 一 （ 一 葙
一 而
得到主 曲率 、主应 变和主 应力 。
数 值 模拟技 术 模拟 古构造 应 力场是 建立 在薄 板模
型假设 基础 上的 ， 为所研 究 的地 层是 均匀连 续 、 向 认 各 同性 、 完全弹 性的 ， 并认为地 层 的形成是 完全 由构造应 式 中 力所形 成 的。
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和 动力 ， 因此开展 储层 裂缝 的研 究 ， 先必须 进行构 造 首 应 力场研 究［ 。利 用构 造学和 数值 模拟技 术模拟 古 ２ ２
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有 较好 的相关关系 ， 裂缝发育带分布在不 同方 向的两组断层相交部位 、正断层或逆断层的上盘 附近 。 裂缝预测的影响因 素主要是断层的位置和方向的精度 ，地层横 向厚度和密度变化较大也对预测精度产生影响。
关键词 ：曲率张量 ；变形张量 ，应力场张量 ；构造应力场模拟 ；裂缝储层预测 ；海拉尔盆地
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海拉尔盆地乌东地区三维地震裂缝预测方法 及应用 木
刘云武 齐振 勤 唐振 国３ 陈守 田 ， ４ 张秀娟 ６
（ 北京大学地球与空 间科 学学院 ，北京 １０ ７ ；２ １ ０ ８ １ 中国石油大庆油 田钻探工程公 司物探一公 司 ， 黑龙江省大庆市 １ ３ ５ ；３中国石油 大庆油田公司勘探开发研究院 ，黑龙江省大庆市 １ ３０ ； ６ ３７ ６ ０ ０
在 国外还没 有公开 的实 例 ， 国内也处于 探索 阶段 。 中 壳 、 塔 铜钵 庙组砂 砾岩 、 屯组和 大磨拐 河组 砂岩等 ４ 南 套 地 区碳 酸盐 岩 裂缝储 层预 测在 奥 陶纪 区域构 造 背景和 储层【。 ２ 乌东三 维地震勘 探工 区在 构造 区划上位 于海拉 ”
奥 陶系岩性段划分的基础上 ，建立 了塔中地区奥陶系 构 造一 沉积 模式 ，并 用三 维有 限元数 值 模拟 方法 对塔 中地 区有 利碳酸 盐岩裂缝 储 层发育 区进 行 了预测Ⅱ 。 对 济 阳坳 陷四扣洼 陷及 郭局 子地 区泥质岩 储 层的裂 缝类
因素是区域构造应力及构造部位、 岩性、 岩相、 岩层厚 用构造 曲率、 最大主应变、 最大主应 力等参数对布达特 度 、 深及 地层 压力 ，并在 此基 础上建 立 了地 质模 型 、 群 基岩 裂缝 进行 了预 测 ，为基岩 裂缝 油 气藏勘 探提 供 埋 力学模 型和 数学 模型 ，运 用三 维有 限元方 法对 四 扣洼 了方 向 。 陷构造裂缝储层的分布进行了预测 ，提出了四扣洼陷 裂 缝发 育在平面 上具 有不均 匀性 、 连片性 差 、 与断 层关 系密切 的特 点【 。 １
４成都理 工大学 ，四川省成都市 ６ ０ ０ ；５中国石油渤海钻探工程 公司第一录井公司 ，天津 ３ ０ ８ ； １０ ０ ０ ２ ０
６ 中国石油大庆油 田钻探工程公 司地质 录井 一公司信息 中心 ，黑龙江省大庆市 １３ ０ ） ６ ０ ０
摘 要 ：目前 由于油气勘探 技术 的提高 ，国内物性 较好的沉积岩储层油气资源逐步被发现和开发 ，而火成岩和基
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
岩变质岩 中裂缝储层在华北 、 辽河油 田、大庆等油 田相继发现巨大的油气 资源 ，也使裂缝储层成为油气勘探的新领域 。
以海拉 尔盆地乌东地 区为例 ， 基于三维地震资料 ， 在建立层序格架和精 细断层解释基础上 ， 进行构造应力场模拟 ， 通过 构造曲率 、 最大主应变 、 最大主应力等参数对构造裂缝分布进 行预 测， 结果表 明构造应力场分布 与构造断裂体系之间具
— — 曲率变 形分量 ；
— —
应变分 量 ；
设 以在直 角坐标 系中 （ １，薄 板 中面 为 ｚ Ｏ的 图 ） ＝ 坐标面 ，规定按 右手规 则 ，以平 行于大 地坐标 为 Ｘ、Ｙ 坐标 ，以 向上为 正 。沿 Ｘ、 正 方 向的位 移分 别为 ｕ、 ｘ ｕ， Ｚ 向的位 移为扰 度 ｗ （ Ｙ 。由此建 立直 角坐 沿 方 Ｘ， ） 标 系 中的 变形几 何方程 ：
尔盆地 乌尔逊 凹陷的东部 ， 总体上 为 向南西 倾的单斜 。 基岩风 化 壳即布 达特 群地 层经 后期 多次构 造运 动和 风 化剥蚀 形 成 了丰 富 的裂缝 ，是 一套 以裂缝 和 风化孔 洞 为特征 的储层 ， 基岩 风化壳 裂缝储层是海 拉尔盆地 主要
型 、 别特征 进行研 究 ， 为影 响该 区裂缝 发育程 度的 勘探领域之一。 识 认 本文利用构造应力场数值模拟方法 ， 采
１ 应力场数值模拟
构 造应 力场 是 储层 构造 裂缝 形成 的主 要外 部 因素
基金项 目：国家 ９ ３ 目 “ 山岩油气藏的形成机制与分布规律 ”（０ ９ Ｂ １ ３ 。 ７项 火 ２０ Ｃ ２ ９） 第一作者 简介 ：刘云武 ，男 ，北京大学地球与空间科学学 院博士后 ，主要从 事油气勘探和地震地质油藏描述工作 。 收稿 日期 ： ０ １ ０ — １ ２ １— ３ ２ Ｉ修改 日期 ： ０ ｌ １— ４ ２ １ 一 ０ ２