裂缝储层

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储层地质学及油藏描述
4、裂缝储集层类型
纯裂缝储集层 裂缝-孔隙型储集层 孔隙-裂缝型储集层 孔隙-洞穴-裂缝型储集层 裂缝-洞穴-孔隙型储集层 裂缝-溶洞型储集层 孔隙型储集层
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5、裂缝油藏类型
裂缝非均质油藏 石油储量主要赋存于孔隙中,裂缝中不储存有意义的储量, 裂缝有一定的流体渗流能力,而加剧了储层的非均质性。 纯裂缝性油藏 石油全部储存在裂缝中,并全部依赖裂缝流动。 双孔隙度油藏 在裂缝和孔隙中都有一定的石油储量,但开采中石油必须 依赖裂缝渗流往井中供油,孔隙中的油只能通过裂缝产出。 双渗透率油藏 在裂缝和孔隙中都有一定的石油储量,开采中裂缝和孔隙 都可以分别向井中供油。
LSS遇到裂缝后,声波的能量从一种波的形式转换到另一 种形式(如从Stoneley波到Pseudo—Ralyleigh波),因此接收 到的能量变弱。
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C、全波列声波(Array—Sonic)
裂缝的存在会使全波列声波仪器接收到回波的能量降 低,这是因为沿裂缝面部分能量被反射,部分被折射, 部分可能转换成为其它形式,这种方法对近水平的裂 缝比较有效,但对垂直裂缝反应不太明显。全波列声 波同时记录横波与纵波,所以可以计算岩石的泊松比。 在裂缝发育的岩层中,泊松比与无裂缝带的同类岩石 相比要高,故泊松比高是岩层中裂缝存在的标志。
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三、裂缝性储集层的发育条件
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从储集层意义上讲多条微裂缝较单条大裂缝更有价值。 这是因为: 当裂缝在围压增大时将随之闭合,即使在地表附近较宽 大的裂缝在埋藏较深时,其宽度也会减小,而微裂缝的 减小幅度相对低。 单一宽大裂缝易受地下水的作用而产生充填作用,从而 导致有效裂缝快速减小。 多裂缝的裂缝面积较单裂缝大,溶蚀效应较单裂缝大。 要形成良好的裂缝系统,应具备以下条件:
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3、裂缝的作用
裂缝可以使一些不具备孔隙的岩层变成储层和生产层。 开启裂缝的存在可提高储层的渗透率、使一些低渗透率 油层具有开采价值。 张裂缝穿过盖层并破坏其封闭性,开启的裂缝可成为油 气散失的通道。 裂缝能改善储层的渗透率,加快采油速度,但总的来说 对于提高采收率是不利的。裂缝延伸越远,与基质孔隙 的渗透率差别大的裂缝,越是对提高采收率不利。
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2、裂缝形成的影响因素
裂缝的形成是由于受力的作用而使得岩石的结合面发生 变化而产生的,因此其影响因素归根结底包括两大类: (1)构造应力 作用在岩石上的构造应力的性质、大小、方向和边界条 件等直接控制了裂缝的发育。 构造运动对裂缝储集层的形成、演化起着重要作用。不 管区域性构造运动方式是升降为主还是侧向挤压为主, 都会控制和影响裂缝的发育。
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四、裂缝识别与描述
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1、裂缝的识别
识别储层中裂缝系统并研究其空间分布特征是 油气开发中必不可少的工作。 裂缝识别是裂缝描述的重要内容,是一项探索 性和综合性很强的工作。 裂缝的形成和分布是诸多因素综合作用的结果, 这些因素在不同的地质条件下表现不同。目前 识别裂缝主要通过如下手段:
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二、裂缝形成的地质背景和影响因素
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1、裂缝形成的地质背景
裂缝是在特定的地质背景下形成的,概况起来包括如下 几方面:
1)与水平挤压作用有关的褶皱
在水平挤压作用下,层状岩石会发生皱。
裂缝一般发育在褶皱的顶部。常见的有三组裂缝,一组 为与最大水平应力平行的张性裂缝,是区域应力直接作 用下形成的;第二组为与水平最大压应力成一角度的一 组剪切裂缝,也是在区域应力作用下直接造成的;第三 组裂缝为垂直于最大水平应力方向上的张裂缝,是由于 褶皱时在背斜顶部由于岩层弯曲造成的局部应力场而形 成的张性裂缝.
2、有利的构造部位
裂缝时构造运动的结果,裂缝的发育与断层和褶皱密切相关。 (1)褶皱上的有利部位
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断层附近裂缝发育程度显著增大
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(2)与构造作用时期的关系 在构造运动的早期,地层变形不太强烈时所产生 的裂缝主要在脆性薄地层中,且裂缝产状微垂直 与构造走向。 构造运动的中晚期,裂缝发育在较厚的地层中, 切产状平行于走向。
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6、裂缝描述与研究的内容
1. 裂缝产状:倾角、走向,与储层产状关系 2. 裂缝规模:纵向穿切深度,横向延伸长度,分布密度 3. 裂缝开启程度,充填程度及有效开启程度 4. 裂缝力学性质识别 5. 裂缝组系及油藏内发育分布规律 6. 裂缝的储油能力(φ)和渗流能力(K) 7. 裂缝的成因 8. 裂缝综合评价及预测
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4)与流体压力有关的裂缝是非构造应力变形情况下常见 的张性裂缝。岩石孔隙压力的增加可大大降低岩石的极 限压力。由于岩石的抗张极限强度较抗压极限强度要低 得多。因此,岩石孔隙压力在某些情况下可超过围压并 使岩石产生张性裂缝。 5)由于盆地内部的差异运动或其他原因使沉积盆地的一 部分或全部上升,上覆部分地层被剥蚀,使上覆压力降 低。上覆压力的释放可以在岩层中产生平行于岩层方向 的裂缝。此外由于盆地地形变化,地形抬高处含水层中 的地层水向盆地深部流动,当地层深处地层中的水压超 过一定程度后,可能产生天然水压裂缝。
天然裂缝与人工诱发裂缝的区别
人工诱发裂缝的识别特征:
1,断口很不规则或呈贝壳状。 2,平行于岩心抓痕或定向刻槽。 3,诱发裂缝总是平行岩心轴线。 4,岩心在岩心筒内扭转导致螺旋式形状。 5,岩心中心线的张性缝。 6,岩心与钻头间不稳定摩擦滑脱引起花状缝。
天然裂缝的一般特征:
1,充填有胶结物、矿物,且与钻井液无关。 2,裂缝包含在岩心内部,不延伸达岩心边缘。 3,呈平行组系产出。 4,具擦痕面,指示运动方向与区域应力方向一致。 5,岩心具稳定的方向或方位,符合裂缝分布规律。
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(2)利用测井资料识别裂缝
裂缝可从对岩心测井资料的分析和解释来实现。参照 常规标准岩石物理测井方法的解释,应用倾角测井特 别是近年发展起来的地层微扫描(Formation Microscaner)和井下电视测井技术,能在井中发现许多 裂缝的踪迹。虽然裂缝的存在不同程度地在不同的测 井响应中表现出来,目前尚无特别有效的测井工具能 在井下识别裂缝并定量描述其特征。因此用测井资料 识别裂缝,应尽可能地收集和参考其它有关资料作为 测井解释的辅助证据。
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1、有利的岩石类型
脆性岩石有利于裂缝发育,通常胶结致密的碳酸盐岩 较孔隙发育的砂岩的脆性强,泥质含量较高时不易产 生裂缝。较好的岩石主要有: 砂岩中粒度较小的细砂岩、粉砂岩 泥质含量较低的亮晶灰岩、白云岩。
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白云岩裂缝级别层次特别丰富
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(1)岩心裂缝识别
岩心裂缝识别于描述是地下储层裂缝最直接的第一性 资料,主要描述裂缝的顶深、倾向、倾角、投影长L、 中心距H、开度B、裂缝面性质,并对天然裂缝和人 工裂缝进行区分。 天然裂缝识别、裂缝产状、裂缝力学性质、裂缝形态、 裂缝充填物、裂缝组系、微裂缝
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2)垂直于岩层层面向上的局部应力可使沉积岩产生弯曲, 形成穹隆或隆起等正向构造,这类构造可在张性环境下 形成。裂缝的发育从与下伏基底或地垒岩块直接接触的 岩层向上延伸,形成垂直裂缝,并在其边缘形成倾斜的 裂缝。 3)伴随断层发育的裂缝。任何大的断裂带都是由许多不 连续的、规模不大的小的断层系组成的,纵横相联的断 层相互交错形成复杂的断裂带。裂缝的密度和强度通常 随远离断层而变小。
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9)矿物发生相变可造成体积的缩小而产生微裂缝。便如方 解石向白云石转化,蒙脱石向伊利石转化均可导致体积减 小,产生裂缝。 10)岩石在冷却的过程中会发生收缩而形成裂缝,如玄武岩 的柱状节理。 11)风化作用(各种机械风化和化学风化)可造成裂缝,这类 裂缝对于形成不整合面之下的古风化剥蚀储层特别重要。 12)大的陨石与地壳的碰撞可造成大量的裂缝,并在适当的 条件下形成油气聚集的场所。
徐守余 中国石油大学地球资源与信息学院
2021年4月
储层地质学及油藏描述
裂缝性储集层以其形成条件和分布规律的特殊性、 油气藏形成的复杂性、油气井钻探的风险性而吸引 了众多的石油地质、开发地质工作者。
储层地质学及油藏描述
裂缝储集层概述 裂缝形成的地质背景和影响因素 裂缝性储集层的发育条件 裂缝识别与描述 裂缝预测
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一、裂缝储集层概述
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1、裂缝
裂缝是一种岩石间丧失结合力的空间面。 裂缝两侧的岩石发生了显著位移则称为断层。而没有 发生较大位移则称为节理。 裂缝的存在是裂缝性储集层形成的必要条件。 裂缝的空间分布影响储集层的非均质性和油水运动规 律,最终影响油气采收率。 裂缝研究是储层研究的重要内容之一。
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A、变密度测井(Variable Density Log,简称VDL)
进入裂缝带,VDL表现为图象的突然变化,变得模糊不清, 或出现人字状图形。但应注意,在VDL测井图上,图象模 糊不清或出现人字状图形并不一定指示裂缝带的存在。不 同岩性的薄互层也可造成这种异常。
B、长间距声波测井(Long-Spaced Sonic Log,简称LSS)
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7)区域裂缝。区域性裂缝是在区域在大面积上发育的裂 缝,这种裂缝在大面积内切割所有局部构造,走向相对 稳定。破裂面沿裂缝延伸方向无明显水平错位,且大致 垂直于层面。区域裂缝与局部构造裂缝的主要差别在于 其几何形态简单、稳定,裂缝间距相对较大。
8)失水可造成在沉积岩石中产生裂缝。其中由矿物脱水 形成的裂缝对储层的孔隙意义最大。脱水是沉积物体积 减小的一种化学过程,这些过程包括粘土的失水和体积 变小或凝胶或胶体的失水和体积变小。脱水作用所形成 的裂缝在沉积物三维空间内发育成三维多边形网络,分 布均匀,裂缝的连通性好。这种脱水裂缝可见于泥岩、 粉砂岩、砂岩、石灰岩和白云岩中。
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6)缝合线构造。缝合线是压溶作用的产物,在骨架孔隙 度相对较低的碳酸盐岩中比较常见。缝合线不是开启的 裂缝,不具连续的渗透率。缝合线常与一种很短的张性 裂缝垂直相交。这组张性裂缝的方向与σ1方向平行,在 大多数情况下垂直于岩层层面。当这些张裂缝与压溶相 联时便成了缝合线的“牙齿” ,对储层的渗透率有改善。 压溶对埋深比较大的碳酸盐岩储层来说是特别重要的。
F、井下声波电视
井下声波电视实际上是一种声波扫描,它利用声波的反射、 折射原理用定向高频波对井壁进行360°全方位扫描。接 收从井壁上反射来的回波信号(幅度和时间),将回波信号 的幅度变换后,成象得井壁图象。无裂缝地段地层对声波 能量收吸能力弱,回波信号强,图象为白色,在井壁出现 裂缝的地方由于吸收回波能量相对较弱,在图象上呈暗色。 所以利用井下声波电视可以直接观察裂缝。
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2、裂缝的类型
不同的分类依据有不同的分类方案。
裂缝的成因
力学成因:张性裂缝、压性裂缝、扭性裂缝 地质成因:构造裂缝、地层裂缝、其他裂缝
裂缝的几何性质
几何形态:走向缝、倾向缝、垂直缝、水平缝 大小:微裂缝、裂缝
裂缝的孔隙特征
充填程度:无充填、半充填、充填 充填物质:方解石、白云石等
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(2)岩石性质 岩石的物理性质直接影响裂缝的发育程度,脆性岩石易 产生裂缝,塑性岩石不易产生裂缝。
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(3)储集层厚度及地层组合 储集层厚度也是影响裂缝发育的重要因素。地层厚度 越大,裂缝密度越小、宽度越大。 当地层为薄层时,常为层间滑动,裂缝发育少。当地 层为单厚层时,裂缝穿层明显。
D、井径测井(Caliper Log)
钻井通过裂缝带时,因裂缝带中的岩石容易破碎而塌 落,使井径扩大。若井径沿一个方向上扩径,形成近 椭圆形的井筒,其长轴方向可能指示裂缝延伸方向。
储层地质学及油藏描述
全波列测井,储剪层切地质波学能及油量藏明描述显衰减处指示裂缝
E、温度测井
由于裂缝带中钻井泥浆侵入,使得裂缝带发育处地层温度 降低。井段中出现温度偏离正常温度趋势的低温段,可能 指示裂缝的存在。但应注意其它因素造成的井温异常。
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