油气藏裂缝模拟与评价ppt课件

1、油气藏裂痕模拟与评价油气藏裂痕模拟与评价西西 北北 大大 学学 地地 质质 系系西安西大国林资源环境信息工程西安西大国林资源环境信息工程裂痕在油气勘探与开发中的重要性裂痕在油气勘探与开发中的重要性裂痕是油气藏中一种特殊的地质景象，它的存在改裂痕是油气藏中一种特殊的地质景象，它的存在改动了原有地质体的许多性质。动了原有地质体的许多性质。对于油气田勘探与开发，裂痕有非常重要的影响，对于油气田勘探与开发，裂痕有非常重要的影响，主要表如今主要表如今1可以为油气运移与聚集提供有效的渗滤通道；可以为油气运移与聚集提供有效的渗滤通道；2可以大大改善油气藏的储集性能，特别是对于可以大大改善油气藏的储集性能，特

2、别是对于深层油气藏、低浸透油气藏、复杂构造区来说，作深层油气藏、低浸透油气藏、复杂构造区来说，作用尤其明显。用尤其明显。裂痕的发育，尤其是剧烈构造变形区的裂痕发育改裂痕的发育，尤其是剧烈构造变形区的裂痕发育改动了油气运、聚、散的分布规律，添加了油气藏勘动了油气运、聚、散的分布规律，添加了油气藏勘探与开发的难度，因此，提高对裂痕发育规律的认探与开发的难度，因此，提高对裂痕发育规律的认识与评价，对于油气勘探与开发来说，就显得相当识与评价，对于油气勘探与开发来说，就显得相当重要。重要。到目前为止，对裂痕的评价方法的参数到目前为止，对裂痕的评价方法的参数较多，并且不一致，难以进展判别对比较多，并且不一

3、致，难以进展判别对比分析。分析。从国内外研讨现状来看，尚缺乏一个能从国内外研讨现状来看，尚缺乏一个能全面处理构造裂痕定量预测问题的研讨全面处理构造裂痕定量预测问题的研讨方法，对裂痕型油气藏预测及评价研讨方法，对裂痕型油气藏预测及评价研讨仍处于探求阶段。仍处于探求阶段。 目前国内外主要的裂痕建模方法目前国内外主要的裂痕建模方法裂缝模拟裂缝模拟方法方法裂缝密裂缝密度度裂缝方裂缝方向向裂缝孔裂缝孔隙度隙度有效渗有效渗透率透率不确不确定性定性最大曲率法最大曲率法xx较高较高地质统计地质统计方法方法xx高高地球物理特地球物理特征参数方法征参数方法xx高高地层恢复变地层恢复变形分析方法形分析方法xxx高高

4、岩石力学岩石力学方法方法低低以地质力学为根底的裂痕以地质力学为根底的裂痕模拟与评价系统模拟与评价系统 q地质力学评价裂痕的原理地质力学评价裂痕的原理q主要任务步骤和任务流程主要任务步骤和任务流程q运用实例分析运用实例分析裂痕评价模拟系统是基于岩膂力学、地质力学、断裂力裂痕评价模拟系统是基于岩膂力学、地质力学、断裂力学的原理和实际，运用边境元分析技术，经过对野外露学的原理和实际，运用边境元分析技术，经过对野外露头、岩心、测井、地震资料综合分析与处置的根底上，头、岩心、测井、地震资料综合分析与处置的根底上，建立实践与实际相结合的地质模型和数学模型，并与构建立实践与实际相结合的地质模型和数学模型，并

5、与构造应力场的历史分析相结合，预测地下油气藏中裂痕的造应力场的历史分析相结合，预测地下油气藏中裂痕的发育规模、强度、范围、方向和密度，从而判明地下油发育规模、强度、范围、方向和密度，从而判明地下油气田的分布，为油气勘探与开发提供根据。气田的分布，为油气勘探与开发提供根据。 裂痕评价分析根本原理裂痕评价分析根本原理三种裂痕类型三种裂痕类型张开型张开型( (节理缝节理缝) )：模型：模型1 1 剪切型剪切型( (剪切缝剪切缝) )：模型：模型2 2、3 3IIIIII模型1模型3模型2节理裂痕外表构造的露头照片及实验室模拟照片节理裂痕外表构造的露头照片及实验室模拟照片Monterey Fm., S

6、outhern Californiaoriginarrest (hesitation) linesplumosePMMA experiment (Cook 1995)arrest (hesitation) linesplumose裂痕间距与岩层厚度的关系成比例裂痕间距与岩层厚度的关系成比例层厚层厚 1 层厚层厚 4 层厚层厚 3 层厚层厚 2 层厚层厚 1层厚层厚 2层厚层厚 3层厚层厚 4实验模拟两组裂痕的结果实验模拟两组裂痕的结果Angle = 90 degreesAngle = 45 degrees应力场与断层类型应力场与断层类型 vvHmaxHmaxHminHmin主应力形状安德森方式

7、主应力形状安德森方式vHminHmax,或或HminvHmax或或HminHmaxv(1) v最小时最小时,为逆断层为逆断层(2) v为中间值时为中间值时,为走滑断为走滑断 层层(3) v最大时最大时,为正断层为正断层 断层与裂痕的关系断层与裂痕的关系(Moody(Moody和和HillHill方式方式 裂痕方向确定的原理裂痕方向确定的原理根据区域构造的演化和本地域受板块运动挤压构成的古根据区域构造的演化和本地域受板块运动挤压构成的古应力场变化，以及与该变化对应的地层堆积和断层构成，应力场变化，以及与该变化对应的地层堆积和断层构成，确定一至二个古应力场；确定一至二个古应力场；对每一个古应力场相

8、对应的一组断层进展模拟计算，在对每一个古应力场相对应的一组断层进展模拟计算，在每一观测点上计算出三个主应力方向。再根据岩石力学三每一观测点上计算出三个主应力方向。再根据岩石力学三轴饲服实验和库仑破裂准那么，可以确定一组节理破裂方轴饲服实验和库仑破裂准那么，可以确定一组节理破裂方向和两组共轭剪切破裂方向；向和两组共轭剪切破裂方向；在思索一个古应力场时，共有在思索一个古应力场时，共有3 3组能够的裂痕方向。利用组能够的裂痕方向。利用成像测井资料对每一能够的方向进展标定，并确定一至两成像测井资料对每一能够的方向进展标定，并确定一至两组最有能够的裂痕方向。组最有能够的裂痕方向。 一组裂痕的相对年代一组

9、裂痕的相对年代 裂痕相对年代确定的实际根据：较完好的岩体上应力裂痕相对年代确定的实际根据：较完好的岩体上应力分布相对均匀，因此裂痕方向较为一致。而晚期的古应分布相对均匀，因此裂痕方向较为一致。而晚期的古应力场，受早期裂痕分布的影响，部分主应力方向有较多力场，受早期裂痕分布的影响，部分主应力方向有较多变化，因此其产生的裂痕方向有很大的变化范围离散变化，因此其产生的裂痕方向有很大的变化范围离散度大。度大。详细方法为：运用一组裂痕的倾角和倾向，计算方差详细方法为：运用一组裂痕的倾角和倾向，计算方差值；再比较不同组裂痕的方差值，来决议裂痕组的相对值；再比较不同组裂痕的方差值，来决议裂痕组的相对年代。方

10、差值越小，阐明裂痕方向的离散性越小，因此年代。方差值越小，阐明裂痕方向的离散性越小，因此年代较长远；反之，裂痕方向的离散度越大，裂痕年代年代较长远；反之，裂痕方向的离散度越大，裂痕年代较新。较新。主主要要任任务务步步骤骤与与流流程程1、资料搜集、资料搜集区域地质、构造、地层等资料：用于确定区域地质区域地质、构造、地层等资料：用于确定区域地质开展史与古构造应力场变化；开展史与古构造应力场变化；常规测井与能谱测井资料、岩芯与露头察看：用于常规测井与能谱测井资料、岩芯与露头察看：用于确定裂痕的主要发育规律与能够的分布方向及发确定裂痕的主要发育规律与能够的分布方向及发育强度；育强度；地震解释资料：用于

11、确定构造形状、断层规模、数地震解释资料：用于确定构造形状、断层规模、数量、延伸方向等量、延伸方向等油田压力、消费资料：用于分析裂痕对油气分布与油田压力、消费资料：用于分析裂痕对油气分布与油气田开发的影响；油气田开发的影响；现代地应力丈量资料：用于确定现代地应力场的分现代地应力丈量资料：用于确定现代地应力场的分布及其强度；布及其强度；声波测井及岩石力学实验资料：用于确定岩石体的声波测井及岩石力学实验资料：用于确定岩石体的力学特征，如弹性模量、杨氏模量、泊松比等；力学特征，如弹性模量、杨氏模量、泊松比等；储层物性资料：用于分析储层物性对岩石性质的影储层物性资料：用于分析储层物性对岩石性质的影响。响

12、。2、地质认识、地质认识确定研讨区的地层堆积格架，堆积体系确定研讨区的地层堆积格架，堆积体系与相类型，地层岩性变化等；与相类型，地层岩性变化等；明确主要断层类型、延伸方向、相对年代，明确主要断层类型、延伸方向、相对年代，能否活泼，断层间相互关系；能否活泼，断层间相互关系；确定研讨区地层埋藏史、构造演化史、古确定研讨区地层埋藏史、构造演化史、古应力场变化等；应力场变化等；确定岩石物理和力学特征、分层构造，及确定岩石物理和力学特征、分层构造，及其影响要素；其影响要素；确定圈闭类型及其性质，同一层岩性随深确定圈闭类型及其性质，同一层岩性随深度不同的变化规律；度不同的变化规律；了解古应力场与主要断层间

13、的关系，现代了解古应力场与主要断层间的关系，现代应力场与裂痕张开闭合的关系应力场与裂痕张开闭合的关系.3、模型建立、模型建立地质模型地质模型 按岩石力学特性建立分层地质模型。由于断层的存按岩石力学特性建立分层地质模型。由于断层的存在和岩性、相带的不同，导致地质体在在和岩性、相带的不同，导致地质体在3维空间纵维空间纵横向上存在明显的差别性。这种差别性对裂痕的横向上存在明显的差别性。这种差别性对裂痕的发育与分布具有明显的控制造用，因此必需根据发育与分布具有明显的控制造用，因此必需根据岩石膂力学特征来对研讨区进展分层、分区处置，岩石膂力学特征来对研讨区进展分层、分区处置，建立不同区带的子模型和分层地

14、质模型。建立不同区带的子模型和分层地质模型。数学模型数学模型 (1)不同子模型和分层模型内采用不同的力学参数不同子模型和分层模型内采用不同的力学参数和边境条件，如岩盐层按流体单元处置和边境条件，如岩盐层按流体单元处置(即界面上即界面上存在张应力，不存在剪切应力存在张应力，不存在剪切应力)。 (2)模型空间内等间距布置观测点，观测点多少由模型空间内等间距布置观测点，观测点多少由模型内分层数量而定，普通不超越模型内分层数量而定，普通不超越50万点；万点； (3)在断层面上布置三角单元，总单元数不超越在断层面上布置三角单元，总单元数不超越4000个。个。地质体分层处置与建模地质体分层处置与建模l普通

15、运用的三维边境元方法只能把模型当成单一普通运用的三维边境元方法只能把模型当成单一(均均质质)的物体处置，其力学参数如杨氏模量、泊凇比等的物体处置，其力学参数如杨氏模量、泊凇比等)为常数，不能随坐标而变化。虽然有限元法可以处理为常数，不能随坐标而变化。虽然有限元法可以处理这一问题，但因其单元为三维体，计算矩阵庞大，常这一问题，但因其单元为三维体，计算矩阵庞大，常规的计算以星期为单位，非常耗时。规的计算以星期为单位，非常耗时。l边境元方法其单元为二维面，计算矩阵数据量减少边境元方法其单元为二维面，计算矩阵数据量减少一维，因此一个常规计算可在数小时内至数天内完成。一维，因此一个常规计算可在数小时内至

16、数天内完成。同时，为处理力学参数在边境元方法中不能改动的问同时，为处理力学参数在边境元方法中不能改动的问题，对油、气藏等地质体可进展分层建模处置，对各题，对油、气藏等地质体可进展分层建模处置，对各层运用不同的岩石力学参数。层运用不同的岩石力学参数。Model 1 Model 2 Model 3a Model 3b岩石性质及地质力学模型建立岩石性质及地质力学模型建立 Over-burdenJurassic Over-burden Over-burden Over-burdenJurassicJurassicJurassic古最大主应古最大主应力方向力方向四种不同应力场的地质模型四种不同应力场的地

17、质模型Layer 1Layer 2Layer 4“FluidHard RockSoft RockSoft RockSoft RockHard RockLayer 5Soft RockHard Rock每一层模型的不同边境条件每一层模型的不同边境条件4、裂痕模拟、裂痕模拟三维裂痕分布的模拟计算。由观测点的应力三维裂痕分布的模拟计算。由观测点的应力矩阵和应变矩阵计算主应力、主应变、体矩阵和应变矩阵计算主应力、主应变、体应变、最大剪切应力、最大差应力；应变、最大剪切应力、最大差应力；按库仑破裂准那么和有关岩石的最大主应力按库仑破裂准那么和有关岩石的最大主应力差估算节理和共轭剪切裂痕的方向、密度差估算

18、节理和共轭剪切裂痕的方向、密度等。等。 5、结果的有效性处置、结果的有效性处置为了校验模拟结果的有效性，可运用岩心、为了校验模拟结果的有效性，可运用岩心、井下成像数据确定的裂痕密度、方向，井下成像数据确定的裂痕密度、方向，分别对模拟结果约束校验。假设不符合，分别对模拟结果约束校验。假设不符合，那么改动古应力场方向模型进展重新计那么改动古应力场方向模型进展重新计算，直到结果与知条件一致为止。算，直到结果与知条件一致为止。同时还可以对模拟结果进展敏感性实验，同时还可以对模拟结果进展敏感性实验，以判别哪些要素对裂痕构成的影响较大。以判别哪些要素对裂痕构成的影响较大。6、裂痕模拟结果输出、裂痕模拟结果输出利用三维图象软件输入模拟文件和成果，利用三维图象软件输入模拟文件和成果，如力学模型、断层分布、裂痕展布、裂如力学模型、断层分布、裂痕展布、裂痕方位等图件。痕方位等图件。裂痕三维显示裂痕三维显示 裂痕三维显示裂痕三维显示裂痕三维显示裂痕三维显示工工 作作 流流 程程 简简 图图地震解释时深转换断层有效性处置模拟结果输出断层边境条件建立力学模型SEISWORK裂痕方向分布裂痕密度分布裂痕和小