定量?jī)?chǔ)層地質(zhì)學(xué)講稿chp41N

1、 意義意義改善儲(chǔ)層改善儲(chǔ)層 在滲透性低的孔隙性儲(chǔ)層中起改造滲透率的作用，使之成為良在滲透性低的孔隙性儲(chǔ)層中起改造滲透率的作用，使之成為良好的儲(chǔ)層，從而具有較高的含油飽和度和較低的殘余水飽和度好的儲(chǔ)層，從而具有較高的含油飽和度和較低的殘余水飽和度形成儲(chǔ)層形成儲(chǔ)層 形成裂縫不僅作為滲流的主要通道，而且作為主要的儲(chǔ)集空間，形成裂縫不僅作為滲流的主要通道，而且作為主要的儲(chǔ)集空間，形成裂縫性油氣藏。形成裂縫性油氣藏。一、裂縫的類型一、裂縫的類型 概念概念 可將裂縫定義為是一種喪失結(jié)合力的面?？蓪⒘芽p定義為是一種喪失結(jié)合力的面。 類型類型 斷層斷層 如果裂縫兩邊的物質(zhì)發(fā)生了位移稱為如果裂縫兩邊的物質(zhì)發(fā)生了

2、位移稱為斷層斷層 節(jié)理節(jié)理 而沒有發(fā)生位移時(shí)稱為節(jié)理而沒有發(fā)生位移時(shí)稱為節(jié)理 分類依據(jù)分類依據(jù) 裂縫的成因、裂縫的幾何性質(zhì)、裂縫的孔隙特征。裂縫的成因、裂縫的幾何性質(zhì)、裂縫的孔隙特征。 裂縫的成因裂縫的成因 力學(xué)成因：張性裂縫和壓扭性裂縫。力學(xué)成因：張性裂縫和壓扭性裂縫。 地質(zhì)成因：構(gòu)造裂縫、地層裂縫（其它的裂縫）地質(zhì)成因：構(gòu)造裂縫、地層裂縫（其它的裂縫） 裂縫的幾何性質(zhì)裂縫的幾何性質(zhì) 幾何形態(tài)：幾何形態(tài)： 走向縫、傾向縫、走向縫、傾向縫、 垂直縫、水平縫垂直縫、水平縫 大小特征：大小特征： 微裂縫：微裂縫：100m（寬）或（寬）或100m或或150m 裂縫的孔隙特征裂縫的孔隙特征 充填程度：

3、充填礦物、半充填礦物、無充填。充填程度：充填礦物、半充填礦物、無充填。 充填礦物性質(zhì)：方解石、白云石、瀝青縫。充填礦物性質(zhì)：方解石、白云石、瀝青縫。本文所指的裂縫為構(gòu)造縫，包括微裂縫和大裂縫，主要指無充填和半充填裂縫。本文所指的裂縫為構(gòu)造縫，包括微裂縫和大裂縫，主要指無充填和半充填裂縫。二、裂縫的形成二、裂縫的形成 影響因素主要有兩大類：作用在巖石上的影響因素主要有兩大類：作用在巖石上的構(gòu)造應(yīng)力構(gòu)造應(yīng)力的性質(zhì)、大小、方向及邊界的性質(zhì)、大小、方向及邊界條件；其次為條件；其次為巖石本身巖石本身的性質(zhì)、層厚、成分、顆粒分選、泥質(zhì)含量等。的性質(zhì)、層厚、成分、顆粒分選、泥質(zhì)含量等。 1.構(gòu)造應(yīng)力的作用構(gòu)

4、造應(yīng)力的作用 其中其中123 裂縫的發(fā)生裂縫的發(fā)生(經(jīng)理論計(jì)算經(jīng)理論計(jì)算)的方的方位為位為45+/2，為物體的內(nèi)為物體的內(nèi)摩擦角摩擦角,砂巖層的砂巖層的=30,因此因此在砂巖中產(chǎn)生的裂縫為一組相在砂巖中產(chǎn)生的裂縫為一組相交為交為45+30/2=60的共軛的共軛裂縫。如圖所示。裂縫的產(chǎn)狀裂縫。如圖所示。裂縫的產(chǎn)狀與主應(yīng)力方向相關(guān)，最大主應(yīng)與主應(yīng)力方向相關(guān)，最大主應(yīng)力為：力為： d2z 1 1e（h）=e（h） dx2 r最大主應(yīng)力中間應(yīng)力最小主應(yīng)力s1s2s3裂縫裂縫圍壓大小影響圍壓大小影響 在低圍壓在低圍壓3fbfc 厚層彎曲褶皺 低裂縫體積 中等裂縫體積 高裂縫體積圖4-6 不同地層組合的裂

5、縫發(fā)育特征中和面3.溫度壓力圍壓的影響溫度壓力圍壓的影響25 100 200 300 5004003002001000斷裂應(yīng)力mpa溫度（）20080604020150100圍巖應(yīng)力mpa圖4-7 溫度壓力圍壓對(duì)斷裂的影響一、有利的巖石特征一、有利的巖石特征 有利的巖石類型應(yīng)該是脆性的巖石有利的巖石類型應(yīng)該是脆性的巖石 通常是膠結(jié)致密的碳酸鹽巖較孔隙度高的砂巖脆性強(qiáng)通常是膠結(jié)致密的碳酸鹽巖較孔隙度高的砂巖脆性強(qiáng) 泥質(zhì)的含量高時(shí)不易產(chǎn)生裂縫泥質(zhì)的含量高時(shí)不易產(chǎn)生裂縫 在灰?guī)r中含白云石越多，其裂縫密度越大在灰?guī)r中含白云石越多，其裂縫密度越大 因此較好的巖石類型主要是因此較好的巖石類型主要是砂巖砂巖

6、中粒度較小的中粒度較小的細(xì)砂巖和粉砂巖細(xì)砂巖和粉砂巖，而碳酸鹽，而碳酸鹽巖中則主要是巖中則主要是泥質(zhì)含量低的亮晶灰?guī)r泥質(zhì)含量低的亮晶灰?guī)r、白云巖白云巖。這些巖石的。這些巖石的厚度較薄厚度較薄，但，但層間不易發(fā)生滑動(dòng)的特征。層間不易發(fā)生滑動(dòng)的特征。二、有利的構(gòu)造部位二、有利的構(gòu)造部位1.在褶皺上的有利部位在褶皺上的有利部位 在相同應(yīng)力的作用下，裂縫發(fā)育在脆性巖石中在相同應(yīng)力的作用下，裂縫發(fā)育在脆性巖石中 而巖石性質(zhì)相同或相似時(shí)，裂縫發(fā)育在應(yīng)力作用較強(qiáng)的部位。而巖石性質(zhì)相同或相似時(shí)，裂縫發(fā)育在應(yīng)力作用較強(qiáng)的部位。 在同一沉積巖層中，比較穩(wěn)定的海相沉積（特別是碳酸鹽巖），其巖石力學(xué)性在同一沉積巖層中

7、，比較穩(wěn)定的海相沉積（特別是碳酸鹽巖），其巖石力學(xué)性質(zhì)可視為相同，這時(shí)影響其裂縫發(fā)育的因素，主要為曲率的大小質(zhì)可視為相同，這時(shí)影響其裂縫發(fā)育的因素，主要為曲率的大小 而在陸相巖性巖相變化較大的地層（如陸相、湖泊、碎屑巖沉積中）主要受地而在陸相巖性巖相變化較大的地層（如陸相、湖泊、碎屑巖沉積中）主要受地層巖石的力學(xué)性質(zhì)的影響。層巖石的力學(xué)性質(zhì)的影響。二、有利的構(gòu)造部位二、有利的構(gòu)造部位2.在平面上的裂縫分布與褶皺位置的關(guān)系在平面上的裂縫分布與褶皺位置的關(guān)系分布在背斜構(gòu)造翼部撓曲的分布在背斜構(gòu)造翼部撓曲的裂縫主要出現(xiàn)在受擠壓力為主裂縫主要出現(xiàn)在受擠壓力為主的構(gòu)造中，通常發(fā)育在其陡翼的構(gòu)造中，通常發(fā)

8、育在其陡翼陡翼背斜或向斜的傾沒端的裂縫，背斜或向斜的傾沒端的裂縫，主要是壓扭性力形成的背斜傾主要是壓扭性力形成的背斜傾沒端，也可發(fā)育在擠壓力形成沒端，也可發(fā)育在擠壓力形成背斜的傾沒端，以上升為主而背斜的傾沒端，以上升為主而形成的寬緩短軸背斜穹隆的傾形成的寬緩短軸背斜穹隆的傾沒端沒端傾沒端傾沒端傾沒端通常在有斷裂發(fā)育通常在有斷裂發(fā)育的脆性較強(qiáng)的巖層中的脆性較強(qiáng)的巖層中的構(gòu)造軸部發(fā)生裂縫的構(gòu)造軸部發(fā)生裂縫軸部3.裂縫的產(chǎn)狀與褶皺位置的關(guān)系裂縫的產(chǎn)狀與褶皺位置的關(guān)系 發(fā)育在褶皺上的裂縫有如下兩種基本的產(chǎn)狀特征：發(fā)育在褶皺上的裂縫有如下兩種基本的產(chǎn)狀特征： 垂直于背斜走向的共軛裂縫（圖垂直于背斜走向的

9、共軛裂縫（圖4-12）。）。 近于平行于走向的共軛裂縫（圖近于平行于走向的共軛裂縫（圖4-13）。）。一、裂縫大小特征的描述一、裂縫大小特征的描述 裂縫大小特征的描述，指對(duì)裂縫大小特征的描述，指對(duì)單一裂縫單一裂縫特征的描述，主要包括了裂縫的特征的描述，主要包括了裂縫的寬度寬度、裂、裂縫的縫的大小大小、裂縫的、裂縫的充填性充填性幾個(gè)方面幾個(gè)方面 裂縫的寬度裂縫的寬度 指裂縫壁之間的距離，通常的變化范圍為指裂縫壁之間的距離，通常的變化范圍為10200m，根據(jù)統(tǒng)計(jì)，根據(jù)統(tǒng)計(jì)資料，常見的寬度范圍為資料，常見的寬度范圍為1040m。 裂縫的大小裂縫的大小 描述裂縫規(guī)模大小參數(shù)，通常是一個(gè)相對(duì)的概念，相對(duì)

10、于斷開的描述裂縫規(guī)模大小參數(shù)，通常是一個(gè)相對(duì)的概念，相對(duì)于斷開的地層厚度而言來定義。地層厚度而言來定義。a、小裂縫、小裂縫 裂縫長(zhǎng)度小于單個(gè)小層厚度裂縫長(zhǎng)度小于單個(gè)小層厚度b、中等縫、中等縫 裂縫長(zhǎng)度大于單個(gè)小層厚度，穿過幾個(gè)小層裂縫長(zhǎng)度大于單個(gè)小層厚度，穿過幾個(gè)小層c、大裂縫、大裂縫 裂縫延伸遠(yuǎn)，通?？蛇_(dá)數(shù)十甚至數(shù)百米裂縫延伸遠(yuǎn)，通?？蛇_(dá)數(shù)十甚至數(shù)百米 裂縫的充填性裂縫的充填性 指裂縫被自生的礦物的充填情況，這對(duì)于儲(chǔ)層的研究是非常重指裂縫被自生的礦物的充填情況，這對(duì)于儲(chǔ)層的研究是非常重要的，只有那些充填較差的裂縫系統(tǒng)才是良好的儲(chǔ)集空間和滲流通道。通常按要的，只有那些充填較差的裂縫系統(tǒng)才是良好

11、的儲(chǔ)集空間和滲流通道。通常按裂縫被礦物的充填與否或充填物的多少，將充填性分為裂縫被礦物的充填與否或充填物的多少，將充填性分為全充填全充填、半充填半充填和和無充無充填填三種情況。三種情況。二、裂縫分布特征的描述二、裂縫分布特征的描述 裂縫分布特征裂縫分布特征 指在研究區(qū)內(nèi)指在研究區(qū)內(nèi)多條裂縫間相互關(guān)系特征多條裂縫間相互關(guān)系特征；包括間距、產(chǎn)狀、組；包括間距、產(chǎn)狀、組合關(guān)系等，若某區(qū)的裂縫有兩種明顯不同產(chǎn)狀（主要指傾向和走向）則通常稱合關(guān)系等，若某區(qū)的裂縫有兩種明顯不同產(chǎn)狀（主要指傾向和走向）則通常稱為分兩組不同產(chǎn)狀的裂縫，根據(jù)裂縫發(fā)育的產(chǎn)狀特征進(jìn)行分組。為分兩組不同產(chǎn)狀的裂縫，根據(jù)裂縫發(fā)育的產(chǎn)狀

12、特征進(jìn)行分組。 裂縫發(fā)育的密度裂縫發(fā)育的密度，通常引入，通常引入線密度線密度、面密度面密度和和體密度體密度的概念。的概念。 線密度：指垂直于裂縫面方向上，單位長(zhǎng)度巖石的裂縫條數(shù)，用條線密度：指垂直于裂縫面方向上，單位長(zhǎng)度巖石的裂縫條數(shù)，用條/米表示。米表示。它描述了裂縫發(fā)育的數(shù)量特征，當(dāng)線密度較大時(shí)，表明其裂縫數(shù)量比較多、它描述了裂縫發(fā)育的數(shù)量特征，當(dāng)線密度較大時(shí)，表明其裂縫數(shù)量比較多、密集，通常是細(xì)粒、脆性、薄層巖石的裂縫線密度較大（表密集，通常是細(xì)粒、脆性、薄層巖石的裂縫線密度較大（表4-3）。）。 面密度：指垂直于裂縫面的平面上，單位面積內(nèi)裂縫的總長(zhǎng)度。它更全面面密度：指垂直于裂縫面的平

13、面上，單位面積內(nèi)裂縫的總長(zhǎng)度。它更全面地反映了裂縫的發(fā)育特征，它不僅反映了裂縫的條數(shù)，而且反映了裂縫的地反映了裂縫的發(fā)育特征，它不僅反映了裂縫的條數(shù)，而且反映了裂縫的延伸長(zhǎng)度特征。延伸長(zhǎng)度特征。 體密度：指單位巖石體積所含的裂縫的面積之和，它是從三維空間內(nèi)反映體密度：指單位巖石體積所含的裂縫的面積之和，它是從三維空間內(nèi)反映了巖石中裂縫的發(fā)育特征。了巖石中裂縫的發(fā)育特征。二、裂縫分布特征的描述二、裂縫分布特征的描述補(bǔ)充1.基本原理基本原理中性面trtrtf22.曲率的確定方法曲率的確定方法1)剖面法剖面法trtf2x12h1h2222121lim1xhhssr2.曲率的確定方法曲率的確定方法2)平面法（主曲率法）平面法（主曲率法） 已知點(diǎn)已知點(diǎn)0、1、2、3、4、5、6、7、8九個(gè)點(diǎn)九個(gè)點(diǎn) 的高度，則點(diǎn)的高度，則點(diǎn)0的曲率為：的曲率為：t84506