油氣藏裂縫模擬與評價ppt課件

1、油氣藏裂痕模擬與評價油氣藏裂痕模擬與評價西西 北北 大大 學學 地地 質質 系系西安西大國林資源環(huán)境信息工程西安西大國林資源環(huán)境信息工程裂痕在油氣勘探與開發(fā)中的重要性裂痕在油氣勘探與開發(fā)中的重要性裂痕是油氣藏中一種特殊的地質景象，它的存在改裂痕是油氣藏中一種特殊的地質景象，它的存在改動了原有地質體的許多性質。動了原有地質體的許多性質。對于油氣田勘探與開發(fā)，裂痕有非常重要的影響，對于油氣田勘探與開發(fā)，裂痕有非常重要的影響，主要表如今主要表如今1可以為油氣運移與聚集提供有效的滲濾通道；可以為油氣運移與聚集提供有效的滲濾通道；2可以大大改善油氣藏的儲集性能，特別是對于可以大大改善油氣藏的儲集性能，特

2、別是對于深層油氣藏、低浸透油氣藏、復雜構造區(qū)來說，作深層油氣藏、低浸透油氣藏、復雜構造區(qū)來說，作用尤其明顯。用尤其明顯。裂痕的發(fā)育，尤其是劇烈構造變形區(qū)的裂痕發(fā)育改裂痕的發(fā)育，尤其是劇烈構造變形區(qū)的裂痕發(fā)育改動了油氣運、聚、散的分布規(guī)律，添加了油氣藏勘動了油氣運、聚、散的分布規(guī)律，添加了油氣藏勘探與開發(fā)的難度，因此，提高對裂痕發(fā)育規(guī)律的認探與開發(fā)的難度，因此，提高對裂痕發(fā)育規(guī)律的認識與評價，對于油氣勘探與開發(fā)來說，就顯得相當識與評價，對于油氣勘探與開發(fā)來說，就顯得相當重要。重要。到目前為止，對裂痕的評價方法的參數到目前為止，對裂痕的評價方法的參數較多，并且不一致，難以進展判別對比較多，并且不一

3、致，難以進展判別對比分析。分析。從國內外研討現狀來看，尚缺乏一個能從國內外研討現狀來看，尚缺乏一個能全面處理構造裂痕定量預測問題的研討全面處理構造裂痕定量預測問題的研討方法，對裂痕型油氣藏預測及評價研討方法，對裂痕型油氣藏預測及評價研討仍處于探求階段。仍處于探求階段。 目前國內外主要的裂痕建模方法目前國內外主要的裂痕建模方法裂縫模擬裂縫模擬方法方法裂縫密裂縫密度度裂縫方裂縫方向向裂縫孔裂縫孔隙度隙度有效滲有效滲透率透率不確不確定性定性最大曲率法最大曲率法xx較高較高地質統(tǒng)計地質統(tǒng)計方法方法xx高高地球物理特地球物理特征參數方法征參數方法xx高高地層恢復變地層恢復變形分析方法形分析方法xxx高高

4、巖石力學巖石力學方法方法低低以地質力學為根底的裂痕以地質力學為根底的裂痕模擬與評價系統(tǒng)模擬與評價系統(tǒng) q地質力學評價裂痕的原理地質力學評價裂痕的原理q主要任務步驟和任務流程主要任務步驟和任務流程q運用實例分析運用實例分析裂痕評價模擬系統(tǒng)是基于巖膂力學、地質力學、斷裂力裂痕評價模擬系統(tǒng)是基于巖膂力學、地質力學、斷裂力學的原理和實際，運用邊境元分析技術，經過對野外露學的原理和實際，運用邊境元分析技術，經過對野外露頭、巖心、測井、地震資料綜合分析與處置的根底上，頭、巖心、測井、地震資料綜合分析與處置的根底上，建立實踐與實際相結合的地質模型和數學模型，并與構建立實踐與實際相結合的地質模型和數學模型，并

5、與構造應力場的歷史分析相結合，預測地下油氣藏中裂痕的造應力場的歷史分析相結合，預測地下油氣藏中裂痕的發(fā)育規(guī)模、強度、范圍、方向和密度，從而判明地下油發(fā)育規(guī)模、強度、范圍、方向和密度，從而判明地下油氣田的分布，為油氣勘探與開發(fā)提供根據。氣田的分布，為油氣勘探與開發(fā)提供根據。 裂痕評價分析根本原理裂痕評價分析根本原理三種裂痕類型三種裂痕類型張開型張開型( (節(jié)理縫節(jié)理縫) )：模型：模型1 1 剪切型剪切型( (剪切縫剪切縫) )：模型：模型2 2、3 3IIIIII模型1模型3模型2節(jié)理裂痕外表構造的露頭照片及實驗室模擬照片節(jié)理裂痕外表構造的露頭照片及實驗室模擬照片Monterey Fm., S

6、outhern Californiaoriginarrest (hesitation) linesplumosePMMA experiment (Cook 1995)arrest (hesitation) linesplumose裂痕間距與巖層厚度的關系成比例裂痕間距與巖層厚度的關系成比例層厚層厚 1 層厚層厚 4 層厚層厚 3 層厚層厚 2 層厚層厚 1層厚層厚 2層厚層厚 3層厚層厚 4實驗模擬兩組裂痕的結果實驗模擬兩組裂痕的結果Angle = 90 degreesAngle = 45 degrees應力場與斷層類型應力場與斷層類型 vvHmaxHmaxHminHmin主應力形狀安德森方式

7、主應力形狀安德森方式vHminHmax,或或HminvHmax或或HminHmaxv(1) v最小時最小時,為逆斷層為逆斷層(2) v為中間值時為中間值時,為走滑斷為走滑斷 層層(3) v最大時最大時,為正斷層為正斷層 斷層與裂痕的關系斷層與裂痕的關系(Moody(Moody和和HillHill方式方式 裂痕方向確定的原理裂痕方向確定的原理根據區(qū)域構造的演化和本地域受板塊運動擠壓構成的古根據區(qū)域構造的演化和本地域受板塊運動擠壓構成的古應力場變化，以及與該變化對應的地層堆積和斷層構成，應力場變化，以及與該變化對應的地層堆積和斷層構成，確定一至二個古應力場；確定一至二個古應力場；對每一個古應力場相

8、對應的一組斷層進展模擬計算，在對每一個古應力場相對應的一組斷層進展模擬計算，在每一觀測點上計算出三個主應力方向。再根據巖石力學三每一觀測點上計算出三個主應力方向。再根據巖石力學三軸飼服實驗和庫侖破裂準那么，可以確定一組節(jié)理破裂方軸飼服實驗和庫侖破裂準那么，可以確定一組節(jié)理破裂方向和兩組共軛剪切破裂方向；向和兩組共軛剪切破裂方向；在思索一個古應力場時，共有在思索一個古應力場時，共有3 3組能夠的裂痕方向。利用組能夠的裂痕方向。利用成像測井資料對每一能夠的方向進展標定，并確定一至兩成像測井資料對每一能夠的方向進展標定，并確定一至兩組最有能夠的裂痕方向。組最有能夠的裂痕方向。 一組裂痕的相對年代一組

9、裂痕的相對年代 裂痕相對年代確定的實際根據：較完好的巖體上應力裂痕相對年代確定的實際根據：較完好的巖體上應力分布相對均勻，因此裂痕方向較為一致。而晚期的古應分布相對均勻，因此裂痕方向較為一致。而晚期的古應力場，受早期裂痕分布的影響，部分主應力方向有較多力場，受早期裂痕分布的影響，部分主應力方向有較多變化，因此其產生的裂痕方向有很大的變化范圍離散變化，因此其產生的裂痕方向有很大的變化范圍離散度大。度大。詳細方法為：運用一組裂痕的傾角和傾向，計算方差詳細方法為：運用一組裂痕的傾角和傾向，計算方差值；再比較不同組裂痕的方差值，來決議裂痕組的相對值；再比較不同組裂痕的方差值，來決議裂痕組的相對年代。方

10、差值越小，闡明裂痕方向的離散性越小，因此年代。方差值越小，闡明裂痕方向的離散性越小，因此年代較長遠；反之，裂痕方向的離散度越大，裂痕年代年代較長遠；反之，裂痕方向的離散度越大，裂痕年代較新。較新。主主要要任任務務步步驟驟與與流流程程1、資料搜集、資料搜集區(qū)域地質、構造、地層等資料：用于確定區(qū)域地質區(qū)域地質、構造、地層等資料：用于確定區(qū)域地質開展史與古構造應力場變化；開展史與古構造應力場變化；常規(guī)測井與能譜測井資料、巖芯與露頭察看：用于常規(guī)測井與能譜測井資料、巖芯與露頭察看：用于確定裂痕的主要發(fā)育規(guī)律與能夠的分布方向及發(fā)確定裂痕的主要發(fā)育規(guī)律與能夠的分布方向及發(fā)育強度；育強度；地震解釋資料：用于

11、確定構造形狀、斷層規(guī)模、數地震解釋資料：用于確定構造形狀、斷層規(guī)模、數量、延伸方向等量、延伸方向等油田壓力、消費資料：用于分析裂痕對油氣分布與油田壓力、消費資料：用于分析裂痕對油氣分布與油氣田開發(fā)的影響；油氣田開發(fā)的影響；現代地應力丈量資料：用于確定現代地應力場的分現代地應力丈量資料：用于確定現代地應力場的分布及其強度；布及其強度；聲波測井及巖石力學實驗資料：用于確定巖石體的聲波測井及巖石力學實驗資料：用于確定巖石體的力學特征，如彈性模量、楊氏模量、泊松比等；力學特征，如彈性模量、楊氏模量、泊松比等；儲層物性資料：用于分析儲層物性對巖石性質的影儲層物性資料：用于分析儲層物性對巖石性質的影響。響

12、。2、地質認識、地質認識確定研討區(qū)的地層堆積格架，堆積體系確定研討區(qū)的地層堆積格架，堆積體系與相類型，地層巖性變化等；與相類型，地層巖性變化等；明確主要斷層類型、延伸方向、相對年代，明確主要斷層類型、延伸方向、相對年代，能否活潑，斷層間相互關系；能否活潑，斷層間相互關系；確定研討區(qū)地層埋藏史、構造演化史、古確定研討區(qū)地層埋藏史、構造演化史、古應力場變化等；應力場變化等；確定巖石物理和力學特征、分層構造，及確定巖石物理和力學特征、分層構造，及其影響要素；其影響要素；確定圈閉類型及其性質，同一層巖性隨深確定圈閉類型及其性質，同一層巖性隨深度不同的變化規(guī)律；度不同的變化規(guī)律；了解古應力場與主要斷層間

13、的關系，現代了解古應力場與主要斷層間的關系，現代應力場與裂痕張開閉合的關系應力場與裂痕張開閉合的關系.3、模型建立、模型建立地質模型地質模型 按巖石力學特性建立分層地質模型。由于斷層的存按巖石力學特性建立分層地質模型。由于斷層的存在和巖性、相帶的不同，導致地質體在在和巖性、相帶的不同，導致地質體在3維空間縱維空間縱橫向上存在明顯的差別性。這種差別性對裂痕的橫向上存在明顯的差別性。這種差別性對裂痕的發(fā)育與分布具有明顯的控制造用，因此必需根據發(fā)育與分布具有明顯的控制造用，因此必需根據巖石膂力學特征來對研討區(qū)進展分層、分區(qū)處置，巖石膂力學特征來對研討區(qū)進展分層、分區(qū)處置，建立不同區(qū)帶的子模型和分層地

14、質模型。建立不同區(qū)帶的子模型和分層地質模型。數學模型數學模型 (1)不同子模型和分層模型內采用不同的力學參數不同子模型和分層模型內采用不同的力學參數和邊境條件，如巖鹽層按流體單元處置和邊境條件，如巖鹽層按流體單元處置(即界面上即界面上存在張應力，不存在剪切應力存在張應力，不存在剪切應力)。 (2)模型空間內等間距布置觀測點，觀測點多少由模型空間內等間距布置觀測點，觀測點多少由模型內分層數量而定，普通不超越模型內分層數量而定，普通不超越50萬點；萬點； (3)在斷層面上布置三角單元，總單元數不超越在斷層面上布置三角單元，總單元數不超越4000個。個。地質體分層處置與建模地質體分層處置與建模l普通

15、運用的三維邊境元方法只能把模型當成單一普通運用的三維邊境元方法只能把模型當成單一(均均質質)的物體處置，其力學參數如楊氏模量、泊凇比等的物體處置，其力學參數如楊氏模量、泊凇比等)為常數，不能隨坐標而變化。雖然有限元法可以處理為常數，不能隨坐標而變化。雖然有限元法可以處理這一問題，但因其單元為三維體，計算矩陣龐大，常這一問題，但因其單元為三維體，計算矩陣龐大，常規(guī)的計算以星期為單位，非常耗時。規(guī)的計算以星期為單位，非常耗時。l邊境元方法其單元為二維面，計算矩陣數據量減少邊境元方法其單元為二維面，計算矩陣數據量減少一維，因此一個常規(guī)計算可在數小時內至數天內完成。一維，因此一個常規(guī)計算可在數小時內至

16、數天內完成。同時，為處理力學參數在邊境元方法中不能改動的問同時，為處理力學參數在邊境元方法中不能改動的問題，對油、氣藏等地質體可進展分層建模處置，對各題，對油、氣藏等地質體可進展分層建模處置，對各層運用不同的巖石力學參數。層運用不同的巖石力學參數。Model 1 Model 2 Model 3a Model 3b巖石性質及地質力學模型建立巖石性質及地質力學模型建立 Over-burdenJurassic Over-burden Over-burden Over-burdenJurassicJurassicJurassic古最大主應古最大主應力方向力方向四種不同應力場的地質模型四種不同應力場的地

17、質模型Layer 1Layer 2Layer 4“FluidHard RockSoft RockSoft RockSoft RockHard RockLayer 5Soft RockHard Rock每一層模型的不同邊境條件每一層模型的不同邊境條件4、裂痕模擬、裂痕模擬三維裂痕分布的模擬計算。由觀測點的應力三維裂痕分布的模擬計算。由觀測點的應力矩陣和應變矩陣計算主應力、主應變、體矩陣和應變矩陣計算主應力、主應變、體應變、最大剪切應力、最大差應力；應變、最大剪切應力、最大差應力；按庫侖破裂準那么和有關巖石的最大主應力按庫侖破裂準那么和有關巖石的最大主應力差估算節(jié)理和共軛剪切裂痕的方向、密度差估算

18、節(jié)理和共軛剪切裂痕的方向、密度等。等。 5、結果的有效性處置、結果的有效性處置為了校驗模擬結果的有效性，可運用巖心、為了校驗模擬結果的有效性，可運用巖心、井下成像數據確定的裂痕密度、方向，井下成像數據確定的裂痕密度、方向，分別對模擬結果約束校驗。假設不符合，分別對模擬結果約束校驗。假設不符合，那么改動古應力場方向模型進展重新計那么改動古應力場方向模型進展重新計算，直到結果與知條件一致為止。算，直到結果與知條件一致為止。同時還可以對模擬結果進展敏感性實驗，同時還可以對模擬結果進展敏感性實驗，以判別哪些要素對裂痕構成的影響較大。以判別哪些要素對裂痕構成的影響較大。6、裂痕模擬結果輸出、裂痕模擬結果輸出利用三維圖象軟件輸入模擬文件和成果，利用三維圖象軟件輸入模擬文件和成果，如力學模型、斷層分布、裂痕展布、裂如力學模型、斷層分布、裂痕展布、裂痕方位等圖件。痕方位等圖件。裂痕三維顯示裂痕三維顯示 裂痕三維顯示裂痕三維顯示裂痕三維顯示裂痕三維顯示工工 作作 流流 程程 簡簡 圖圖地震解釋時深轉換斷層有效性處置模擬結果輸出斷層邊境條件建立力學模型SEISWORK裂痕方向分布裂痕密度分布裂痕和小