儲(chǔ)層地質(zhì)與構(gòu)造地質(zhì)第四章裂縫

1、儲(chǔ)層地質(zhì)與構(gòu)造地質(zhì)第四章裂縫第1頁，共70頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)33分，星期一裂縫：指巖石受力發(fā)生破裂作用而形成的不連續(xù)面一、裂縫力學(xué)成因類型地層壓力、構(gòu)造應(yīng)力、圍巖壓力、孔隙壓力三維應(yīng)力場(chǎng)正交坐標(biāo)系下分解：1最大主應(yīng)力2中間主應(yīng)力3最小主應(yīng)力裂縫類型：剪裂縫張裂縫包括擴(kuò)張裂縫、拉張裂縫張剪縫第一節(jié) 裂縫成因類型第2頁，共70頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)33分，星期一1、剪裂縫剪切應(yīng)力剪裂縫 理論情況下：1、2 、3均為壓應(yīng)力，1派生 剪切應(yīng)力超過臨界剪應(yīng)力，發(fā)生剪切斷裂 生成剪裂縫共軛剪裂縫B、C：位于1兩側(cè)，與1呈30銳角相交，與3以某一鈍角相交。共軛剪裂縫共軛裂應(yīng)力庫侖破裂

2、準(zhǔn)則：臨界：臨界剪應(yīng)力o：材料本身的粘結(jié)強(qiáng)度n：作用于該剪切平面的正應(yīng)力：材料的內(nèi)摩擦系數(shù)共軛角：共軛裂縫中兩組剪裂縫之間的夾角第3頁，共70頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)33分，星期一實(shí)際地層條件下：巖層較均質(zhì)、主壓力較大共軛剪裂縫巖層非均質(zhì)、主壓力較小趨向不規(guī)則剪裂縫（單組）2、張裂縫張應(yīng)力張裂縫張應(yīng)力超過擴(kuò)張強(qiáng)度，發(fā)生斷裂張裂縫張裂縫一般具有一定開度，有的被后期礦物充填或半充填理論情況下：張（巖層裂開方向）3破裂面3 破裂面（1+2）面根據(jù)張應(yīng)力類型，可將張裂縫分為二種：擴(kuò)張裂縫拉張裂縫第4頁，共70頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)33分，星期一（1）擴(kuò)張裂縫1、2 、3均為壓應(yīng)力誘導(dǎo)

3、擴(kuò)張應(yīng)力超過臨界值，發(fā)生擴(kuò)張生成擴(kuò)張裂縫：擴(kuò)張應(yīng)力3破裂面3破裂面（1+2）面擴(kuò)張裂縫常與共軛剪裂縫共生（2）拉張裂縫三個(gè)主應(yīng)力中，至少有一個(gè)為拉張應(yīng)力超過臨界值，發(fā)生拉張生成拉張裂縫：拉張應(yīng)力i破裂面i3、張剪縫剪應(yīng)力張應(yīng)力張剪縫。先剪后張，或先張后剪。破裂面上可見擦痕，裂縫具一定開度第5頁，共70頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)33分，星期一拉張裂縫與擴(kuò)張裂縫：裂縫形態(tài)：相同形成機(jī)理：不同，擴(kuò)張裂縫13為擠壓力，誘導(dǎo)擴(kuò)張應(yīng)力；而拉張裂縫至少有一個(gè)主應(yīng)力i是拉張力，直接由該應(yīng)力形成示例褶皺頂部裂縫形成順序（伴隨背斜形成）：垂直長(zhǎng)軸的橫向裂縫（擴(kuò)張裂縫）共軛剪裂縫平行長(zhǎng)軸的縱向裂縫（拉張裂縫）

4、第6頁，共70頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)33分，星期一孔隙壓力(Pp)抵消圍壓作用有效應(yīng)力：Pp異常打破原來應(yīng)力場(chǎng)平衡狀態(tài)巖石易于破裂。莫爾圓圖解：可很好地說明孔隙壓力對(duì)巖石破壞的促進(jìn)效應(yīng)。正常情況下：孔隙壓力-流體靜壓力，靜水壓力；地層壓力-上覆巖石壓力，靜巖壓力。第7頁，共70頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)33分，星期一地質(zhì)因素：局部構(gòu)造作用、區(qū)域應(yīng)力作用、收縮作用、卸載作用、風(fēng)化作用1構(gòu)造裂縫構(gòu)造裂縫：由局部構(gòu)造作用所形成、或與局部構(gòu)造作用相伴生的裂縫，主要是與斷層和褶被有關(guān)的裂縫。裂縫的方向、分布和形成均與局部構(gòu)造的形成和發(fā)展相關(guān)。1）與斷層有關(guān)的裂縫裂縫是斷層的雛形。斷層的兩

5、盤巖層沿?cái)嗔衙婢哂忻黠@的相對(duì)位移，裂縫則相反。兩者一般是伴生關(guān)系，應(yīng)力場(chǎng)一致。二、裂縫地質(zhì)成因類型第8頁，共70頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)33分，星期一（1）正斷層1為垂直方向，2和3為水平方向，斷層面實(shí)際為剪切面。與正斷層伴生的主要裂縫有：張裂縫：破裂面33為拉張應(yīng)力拉張裂縫3為壓應(yīng)力擴(kuò)張裂縫剪裂縫：可發(fā)育共軛型式的兩組剪裂縫：一組平行于斷層面另一組與斷層面共軛實(shí)際巖層中，這二組裂縫并非均等發(fā)育。第9頁，共70頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)33分，星期一（2）逆斷層1為水平方向，3為垂直方向與逆斷層伴生的裂縫主要為：擴(kuò)張裂縫：裂縫面3，擴(kuò)張裂縫為水平縫。剪裂縫：發(fā)育共軛剪裂縫第10頁

6、，共70頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)33分，星期一與裂縫發(fā)育程度相關(guān)的因素有：距斷層面的距離斷層位移量巖性巖體總應(yīng)變埋深斷層類型一般地，斷層附近裂縫較發(fā)育，隨著與斷層面距離的增加，裂縫發(fā)育程度降低。另外，據(jù)力學(xué)實(shí)驗(yàn)：斷層末端、斷層交匯區(qū)及斷層外凸區(qū)是應(yīng)力集中區(qū)，也是裂縫相對(duì)發(fā)育帶。第11頁，共70頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)33分，星期一2）與褶皺有關(guān)的裂縫系統(tǒng)類型：橫向擴(kuò)張裂縫與平面X剪切縫應(yīng)力狀態(tài)：1巖層傾向，3 巖層走向，2 巖層層面巖層沿傾向方向壓縮，可形成：沿傾向方向的擴(kuò)張裂縫及共軛剪裂縫。該類型中，擴(kuò)張裂縫為橫向裂縫（垂直于構(gòu)造走向）第12頁，共70頁，2022年，5月20

7、日，2點(diǎn)33分，星期一類型：縱向擴(kuò)張裂縫與平面X剪切縫應(yīng)力狀態(tài)：1巖層走向，3 巖層傾向，2 巖層層面巖層沿走向壓縮，可產(chǎn)生：沿走向方向的擴(kuò)張裂縫和平面X剪切縫該類型中，擴(kuò)張裂縫為縱向裂縫（平行于構(gòu)造走向）一般地，類型先于類型：在產(chǎn)生類型的過程中，巖層發(fā)生褶皺；而在產(chǎn)生類型的過程中，應(yīng)力是對(duì)已形成的褶皺進(jìn)行改造第13頁，共70頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)33分，星期一類型：褶皺軸部的拉張裂縫巖層褶皺變形中，褶皺軸部局部應(yīng)力場(chǎng)轉(zhuǎn)化：上部巖層中產(chǎn)生拉張應(yīng)力，下部巖層中仍為壓應(yīng)力，中間為中性面(受力前后長(zhǎng)度不變)。上部巖層中形成拉張裂縫，中性面以下不形成裂縫，只可能形成一些縫合線長(zhǎng)軸背斜：拉張裂

8、縫背斜長(zhǎng)軸，為縱向裂縫短軸背斜和穹窿：可形成二組相互正交的拉張裂縫（裂縫網(wǎng)絡(luò)）向斜：彎曲底部可形成拉張裂縫第14頁，共70頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)33分，星期一類型：平行層面的擴(kuò)張縫及與其呈銳角相交的剖面X剪切縫應(yīng)力狀態(tài)：1巖層傾向，2巖層走向，3巖層層面。 巖層沿傾向方向壓縮，可形成：平行層面的擴(kuò)張裂縫及與其呈銳角相交的剖面X剪切縫2第15頁，共70頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)33分，星期一類型：垂直層面的擴(kuò)張裂縫與剖面X剪切縫應(yīng)力狀態(tài)：1 巖層層面，2、3 巖層走向、傾向可形成：垂直層面的擴(kuò)張裂縫及與其呈銳角相交的剖面X剪切縫。類型：與層間滑動(dòng)相伴生的裂縫應(yīng)力狀態(tài)：1、3分別與

9、層面呈一定角度相交，2巖層走向褶皺過程中可發(fā)生層間滑動(dòng)，形成：層間脫空縫、層間剪切縫2第16頁，共70頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)33分，星期一2、區(qū)域裂縫盆地區(qū)域上大面積內(nèi)切割所有局部構(gòu)造（如背斜、向斜等）的裂縫。成因可能是由于巖層的負(fù)載和卸載歷史造成的。特點(diǎn)：一般發(fā)育二組正交裂縫，其方向分別平行盆地的長(zhǎng)軸和短軸。裂縫方位變化較小，幾何形態(tài)簡(jiǎn)單且穩(wěn)定、間距相對(duì)較大，沿延伸方向破裂面兩側(cè)無明顯水平位移，而且總是垂直于主層面。第17頁，共70頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)33分，星期一3、收縮裂縫指與巖石總體積減小相伴生的張性裂縫的總稱。成巖收縮縫。成因：干縮作用：形成干縮裂縫，即泥裂脫水

10、作用：形成脫水收縮裂縫礦物相變：形成礦物相變裂縫熱力收縮作用：形成熱力收縮裂縫（1）干縮裂縫炎熱氣候粘土沉積物或灰泥沉積物出露地表干燥失水收縮形態(tài)：斷面上，呈上寬下窄的楔狀“V”字形或“U”字形，裂縫上部寬度一般小于23cm，深度為幾毫米至幾十厘米平面上，裂縫系統(tǒng)呈多邊形該裂縫系統(tǒng)局限發(fā)育于較薄的地形暴露面上，且往往被后期沉積物所充填，對(duì)油氣儲(chǔ)集意義不大。第18頁，共70頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)33分，星期一（2）脫水收縮裂縫粘土脫水、凝膠或膠體脫水脫水作用與干燥作用區(qū)別：干燥作用僅發(fā)生于地表，且為一種機(jī)械過程；而脫水作用既可發(fā)生于地表，又可發(fā)生于水下或地下，且為一種化學(xué)過程。脫水收縮

11、裂縫形成三維多邊形網(wǎng)絡(luò)，且裂縫間隔小，形成所謂的“雞籠狀”，在三維空間均勻分布，并互相連通。巖性：泥頁巖、粉砂巖、細(xì)砂巖、粗砂巖、石灰?guī)r和白云巖中。發(fā)育這種裂縫的巖層可形成很好的油氣儲(chǔ)層。第19頁，共70頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)33分，星期一（3）礦物相變裂縫由于沉積物中碳酸鹽或粘土組分的礦物發(fā)生相變，引起體積減小而形成的裂縫。示例：方解石向白云石轉(zhuǎn)變、蒙脫石向伊利石轉(zhuǎn)變（4）熱力收縮裂縫指那些受熱巖石在冷卻過程中發(fā)生收縮而形成的裂縫。示例：火成巖（如玄武巖）中的柱狀節(jié)理。第20頁，共70頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)33分，星期一4、卸載裂縫由于上覆地層的侵蝕而誘導(dǎo)的裂縫。形成機(jī)理

12、：上覆地層侵蝕巖層負(fù)載減小，應(yīng)力釋放巖層內(nèi)部力學(xué)薄弱界面產(chǎn)生膨脹、隆起和破裂形成裂縫地形起伏較大地下巖層承受的靜水壓力在橫向上出現(xiàn)差異流體橫向運(yùn)移，若運(yùn)移流體與深部高壓剖面或連續(xù)含水層相通增加流體壓力梯度形成天然水壓裂縫5、風(fēng)化裂縫地表或近地表，與各種機(jī)械和化學(xué)風(fēng)化作用（如凍融循環(huán)、小規(guī)模巖石崩解、礦物蝕變和成巖作用）及塊體坡移有關(guān)的裂縫。第21頁，共70頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)33分，星期一一、裂縫基本參數(shù)：可在野外露頭和巖心上直接測(cè)量裂縫寬度、大小、產(chǎn)狀、間距、密度、充填性質(zhì)等。1、裂縫寬度（張開度）：指裂縫壁之間的距離。實(shí)際油藏巖石中，裂縫寬度往往變化很大裂縫寬度與裂縫孔隙度和滲

13、透率，特別是滲透率關(guān)系很大。2、裂縫大?。褐噶芽p長(zhǎng)度及其與巖層的關(guān)系。平面上，裂縫長(zhǎng)度難于準(zhǔn)確獲取，但裂縫與巖層的關(guān)系較容易觀測(cè)。據(jù)裂縫切穿巖層的情況，可將裂縫分為二類：一級(jí)裂縫：切穿若干巖層二級(jí)裂縫：局限于單層內(nèi)第二節(jié) 裂縫性表征參數(shù)第22頁，共70頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)33分，星期一3、裂縫間距：指兩條裂縫之間的距離。對(duì)于巖石中同一組系的裂縫，應(yīng)對(duì)其間距進(jìn)行測(cè)量。裂縫間距變化較大，由幾毫米可變化到幾十米。4、裂縫密度：反映裂縫的發(fā)育程度。據(jù)測(cè)量參照系的不同，可分為三種密度類型：（1）線性裂縫密度（LfD，簡(jiǎn)稱線密度）指與一條直線(垂直于流動(dòng)方向的直線或巖心中線)相交的裂縫條數(shù)與該

14、直線長(zhǎng)度的比值。與流體流動(dòng)的方向有關(guān)。LfD：線密度，或稱裂縫頻率、裂縫率；LB：所作直線的長(zhǎng)度；nf：與所作直線相交的裂縫數(shù)目。第23頁，共70頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)33分，星期一（2）面積裂縫密度（AfD，簡(jiǎn)稱面密度）：與流體流向有關(guān)。指流動(dòng)橫截面上裂縫累計(jì)長(zhǎng)度與該橫截面積的比值。AfD：面積裂縫密度；L：裂縫總長(zhǎng)度；nf：裂縫總條數(shù)；l：裂縫平均長(zhǎng)度；SB：流動(dòng)橫截面積。（3）體積裂縫密度（VfD，簡(jiǎn)稱體密度）指裂縫總表面積與巖石總體積的比值。靜態(tài)參數(shù)。 S：裂縫總表面積； VB：巖石總體積。第24頁，共70頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)33分，星期一5、裂縫產(chǎn)狀：裂縫走向、

15、傾向和傾角。巖心描述中，據(jù)裂縫與巖心橫截面夾角，分為四個(gè)類別：水平縫：夾角為015低角度斜交縫：夾角為1545高角度斜交縫：夾角為4575垂直縫：夾角為7590獲取方法：在野外露頭、巖心上直接測(cè)量；通過測(cè)井解釋獲取裂縫產(chǎn)狀。6、裂縫性質(zhì)主要有：裂縫張開與閉合性質(zhì)、裂縫充填情況和裂縫壁特性等。據(jù)裂縫的張開與閉合性質(zhì)及充填情況，可分為四類：（1）張開縫縫寬較大，基本無充填物，為有效裂縫，流體可在其中流動(dòng)。水平縫低角度斜交縫垂直縫高角度斜交縫第25頁，共70頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)33分，星期一（2）閉合縫基本閉合，基本無充填物。有效性需正確分析。（3）半充填縫裂縫間隙被充填物部分地充填。常

16、見的充填礦物：石英、方解石和泥質(zhì)。屬于有效縫。實(shí)際有效空間：未被礦物充填的部分。（4）全充填縫裂縫完全被充填物質(zhì)充填，有效縫寬為零。無效縫。流體滲流隔板。第26頁，共70頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)33分，星期一雙重孔隙介質(zhì)（兩種孔隙度系統(tǒng)）：基質(zhì)巖塊孔隙介質(zhì)：孔隙分布比較均勻；裂縫和（或）溶洞孔隙介質(zhì)：孔隙分布很不均勻。裂縫孔隙度：裂縫孔隙體積與巖石體積之比。f：裂縫孔隙度，一般f0.5%；Vf：裂縫孔隙體積；V：巖石體積。獲取方法：通過裂縫寬度與密度求取特殊巖心分析三維巖心試驗(yàn)測(cè)井資料解釋二、裂縫孔隙度第27頁，共70頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)33分，星期一利用裂縫寬度和密度求取

17、裂縫孔隙度法：巖心觀測(cè)裂縫平均寬度和體積密度：又：裂縫總體積為裂縫總表面積與平均裂縫寬度的乘積，即所以：因：巖心裂縫體積密度不容易獲得，而裂縫面積密度較容易，故：f ：裂縫面孔率；Sf：測(cè)量截面上裂縫總面積；S：測(cè)量截面積；b：測(cè)量截面上裂縫平均寬度；L：測(cè)量截面上裂縫總長(zhǎng)度。裂縫孔隙度與裂縫寬度和密度成正比。標(biāo)量，無方向性第28頁，共70頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)33分，星期一雙重孔隙介質(zhì)滲透率：巖石總滲透率是這兩種滲透率之和。 基巖滲透率：基巖孔隙度大，但連通性較差基巖滲透率較低；裂縫滲透率：裂縫孔隙度很小，但連通性很好裂縫滲透率很高， 可相當(dāng)于基巖滲透率數(shù)百倍至數(shù)千倍以上。三、裂縫

18、滲透率第29頁，共70頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)33分，星期一裂縫滲透率：固有裂縫滲透率、巖石裂縫滲透率1、固有裂縫滲透率（Kff）指流體沿單一裂縫或單一裂縫組系流動(dòng)而與周圍基巖無關(guān)的裂縫滲透率。裂縫：裂縫平行于流動(dòng)方向，根據(jù)流體驅(qū)動(dòng)力與粘滯力平衡方程，可知單位時(shí)間內(nèi)通過該裂縫的實(shí)際流量Qf：第30頁，共70頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)33分，星期一又：根據(jù)達(dá)西定律，流經(jīng)截面ab的流量Q可表達(dá)為：由上述兩式，可得固有裂縫滲透率Kff：第31頁，共70頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)33分，星期一裂縫：裂縫與流動(dòng)方向的夾角為，則裂縫的固有裂縫滲透率：a：裂縫長(zhǎng)度b：裂縫寬度：裂縫與流動(dòng)

19、方向的夾角固有裂縫滲透率與裂縫寬度以及裂縫與流動(dòng)方向的夾角有關(guān)第32頁，共70頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)33分，星期一2、巖石裂縫滲透率指將裂縫與基質(zhì)巖塊作為統(tǒng)一的流體動(dòng)力學(xué)單元所計(jì)算的裂縫滲透率。常用裂縫滲透率。裂縫：根據(jù)達(dá)西方程，單位時(shí)間內(nèi)流過截面ah的流量Q ：與實(shí)際流量Qf相比，可得巖石裂縫滲透率Kf：裂縫：巖石裂縫滲透率Kf巖石裂縫滲透率與固有裂縫滲透率的關(guān)系：第33頁，共70頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)33分，星期一多條裂縫并存：裂縫滲透率為所有單一裂縫滲透率之和。示例：存在一個(gè)由兩組裂縫組系(以A組、B組表示)構(gòu)成的裂縫網(wǎng)絡(luò)， A組具有n條裂縫，B組具有m條裂縫，則巖石

20、裂縫滲透率：3、裂縫性儲(chǔ)層總滲透率裂縫性儲(chǔ)層總滲透率為巖石裂縫滲透率與基質(zhì)巖塊滲透率之和：Kt：巖石總滲透率；Kf：常規(guī)裂縫滲透率；Km：基質(zhì)巖塊滲透率。由于Kf與流動(dòng)方向有關(guān)，因此儲(chǔ)層總滲透率也取決于流動(dòng)方向。不同的流動(dòng)方向上具有不同的總滲透率大小。向量，各向異性第34頁，共70頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)33分，星期一1、裂縫型儲(chǔ)層：m、Km 0，f、Kf基質(zhì)巖塊：既無儲(chǔ)能，又無產(chǎn)能。巖石裂縫：孔、滲性遠(yuǎn)大于基質(zhì)巖塊孔、滲性，由裂縫提供儲(chǔ)能 和產(chǎn)能。巖性類型：裂縫型泥巖、變質(zhì)巖、泥質(zhì)灰?guī)r儲(chǔ)層大都屬于此類。2、裂縫性特低滲-致密儲(chǔ)層：mf，KmKf基質(zhì)巖塊：具儲(chǔ)能，但滲透率低，基本無產(chǎn)能

21、；巖石裂縫：對(duì)儲(chǔ)能貢獻(xiàn)不大，作為滲透通道，提供基本滲透率。3、裂縫性常規(guī)儲(chǔ)層：m f，KmKf 基質(zhì)巖塊：常規(guī)儲(chǔ)層，具有儲(chǔ)能和產(chǎn)能。巖石裂縫：主要作為滲流通道，僅加大儲(chǔ)層滲流能力。四、裂縫性儲(chǔ)層分類第35頁，共70頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)33分，星期一主要有：露頭（巖心）裂縫測(cè)量分析、地下裂縫探測(cè)與預(yù)測(cè)。地下裂縫探測(cè)：直接探測(cè)方法：巖心觀察、井下照相、壓痕封隔器等；間接探測(cè)方法：測(cè)井、試井、地震解釋等方法。地下裂縫預(yù)測(cè)：曲率法、地應(yīng)力法和數(shù)值模擬法第三節(jié) 裂縫探測(cè)和預(yù)測(cè)方法第36頁，共70頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)33分，星期一1、露頭裂縫測(cè)量?jī)?nèi)容系統(tǒng)裂縫和非系統(tǒng)裂縫測(cè)量手段不同

22、。系統(tǒng)裂縫：指相互平行、成組出現(xiàn)、組內(nèi)每個(gè)裂縫產(chǎn)狀相對(duì)穩(wěn)定的裂縫。非系統(tǒng)裂縫：指空間展布無規(guī)律的裂縫。一、露頭裂縫測(cè)量分析方法第37頁，共70頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)33分，星期一A、系統(tǒng)裂縫測(cè)量?jī)?nèi)容測(cè)點(diǎn)巖層特征：測(cè)點(diǎn)序號(hào)、層位、巖性、巖層產(chǎn)狀、巖層層厚。裂縫基本參數(shù)：(1)裂縫產(chǎn)狀：對(duì)平行的系統(tǒng)裂縫，測(cè)定其中任一裂縫的產(chǎn)狀作為這組裂縫的產(chǎn)狀；對(duì)于產(chǎn)狀略有變化的系統(tǒng)裂縫，測(cè)定3-4個(gè)有代表性產(chǎn)狀，取其平均值；(2)裂縫間距：垂直裂縫面走向測(cè)量，所測(cè)數(shù)目越多越好，一般需取10個(gè)數(shù)據(jù)以上；(3)裂縫平整度；(4)裂縫充填物及析出物：記錄其成分、厚度及充填的完整程度；(5)裂縫力學(xué)性質(zhì)：張、

23、剪、張剪、不確定；(6)裂縫寬度； (7)裂縫延伸性：測(cè)定裂縫面的延伸長(zhǎng)度。但由于露頭的限制，往往觀察不到裂縫的全長(zhǎng)，由此主要根據(jù)裂縫在露頭的貫通程度加以確定；(8)裂縫貫穿性：測(cè)定裂縫切層方向的長(zhǎng)度，實(shí)際上是統(tǒng)計(jì)切穿層的數(shù)目以確定其貫穿性。第38頁，共70頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)33分，星期一B、非系統(tǒng)裂縫測(cè)量?jī)?nèi)容：稀疏發(fā)育的非系統(tǒng)裂縫：選擇兩個(gè)垂直方向線測(cè)量裂縫間隔；密集發(fā)育的非系統(tǒng)裂縫：測(cè)量被裂縫分隔的基巖塊體的尺度。稀疏發(fā)育的非系統(tǒng)裂縫測(cè)量密集發(fā)育的非系統(tǒng)裂縫測(cè)量第39頁，共70頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)33分，星期一2、露頭裂縫測(cè)量數(shù)據(jù)的分析方法（1）裂縫產(chǎn)狀褶皺前形成

24、的裂縫要作層面復(fù)原放平處理，復(fù)原后可進(jìn)行區(qū)域性對(duì)比。裂縫發(fā)育的先后關(guān)系：交切關(guān)系、應(yīng)力場(chǎng)配套關(guān)系。最后作出不同期次裂縫產(chǎn)狀復(fù)原后的真走向玫瑰花圖，放到測(cè)點(diǎn)上，并對(duì)其進(jìn)行優(yōu)勢(shì)方位的對(duì)比分析。（2）裂縫密度分析方法：直方圖統(tǒng)計(jì)分析參數(shù)：不同巖性中裂縫的密度分布，包括面密度和線密度。另外：裂縫密度與斷層(包括與斷面距離、斷層位移、斷層性質(zhì)的關(guān)系)、褶皺不同構(gòu)造部位關(guān)系的統(tǒng)計(jì)分析，定量分析斷層和褶皺對(duì)裂縫發(fā)育程度的控制作用。（3）裂縫延伸性和貫穿性分析其和裂縫性質(zhì)的關(guān)系，不同等級(jí)的比例，平面上是否能構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)，不同層能否相互溝通。初步確定油藏裂縫的滲透性能。第40頁，共70頁，2022年，5月20日，2

25、點(diǎn)33分，星期一（4）裂縫與巖性和層厚的關(guān)系裂縫發(fā)育方式、發(fā)育程度與巖性及層厚關(guān)系的統(tǒng)計(jì)分析。（5）裂縫性質(zhì)與配套關(guān)系可為裂縫成因研究、構(gòu)造發(fā)育歷史及古構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)等的研究提供參考資料。（6）裂縫與區(qū)域構(gòu)造及構(gòu)造部位的關(guān)系分析裂縫與主壓應(yīng)力、斷層、褶皺等之間的關(guān)系。對(duì)于明顯受斷層或褶皺控制的裂縫，要定量分析裂縫方位、密度和斷面走向、斷層性質(zhì)、斷層位移與斷層距離等之間的關(guān)系；裂縫密度和褶皺構(gòu)造部位、巖層曲率等方面的關(guān)系。分析露頭構(gòu)造樣式與地下構(gòu)造樣式的相似性，如露頭構(gòu)造樣式與地下構(gòu)造相似，成因一致，而且出露的巖層為目的層巖石，相距不遠(yuǎn)，則這些露頭區(qū)，被稱為地下儲(chǔ)層的相似露頭區(qū)。相似露頭區(qū)的裂縫參數(shù)

26、可直接與儲(chǔ)層作對(duì)比。第41頁，共70頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)33分，星期一1、巖心裂縫觀測(cè)內(nèi)容（1）裂縫基本參數(shù)：與露頭裂縫觀測(cè)內(nèi)容大體相似連續(xù)取心段找出裂縫發(fā)育段進(jìn)行全巖心和巖心薄片觀測(cè)含裂縫巖層特征，裂縫組系、產(chǎn)狀、寬度、密度、充填特征、溶蝕情況、相對(duì)大小及連續(xù)性等。確定裂縫面真實(shí)產(chǎn)狀：需識(shí)別裂縫所在的巖心的層面；確定該層面的傾向（針對(duì)非水平巖層）。確定該層面傾向的途徑：從構(gòu)造等高線圖上量取某一層的產(chǎn)狀作為該層的層面產(chǎn)狀；利用地層傾角測(cè)井成果圖，量取與巖心相同深度段的產(chǎn)狀；利用古地磁定向。二、巖心裂縫觀測(cè)研究法第42頁，共70頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)33分，星期一（2）裂縫

27、孔隙度和裂縫滲透率全巖心實(shí)驗(yàn)測(cè)試方法；利用裂縫寬度、密度等參數(shù)計(jì)算孔隙度和滲透率法。（3）裂縫系統(tǒng)成因確定裂縫成因類型、裂縫形成的主應(yīng)力方向、不同組系裂縫的形成時(shí)間及與構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的關(guān)系。要注意區(qū)分天然裂縫和誘導(dǎo)裂縫。（4）裂縫分布與深度、巖石性質(zhì)的關(guān)系確定裂縫發(fā)育程度與深度的關(guān)系，及裂縫發(fā)育程度與巖石類型、巖石組構(gòu)（粒度、層理、基巖孔隙度等）及巖層厚度的關(guān)系。第43頁，共70頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)33分，星期一2、利用巖心裂縫資料預(yù)測(cè)井間裂縫分布（1）預(yù)測(cè)裂縫方向巖心觀測(cè)裂縫產(chǎn)狀將走向(或傾向)資料按井點(diǎn)統(tǒng)計(jì)成玫瑰花圖或水平投影網(wǎng)圖根據(jù)構(gòu)造上各井點(diǎn)的優(yōu)勢(shì)裂縫方向，判斷出構(gòu)造的裂縫方向。

28、第44頁，共70頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)33分，星期一（2）預(yù)測(cè)裂縫發(fā)育帶取心井較多利用巖心裂縫資料預(yù)測(cè)井間裂縫發(fā)育帶。通常是根據(jù)巖心裂縫密度LfD編制構(gòu)造裂縫等密度圖，以反映構(gòu)造裂縫的發(fā)育情況。第45頁，共70頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)33分，星期一3、巖心裂縫研究法的局限性裂縫十分發(fā)育井段，鉆井時(shí)地層易破碎，取心收獲率不高，地下裂縫樣品不易取出；取心井段有限，取心所揭示的地層很薄，不能反映全井的裂縫發(fā)育情況；鉆井是“一孔之見”，有些井雖然取心未見裂縫，但不能排除取心井周圍地層中有裂縫存在，這與裂縫的密度有關(guān)。第46頁，共70頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)33分，星期一主要利

29、用井眼周圍的裂縫對(duì)測(cè)井儀器的異常響應(yīng)(如井徑、電阻率、聲波等)來間接探測(cè)裂縫(除井下聲波電視外)。探測(cè)裂縫的測(cè)井方法：電阻率測(cè)井、地層傾角測(cè)井、地層微電阻率掃描測(cè)井、聲波全波測(cè)井、補(bǔ)償密度測(cè)井、電磁波測(cè)井、井徑測(cè)井、井溫測(cè)井、井下聲波電視等。三、探測(cè)裂縫的測(cè)井方法第47頁，共70頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)33分，星期一1、電阻率測(cè)井原理：裂縫發(fā)育層段，鉆井泥漿或泥漿濾液侵入地層電阻率明顯低于圍巖電阻率：表現(xiàn)為高電阻率背景上的相對(duì)低值電阻率。常使用雙側(cè)向(DLL)和微球聚焦測(cè)井(MSFL)，有二大優(yōu)點(diǎn)：側(cè)向測(cè)井使發(fā)射電流線集中流入地層，減小井眼和圍巖的影響；雙側(cè)向測(cè)井中的深、淺側(cè)向反映不同

30、探測(cè)范圍的電阻率：深側(cè)向原始地層電阻率，淺側(cè)向裂縫帶受泥漿濾液侵入的地層電阻率。裂縫發(fā)育層段：深、淺側(cè)向電阻率均降低，淺側(cè)向電阻率比深側(cè)向降低得更明顯出現(xiàn)幅度差(一般為正差異)，且裂縫愈發(fā)育，差異程度愈大。據(jù)此，可對(duì)裂縫發(fā)育程度（孔隙度）進(jìn)行半定量估算。 f：裂縫孔隙度m：地層膠結(jié)指數(shù) a：經(jīng)驗(yàn)系數(shù)m=13.5、 a=1電阻率幅度差不僅與裂縫發(fā)育程度有關(guān)，還與裂縫角度、裂縫中的流體性質(zhì)、巖性、地應(yīng)力異常等因素有關(guān)。第48頁，共70頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)33分，星期一第49頁，共70頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)33分，星期一2、地層傾角測(cè)井基本原理：測(cè)井儀有相互垂直的四條極板，可測(cè)

31、：四條微電阻率曲線以及方位、井斜、井徑等共九條曲線。當(dāng)?shù)貙映霈F(xiàn)裂縫時(shí)，觸及裂縫的極板會(huì)出現(xiàn)電導(dǎo)率異常。典型裂縫類型測(cè)井響應(yīng)特征：水平裂縫：4條微電導(dǎo)率曲線在同一深度上出現(xiàn)尖刺狀異常；斜交縫： 4條電導(dǎo)率曲線在不同深度出現(xiàn)異常，彎曲虹狀；垂直縫： 一般為一對(duì)對(duì)應(yīng)極板上出現(xiàn)電導(dǎo)異常，且異常井段相 對(duì)較長(zhǎng)，這主要是由于垂直縫常在井壁上形成槽溝， 極板常被限制在槽溝內(nèi)運(yùn)動(dòng)，故對(duì)應(yīng)極板出現(xiàn)異常；網(wǎng)狀裂縫：在4條微電導(dǎo)率曲線上均有高電導(dǎo)異常，但形狀和數(shù) 值不完全相同，出現(xiàn)深度也不一樣。其它方法：相鄰極板曲線進(jìn)行疊加，得到新曲線，能更容易地識(shí)別裂縫。利用玫瑰花圖、橢圓井眼長(zhǎng)軸方向圖確定裂縫方向。第50頁，共

32、70頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)33分，星期一第51頁，共70頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)33分，星期一第52頁，共70頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)33分，星期一3、地層微電阻率掃描測(cè)井（FMS）基本原理：四個(gè)相互垂直的極板，每個(gè)極板有16個(gè)電極，可測(cè)出64條微電阻率曲線：可得到全方位圖象，通過處理，能夠更形象、更準(zhǔn)確地反映地層內(nèi)裂縫的產(chǎn)狀（走向、傾向和傾角）。第53頁，共70頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)33分，星期一4、聲波全波測(cè)井基本原理：記錄從發(fā)射探頭出發(fā)經(jīng)泥漿和地層到達(dá)接收探頭的聲波波列，包括：縱波、橫波、泥漿波和斯通利波等(依到達(dá)按收探頭的時(shí)間先后順序)，其振幅和頻率

33、各有特征。目前：主要應(yīng)用縱波、橫波和斯通利波的幅度衰減和波形擾動(dòng)特征來識(shí)別裂縫帶。第54頁，共70頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)33分，星期一（1）幅度衰減致密層段：聲波能量衰減少，不同深度的波形曲線幾乎一致。裂縫層段：聲波幅度發(fā)生較大程度衰減，從而可指示裂縫存在； 裂縫越發(fā)育，衰減程度越大。第55頁，共70頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)33分，星期一縱波、橫波：一種體波，其能量衰減程度反映地層吸收聲波能力的大小?？v、橫波幅度衰減程度既與裂縫發(fā)育程度有關(guān)，亦與裂縫傾角有關(guān)。高角度裂縫：縱波能量衰減較大，橫波能量衰減相對(duì)較??；水平縫、低角度縫：縱波能量衰減相對(duì)較小，橫波能量衰減較大。斯通利波

34、：一種管波 在井眼內(nèi)沿井壁傳播的界面波，其幅度衰減機(jī)理與縱、橫波不同。傳播過程中，斯通利波與裂縫中的流體發(fā)生能量交換幅度衰減。無泥餅的情況下 ，斯通利波的幅度衰減可很好地指示裂縫段的存在及其發(fā)育程度，據(jù)此還可半定量地計(jì)算裂縫滲透率。第56頁，共70頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)33分，星期一（2）波形擾動(dòng)該現(xiàn)象常在聲波變密度圖上進(jìn)行識(shí)別。在聲波變密度圖上，時(shí)間和深度用黑白相間的條帶表示：聲波波形的正幅度（正半周）為深色，其明暗程度與聲波幅度（能量）成正比，幅度越大，顏色越深；負(fù)幅度（負(fù)半周）為白色。致密無裂縫段：變密度圖為筆直的黑白條帶，且幅度衰減??；裂縫段：由于裂縫切割井眼，形成上下兩個(gè)拐

35、角，因此無論發(fā)射探頭還是接受探頭，都會(huì)因拐角的繞射作用、裂縫對(duì)聲波的吸收作用等，使全波波形發(fā)生擾動(dòng)，反映在變密度圖上是條帶發(fā)生扭曲畸變或中斷現(xiàn)象。第57頁，共70頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)33分，星期一5、井下聲波電視一種聲波掃描器，它基于聲波的反射、散射原理，用定向高頻電波束對(duì)井壁進(jìn)行360掃描，然后接收從井壁反射回來的回波信號(hào)(聲波幅度和返回時(shí)間)，最后利用電子束在示波器上掃描，將回波信號(hào)強(qiáng)度的變化轉(zhuǎn)換成熒光屏上掃描線亮度的變化，從而得到井壁圖象(即井壁展開圖象)。無裂縫致密段：地層吸收聲波的能力弱，回波信號(hào)強(qiáng)，井壁圖象顯示為白色；裂縫井段：裂縫處發(fā)生聲幅衰減，圖象顯示為深色。該方法

36、在井壁圖象上可直接觀測(cè)裂縫，這是目前唯一能“看見”地下裂縫的測(cè)井方法。第58頁，共70頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)33分，星期一第59頁，共70頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)33分，星期一曲率是反映某一線、面彎曲程度的數(shù)學(xué)參數(shù)。Murray(1968)首次應(yīng)用曲率法研究和評(píng)價(jià)構(gòu)造裂縫。曲率法研究對(duì)象：巖層彎曲變形而形成的拉張裂縫。巖層受力彎曲后，中性面以上的地層承受拉張應(yīng)力，當(dāng)拉張應(yīng)力超過巖石抗拉強(qiáng)度時(shí)，便形成拉張裂縫。假設(shè)巖層為完全的彈性體，則巖石拉張應(yīng)力與巖層彎曲程度成正比，即：當(dāng)巖層彎曲達(dá)到一定程度后，巖層開始破裂，且彎曲程度越大，巖層破碎強(qiáng)度愈大，裂縫愈發(fā)育。由于曲率是彎曲程度的

37、表征，因此可用巖層曲率來預(yù)測(cè)和評(píng)價(jià)構(gòu)造裂縫。曲率是一個(gè)矢量，既有大小，又有方向。巖層彎曲變形出現(xiàn)拉張裂縫時(shí)，裂縫走向垂直于主曲率方向，裂縫發(fā)育程度則與主曲率大小成正比。四、預(yù)測(cè)構(gòu)造裂縫的曲率法第60頁，共70頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)33分，星期一1、曲率與裂縫孔隙度A、單一方向拉張裂縫設(shè)：巖層中性面以上的厚度為H（m），巖層彎曲的曲率半徑為R（m），則根據(jù)巖層變形前后的面積變化，可求得巖層裂縫孔隙度f（f）：由于RH，可將上式分母中的H忽略，則：因?yàn)椋?所以：B、多方向拉張裂縫（如正交拉張裂縫）第61頁，共70頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)33分，星期一2、曲率與滲透率根據(jù)Lamen

38、（1932）提出的流量平板公式， 可推導(dǎo)出曲率與滲透率的關(guān)系為：Kf：裂縫滲透率，um2；e：裂縫間距，m； ：x方向曲率值，1m；H：中性面以上巖層厚度，m。3、臨界曲率巖層彎曲過程中形成拉張裂縫所要求的最小曲率值。 E：巖石彈性模量 H：產(chǎn)層厚度已知：巖層厚度+通過巖石力學(xué)實(shí)驗(yàn)可得到：臨界應(yīng)力、彈性模量 計(jì)算臨界曲率值。計(jì)算值比實(shí)際值小，需用巖心和生產(chǎn)測(cè)試等資料進(jìn)行驗(yàn)證和修改。 第62頁，共70頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)33分，星期一4、曲率圖的編制和應(yīng)用編圖步驟：(1)校正所研究層位的構(gòu)造圖，布置計(jì)算曲率值的測(cè)網(wǎng)。要求測(cè)網(wǎng)能控制整個(gè)研究區(qū)及構(gòu)造形態(tài)的變化。(2)計(jì)算曲率。方法很多，比較常用的有：曲線擬合法和曲面擬合法，即以構(gòu)造剖面圖或平面圖為基礎(chǔ)，在構(gòu)造剖面圖上按拋物線方程擬合構(gòu)造頂面的地層弧線，進(jìn)而計(jì)算曲率值(線曲率)；或在構(gòu)造平面圖上，求出構(gòu)造面趨勢(shì)擬合方程，從而計(jì)算曲率值(面曲率值)。一般對(duì)于長(zhǎng)軸背斜，應(yīng)用構(gòu)造剖面圖計(jì)算線曲率；而對(duì)于短軸背斜(或穹窿)則采用面曲率法較佳。(3)將計(jì)算結(jié)果歸位于構(gòu)造圖，并勾繪等值線。等值線均應(yīng)閉合，在斷層處