【正文】 裂縫類(lèi)型 ....................................................... 41 裂縫產(chǎn)狀 ....................................................... 43 第九章 結(jié) 論 .................................................... 44 致 謝 ............................................................ 45 參考文獻(xiàn) ......................................................... 46 附圖 .............................................................. 49 西南石油大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文 1 第一章 緒論 研究的目的及意義 研究區(qū)概況 及勘探簡(jiǎn)史 黃龍場(chǎng) 地區(qū) 的地理位置大致 位于四川省東北部的宣漢縣境內(nèi)，西南抵新農(nóng)鄉(xiāng) ， 西北至三河鄉(xiāng) ， 東北至南壩鎮(zhèn) ， 東南至上峽。 本研究區(qū)是四川地區(qū)油氣勘探的重點(diǎn)地區(qū)，前人在此做了大量的基礎(chǔ)工作， 在石油地質(zhì)綜合研究及大量 鉆井 的基礎(chǔ)上，曾先后 在 該 地區(qū)的 多套層系中發(fā)現(xiàn)了 多 個(gè) 不同的油氣圈閉，顯示出了良好的 油氣 勘探前景。 川東北黃龍場(chǎng)長(zhǎng)興組生物礁儲(chǔ)層裂縫預(yù)測(cè) 2 研究目的和意義 黃龍場(chǎng)地區(qū) 目前 是川東北地區(qū)勘探程度相對(duì) 比 較低的地區(qū)，近些 年的油氣勘探也屢有 新的 發(fā)現(xiàn)， 這些新的發(fā)現(xiàn) 充分 說(shuō)明 了 黃龍場(chǎng)地區(qū)有很大的油氣勘探潛力，值得進(jìn)一步大規(guī)模的勘探開(kāi)發(fā)。因此，如何提高裂縫性油氣藏的勘探開(kāi)發(fā)效益，成了 當(dāng)今石油地質(zhì)研究的重大課題之一。早在 上個(gè) 世紀(jì) 的 60 年代，以 Murray[2]等 人 為代表 ， 從構(gòu)造本身的結(jié)構(gòu)特征出發(fā)，探討了構(gòu)造形變主曲率與 裂縫發(fā)育 分布 的關(guān)系，并提出 了 裂縫性巖體的力學(xué)模型； 到了 20 世紀(jì) 70 年代末和 80 年代初， 在 國(guó)內(nèi)以王仁 [3] ， 曾錦光 [4] 等人 為代表 ， 從構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)入手，根據(jù)巖石破裂準(zhǔn)則開(kāi)展 了 定量預(yù)測(cè)裂縫分布規(guī)律的數(shù)值模擬方法； 到了 上個(gè)世紀(jì)的 90 年代，該領(lǐng)域 的 研究有了較大的進(jìn)展， 以 丁中一 [5]，文世鵬 [6] ，宋慧珍 [7] 等 人 為代表， 將構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)數(shù)值模擬 方法 和 基礎(chǔ) 地質(zhì) 工作緊密結(jié)合 起來(lái) ，形成和發(fā)展了一套以有限元數(shù)值模擬 方法 為基礎(chǔ) ，應(yīng)用巖石破裂準(zhǔn)則進(jìn)行定量預(yù)測(cè)裂縫 的研究 方法。在半定量 定量評(píng)價(jià)裂縫方面，丁中一等 [17]以丘陵油田作為實(shí)例，提出了西南石油大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文 3 由破裂值和能量值共同來(lái)定量預(yù)測(cè)裂縫發(fā)育的二元法，并對(duì)丘陵油田儲(chǔ)集層中構(gòu)造裂縫的發(fā)育情況進(jìn)行了數(shù)值模擬，劉呈冰等 [18]系統(tǒng)地論述了全面評(píng)價(jià)低孔裂縫孔洞型碳酸鹽巖儲(chǔ)層的思路和方法。雙側(cè)向測(cè)井對(duì)裂縫反映較為敏感，根據(jù)不同的裂縫產(chǎn)狀模型，建立深淺雙側(cè)向電阻率方程式及其變形 ， 計(jì)算裂縫孔隙度 已 被大多數(shù)人采用，李善軍 [22]，潘保芝等 [23]人都曾用這種方法計(jì)算出了各自研究區(qū)的儲(chǔ)層裂縫孔隙度，取得了較為滿(mǎn)意的結(jié)果。 2） 根據(jù)裂縫的發(fā)育程度與巖性的關(guān)系 來(lái) 預(yù)測(cè) 裂縫發(fā)育 分布最主要 的內(nèi) 在因素 就是巖石的性質(zhì) ， 巖石的性質(zhì) 對(duì)裂縫的發(fā)育分布 有著 較大 的影響。 （ 2）定量預(yù)測(cè)法 [2932] 1） 曲率分析法 曲率分析法是根據(jù)層狀巖石的彎曲程度 來(lái) 預(yù)測(cè)裂縫的發(fā)育程度。 3） 裂縫 的 數(shù)值模擬預(yù)測(cè) 隨著有限 單 元方法的日益成熟，構(gòu)造裂縫的數(shù)值模擬取得了重大進(jìn)展，發(fā)展為從構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)和應(yīng)變場(chǎng)入手的有限元數(shù)值模擬法，裂縫數(shù)值模擬主要是古 構(gòu)造 應(yīng)力場(chǎng)有限元數(shù)值模擬，在應(yīng)力場(chǎng)數(shù)值模擬的基礎(chǔ)上，利用巖石破裂準(zhǔn)則預(yù)測(cè)裂縫的發(fā)育程度。通過(guò)長(zhǎng)期的研究 和經(jīng)驗(yàn)的積累， 對(duì)于裂縫的預(yù)測(cè)研究 ，我們 主要應(yīng)用古構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)的 數(shù)值 模擬計(jì)算和巖體破壞接近程度的計(jì)算 結(jié)果 ，然后采用巖石力學(xué)的破裂理論來(lái)對(duì)裂縫發(fā)育程度和分布范圍進(jìn)行預(yù)測(cè)和評(píng)價(jià)。 （ 2） 根據(jù)巖心描述、薄片鑒定等資料研究 該 地區(qū)上二疊統(tǒng)長(zhǎng)興組生物礁儲(chǔ)層裂 縫特征，主要包括以下內(nèi)容： a）裂縫的發(fā)育程度； b）裂縫的類(lèi)型； c）裂縫發(fā)育分布的影響因素 等 ； （ 3） 以黃龍場(chǎng)地區(qū)構(gòu)造解析成果為指導(dǎo)，建立 了 長(zhǎng)興組生物礁儲(chǔ)層的地質(zhì)模型，并運(yùn)用有限單元法進(jìn)行古構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)二維數(shù)值模擬，得到了黃龍場(chǎng)地區(qū)長(zhǎng)興組生物礁儲(chǔ)層早期和晚期 構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的最大主應(yīng)力、最小主應(yīng)力及剪切力的大小、方向及平面分布特西南石油大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文 5 征。 （ 3）結(jié)合 3 口 常規(guī)測(cè)井曲線 各個(gè) 參數(shù) 的響應(yīng)特征 ，對(duì)裂縫進(jìn)行 了 識(shí)別。 （ 7） 依 據(jù) 古 構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)數(shù)值模擬所得的古構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)、以及巖體 破壞程度的分布特征，劃分裂縫預(yù)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，再結(jié)合黃龍場(chǎng)地區(qū)長(zhǎng)興組構(gòu)造裂縫成因機(jī)制，預(yù)測(cè)該地區(qū)裂縫發(fā)育程度及其分布特征（裂縫發(fā)育區(qū)帶、發(fā)育等級(jí)），以及主要裂縫類(lèi)型和延伸方向。 （ 4） 以常規(guī)測(cè)井手段對(duì)裂縫的測(cè)井響應(yīng)特征進(jìn)行了研究，總結(jié)出了裂縫的測(cè)井響應(yīng)特征 。 （ 8） 最后， 以 古 構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)模擬 計(jì)算 成果為基礎(chǔ)， 運(yùn)用構(gòu)造地質(zhì)學(xué)理論和 巖石力學(xué) 等 方法，綜合預(yù)測(cè)了黃龍場(chǎng)地區(qū)長(zhǎng)興組生物礁儲(chǔ)層裂縫 的類(lèi)型和產(chǎn)狀，并對(duì)主要裂縫進(jìn)行了預(yù)測(cè)。該構(gòu)造區(qū) 南為溫泉井主體構(gòu)造，北為渡口河構(gòu)造， 東面為石工壩 黃龍場(chǎng)潛伏 帶，西面為七里峽構(gòu)造帶， 位于兩組構(gòu)造交匯的三角地帶 ， 平面上呈“三角”形狀，其中北西、南北向較陡，南東向較緩， 故地腹 構(gòu)造 和斷層 較為復(fù)雜 [ 4041]。 川東北黃龍場(chǎng)長(zhǎng)興組生物礁儲(chǔ)層裂縫預(yù)測(cè) 8 飛四底界與下伏二疊系長(zhǎng)興組呈整合接觸，頂與上覆三疊系嘉陵江組呈整合接觸，二者之間無(wú)明顯的沉積間斷。 二 疊 系為開(kāi)闊海臺(tái)地相碳酸鹽巖與濱海沼澤相頁(yè)巖、凝灰質(zhì)砂巖、鋁土質(zhì)泥巖等組合而成，巖性主要為灰?guī)r、云巖夾頁(yè)巖 （圖 22） 。表明長(zhǎng)興 組 生物礁屬低孔 低滲儲(chǔ)層。有效縫中幾乎全為小縫，中縫及大縫較少，縫內(nèi)一般半充填或見(jiàn)少量方解石或白云石薄膜；按產(chǎn)狀區(qū)分，以立縫、斜縫居多，占 84%，平縫次之，占 16%。 2020 年 9 月至 2020 年 8 月由四川石油管理局地球物理勘探公司物探研究中 心進(jìn)行處理和解釋、反演， 并 提交了相關(guān)的總結(jié)報(bào)告和成果圖件，編制的構(gòu)造圖揭示了該區(qū)淺層褶皺形態(tài)和斷層展布，進(jìn)一步落實(shí)了工區(qū)中、深層構(gòu)造的展布形態(tài)、各構(gòu)造之間的接觸關(guān)系 以及斷層的延伸情況，儲(chǔ)層預(yù)測(cè)建立了生物礁儲(chǔ)層的識(shí)別模式，揭 示了該區(qū)生物礁儲(chǔ)層、鮞灘儲(chǔ)層的分布規(guī)律。 在 石炭紀(jì) 的 末 期 ， 黃龍場(chǎng)構(gòu)造地區(qū)主要處于拉張應(yīng)力狀態(tài)， 進(jìn)入晚二疊世后，黃龍場(chǎng)構(gòu)造地區(qū)處于相對(duì)構(gòu)造活動(dòng)微弱區(qū)。這期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，在黃龍場(chǎng)構(gòu)造處產(chǎn)生了明顯的影響，形成了以北西向?yàn)橹鞯臉?gòu)造。 （ 2）進(jìn)入晚二疊世后，黃龍場(chǎng)構(gòu)造地區(qū)處于相對(duì)構(gòu)造活動(dòng)微弱區(qū)。而在原 NE 向構(gòu)造發(fā)育的地區(qū)，則對(duì)早期的 NE 向構(gòu)造進(jìn)行加強(qiáng)或 改造。這些北西向構(gòu)造或疊加或改造前期北東向構(gòu)造，或被早期構(gòu)造所限制。 黃龍場(chǎng)構(gòu)造形成模式 （ 1）北東向構(gòu)造形成模式 與整個(gè)川東北地區(qū)構(gòu)造形成演化模式 一致，黃龍場(chǎng)地區(qū)北東向構(gòu)造的形成經(jīng)歷了一個(gè)漫長(zhǎng)的地質(zhì)歷史時(shí)代。 （ 2）大巴山弧形構(gòu)造影響模式 在晚期的 喜馬拉雅構(gòu)造運(yùn)動(dòng) 期間 ，黃龍場(chǎng)構(gòu)造持續(xù)受到南北向的擠壓應(yīng)力作用。這期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，同樣也是黃龍場(chǎng)構(gòu)造形成的主要時(shí)期。 川東北 黃龍場(chǎng)地區(qū) 長(zhǎng)興組生物礁儲(chǔ)層發(fā)育大量不同程度的裂縫，但由于裂縫發(fā)育程度高的層段巖石破碎，巖石取心的收獲率很低，即使取上的部分 ，大部分 都呈細(xì)小的碎塊，無(wú)法取樣進(jìn)行薄片、鑄體、電鏡掃描等 化學(xué)實(shí)驗(yàn)分析，因此在 薄 片分析中沒(méi)有裂縫資料，因此在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中我們無(wú)法對(duì)微裂縫進(jìn)行定量的統(tǒng)計(jì)分析。 表 41 黃龍 4 井長(zhǎng)興組裂縫發(fā)育類(lèi)型統(tǒng)計(jì)表 取芯 層位 取芯 次數(shù) 直立縫 斜交縫 水平縫 取芯井段 (m) 取芯長(zhǎng)度(m) P2ch 1 36 10 9 ~ 2 0 16 0 ~ 3 54 25 10 ~ 4 52 41 45 ~ 5 41 80 14 ~ 6 45 46 26 ~ 7 111 97 37 ~ 8 34 39 11 ~ 9 7 31 6 ~ 10 78 154 28 ~ 11 17 68 13 ~ 12 28 24 3 ~ 13 7 54 9 ~ 14 15 21 8 ~ 合計(jì) 525 706 219 西南石油大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文 15 圖 41 黃龍 4 井長(zhǎng)興組裂縫發(fā)育類(lèi)型統(tǒng)計(jì)圖 裂縫 的 寬度特征 根據(jù)巖芯裂縫觀察可知，黃龍 4 井裂縫寬度主要以小于 1mm 的小縫為主，總計(jì)有1348 條，占裂縫總數(shù)的 93%，而裂縫寬度在 1~5mm 的中縫有 102 條，占裂縫總數(shù)的 7%，未見(jiàn)有寬度大于 5mm 的裂縫發(fā)育（表 42 和圖 42）。 a 黃龍 1 井（ ） 構(gòu)造裂縫 b 黃龍 4 井（ ） 成巖裂縫 圖 43 黃龍場(chǎng)長(zhǎng)興組巖心裂縫成因特征 裂縫 的 產(chǎn)狀特征 裂縫特征研究中一個(gè)重要的方面就是裂縫的產(chǎn)狀。以下我西南石油大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文 17 們主要根據(jù)巖心裂縫的觀察對(duì)裂縫 的產(chǎn)狀 特征做出 了 初步總結(jié)，由于 本研究區(qū) 的 巖心取心率比較低，所以巖心資料較少， 大體上 可 分為高角度縫和中低角度縫 ： （ 1）高角度縫：裂縫傾角 ＞ 75176。網(wǎng)狀縫是由不同產(chǎn)狀的裂縫互相交錯(cuò)、切割呈網(wǎng)狀組合的裂縫。 a 黃龍 3 井（ ） 網(wǎng)狀縫 b 黃龍 9 井（ ） 斜交縫 圖 45 黃龍場(chǎng)長(zhǎng)興組巖心裂縫組合形態(tài)特征 川東北黃龍場(chǎng)長(zhǎng)興組生物礁儲(chǔ)層裂縫預(yù)測(cè) 18 裂縫的垂向分布特征 目前，能夠用于進(jìn)行裂縫性?xún)?chǔ)層識(shí)別的常規(guī)測(cè)井資料主要有雙側(cè)向測(cè)井、聲波 時(shí)差測(cè)井、地層傾角測(cè)井、巖性密度、電磁波測(cè)井 等 等 [ 4748]。 表 43 黃龍場(chǎng)長(zhǎng)興組生物礁儲(chǔ)層裂縫發(fā)育段厚度統(tǒng)計(jì) 井名 層位 裂 縫 發(fā)育 段頂（ m） 裂縫發(fā)育段底深（ m） 裂縫段厚 度（ m） 裂縫發(fā)育總厚度（ m） 黃龍 1井 長(zhǎng)興組 黃龍 2井 長(zhǎng)興組 黃龍 3井 長(zhǎng)興組 黃龍 4井 長(zhǎng)興組 黃龍 5 長(zhǎng)興組 川東北黃龍場(chǎng)長(zhǎng)興組生物礁儲(chǔ)層裂縫預(yù)測(cè) 20 井 黃龍 8井 長(zhǎng)興組 黃龍 9井 長(zhǎng)興組 裂縫發(fā)育厚度05101520253035黃龍1井 黃龍2井 黃龍3井 黃龍4井 黃龍5井 黃龍8井 黃龍9井井名裂縫發(fā)育總厚度裂縫發(fā)育厚度 圖 49 單井裂縫發(fā)育厚度統(tǒng)計(jì)圖 根據(jù)測(cè)井解釋成果， 研究 區(qū) 的生物礁儲(chǔ)層 裂縫 的 垂向發(fā)育 分布 規(guī)律 主要 表現(xiàn) 是 裂縫發(fā)育 厚度 不均一 ， 究 其 原因主要是 因?yàn)?巖性的不同。簡(jiǎn)單地說(shuō)：應(yīng)力組合方式（即應(yīng)力對(duì)巖石的作用方式）對(duì)巖石的破裂程度和破裂方式等起著重要的影響作用。 具體到 研究區(qū)的裂縫發(fā)育情況 ，從表 51 中可以看出，在黃龍場(chǎng)構(gòu)造高點(diǎn)，黃龍場(chǎng)川東北黃龍場(chǎng)長(zhǎng)興組生物礁儲(chǔ)層裂縫預(yù)測(cè) 22 西潛伏構(gòu)造高點(diǎn)、符家坡構(gòu)造高點(diǎn)和靠近高點(diǎn)部位的井，裂縫 要 比其它井發(fā)育。 通過(guò)對(duì)黃龍1 井、黃龍 2 井、黃龍 3 井、黃龍 4 井、黃龍 8 井 生物礁儲(chǔ) 層 巖性和該巖性中裂縫發(fā)育段厚度的統(tǒng)計(jì)，然后得出該巖性中裂縫發(fā)育段厚度和該巖性厚度的百分比圖（圖 52），從圖中可以看出，白云巖中裂縫最發(fā)育，其次為灰?guī)r、石膏巖、頁(yè)巖。 有限元應(yīng)力場(chǎng)模擬原理 有限元法是一種近似求解一般連續(xù)問(wèn)題的數(shù)值求解法。從物體中取出一微小單元，如用應(yīng)力和面積的乘積來(lái)表示作用在該單元表面 X方向的力，則有圖 61 的形式。至此，我們已闡明了假想功的原理僅對(duì)一個(gè)單元適用以及等價(jià)節(jié)點(diǎn)力的概念。 有限元應(yīng)力場(chǎng)模擬的基本思路 地應(yīng)力是在巖體自重、地質(zhì)構(gòu)造作用、地質(zhì)體巖性、地形地貌、溫度 、 應(yīng)力等作用下形成的，在一個(gè)較大的區(qū)域上， 區(qū)域 現(xiàn)今應(yīng)力場(chǎng)的總體規(guī)律，可以在調(diào)查斷層的新構(gòu)造活動(dòng)特征 及 地應(yīng)力實(shí)測(cè)的基礎(chǔ)上得出初 步認(rèn)識(shí)。由此即可得出反映研究區(qū)現(xiàn)今應(yīng)力 應(yīng) 變場(chǎng)的真實(shí)情況 [ 5657]。根據(jù)石油儲(chǔ)集層的物理力學(xué)環(huán)境，一般情況下我們采用摩爾～庫(kù)侖準(zhǔn)則作為判斷巖石破裂的依據(jù)。 但實(shí)際情況往往比這復(fù)雜得多，首先，由于各種難以預(yù)測(cè)的原因，我們對(duì)古 圖 62 基于 Mohr準(zhǔn)則的破壞接近程度圖解 川東北黃龍場(chǎng)長(zhǎng)興組生物礁儲(chǔ)層裂縫