石油地质行业裂缝型储集层课件.ppt
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1、储层地质学,裂缝性储集层,储层地质学,裂缝性储集层以其形成条件和分布规律的特殊性、油气藏形成的复杂性、油气井钻探的风险性而吸引了众多的石油地质、开发地质工作者。,储层地质学,裂缝储集层概述裂缝形成的地质背景和影响因素裂缝性储集层的发育条件裂缝识别与描述裂缝预测,储层地质学,一、裂缝储集层概述,储层地质学,1、裂缝裂缝是一种岩石间丧失结合力的空间面。裂缝两侧的岩石发生了显著位移则称为断层。而没有发生较大位移则称为节理。裂缝的存在是裂缝性储集层形成的必要条件。裂缝的空间分布影响储集层的非均质性和油水运动规律,最终影响油气采收率。裂缝研究是储层研究的重要内容之一。,储层地质学,2、裂缝的类型不同的分
2、类依据有不同的分类方案。裂缝的成因力学成因:张性裂缝、压性裂缝、扭性裂缝地质成因:构造裂缝、地层裂缝、其他裂缝裂缝的几何性质几何形态:走向缝、倾向缝、垂直缝、水平缝大小:微裂缝、裂缝裂缝的孔隙特征充填程度:无充填、半充填、充填充填物质:方解石、白云石等,储层地质学,3、裂缝的作用裂缝可以使一些不具备孔隙的岩层变成储层和生产层。开启裂缝的存在可提高储层的渗透率、使一些低渗透率油层具有开采价值。张裂缝穿过盖层并破坏其封闭性,开启的裂缝可成为油气散失的通道。裂缝能改善储层的渗透率,加快采油速度,但总的来说对于提高采收率是不利的。裂缝延伸越远,与基质孔隙的渗透率差别大的裂缝,越是对提高采收率不利。,储
3、层地质学,4、裂缝储集层类型纯裂缝储集层裂缝孔隙型储集层孔隙裂缝型储集层孔隙洞穴裂缝型储集层裂缝洞穴孔隙型储集层裂缝溶洞型储集层孔隙型储集层,储层地质学,5、裂缝油藏类型裂缝非均质油藏石油储量主要赋存于孔隙中,裂缝中不储存有意义的储量,裂缝有一定的流体渗流能力,而加剧了储层的非均质性。纯裂缝性油藏石油全部储存在裂缝中,并全部依赖裂缝流动。双孔隙度油藏在裂缝和孔隙中都有一定的石油储量,但开采中石油必须依赖裂缝渗流往井中供油,孔隙中的油只能通过裂缝产出。双渗透率油藏在裂缝和孔隙中都有一定的石油储量,开采中裂缝和孔隙都可以分别向井中供油。,储层地质学,6、裂缝描述与研究的内容裂缝产状:倾角、走向,与
4、储层产状关系裂缝规模:纵向穿切深度,横向延伸长度,分布密度裂缝开启程度,充填程度及有效开启程度裂缝力学性质识别裂缝组系及油藏内发育分布规律裂缝的储油能力()和渗流能力(K)裂缝的成因裂缝综合评价及预测,储层地质学,二、裂缝形成的地质背景和影响因素,储层地质学,1、裂缝形成的地质背景裂缝是在特定的地质背景下形成的,概况起来包括如下几方面:1)与水平挤压作用有关的褶皱在水平挤压作用下,层状岩石会发生褶皱。裂缝一般发育在褶皱的顶部。常见的有三组裂缝,一组为与最大水平应力平行的张性裂缝,是区域应力直接作用下形成的;第二组为与水平最大压应力成一角度的一组剪切裂缝,也是在区域应力作用下直接造成的;第三组裂
5、缝为垂直于最大水平应力方向上的张裂缝,是由于褶皱时在背斜顶部由于岩层弯曲造成的局部应力场而形成的张性裂缝.,储层地质学,储层地质学,储层地质学,2)垂直于岩层层面向上的局部应力可使沉积岩产生弯曲,形成穹隆或隆起等正向构造,这类构造可在张性环境下形成。裂缝的发育从与下伏基底或地垒岩块直接接触的岩层向上延伸,形成垂直裂缝,并在其边缘形成倾斜的裂缝。3)伴随断层发育的裂缝。任何大的断裂带都是由许多不连续的、规模不大的小的断层系组成的,纵横相联的断层相互交错形成复杂的断裂带。裂缝的密度和强度通常随远离断层而变小。,储层地质学,储层地质学,储层地质学,4)与流体压力有关的裂缝是非构造应力变形情况下常见的
6、张性裂缝。岩石孔隙压力的增加可大大降低岩石的极限压力。由于岩石的抗张极限强度较抗压极限强度要低得多。因此,岩石孔隙压力在某些情况下可超过围压并使岩石产生张性裂缝。5)由于盆地内部的差异运动或其他原因使沉积盆地的一部分或全部上升,上覆部分地层被剥蚀,使上覆压力降低。上覆压力的释放可以在岩层中产生平行于岩层方向的裂缝。此外由于盆地地形变化,地形抬高处含水层中的地层水向盆地深部流动,当地层深处地层中的水压超过一定程度后,可能产生天然水压裂缝。,储层地质学,6)缝合线构造。缝合线是压溶作用的产物,在骨架孔隙度相对较低的碳酸盐岩中比较常见。缝合线不是开启的裂缝,不具连续的渗透率。缝合线常与一种很短的张性
7、裂缝垂直相交。这组张性裂缝的方向与1方向平行,在大多数情况下垂直于岩层层面。当这些张裂缝与压溶相联时便成了缝合线的“牙齿”,对储层的渗透率有改善。压溶对埋深比较大的碳酸盐岩储层来说是特别重要的。,储层地质学,7)区域裂缝。区域性裂缝是在区域在大面积上发育的裂缝,这种裂缝在大面积内切割所有局部构造,走向相对稳定。破裂面沿裂缝延伸方向无明显水平错位,且大致垂直于层面。区域裂缝与局部构造裂缝的主要差别在于其几何形态简单、稳定,裂缝间距相对较大。8)失水可造成在沉积岩石中产生裂缝。其中由矿物脱水形成的裂缝对储层的孔隙意义最大。脱水是沉积物体积减小的一种化学过程,这些过程包括粘土的失水和体积变小或凝胶或
8、胶体的失水和体积变小。脱水作用所形成的裂缝在沉积物三维空间内发育成三维多边形网络,分布均匀,裂缝的连通性好。这种脱水裂缝可见于泥岩、粉砂岩、砂岩、石灰岩和白云岩中。,储层地质学,9)矿物发生相变可造成体积的缩小而产生微裂缝。便如方解石向白云石转化,蒙脱石向伊利石转化均可导致体积减小,产生裂缝。10)岩石在冷却的过程中会发生收缩而形成裂缝,如玄武岩的柱状节理。11)风化作用(各种机械风化和化学风化)可造成裂缝,这类裂缝对于形成不整合面之下的古风化剥蚀储层特别重要。12)大的陨石与地壳的碰撞可造成大量的裂缝,并在适当的条件下形成油气聚集的场所。,储层地质学,2、裂缝形成的影响因素裂缝的形成是由于受
9、力的作用而使得岩石的结合面发生变化而产生的,因此其影响因素归根结底包括两大类:(1)构造应力作用在岩石上的构造应力的性质、大小、方向和边界条件等直接控制了裂缝的发育。构造运动对裂缝储集层的形成、演化起着重要作用。不管区域性构造运动方式是升降为主还是侧向挤压为主,都会控制和影响裂缝的发育。,储层地质学,(2)岩石性质岩石的物理性质直接影响裂缝的发育程度,脆性岩石易产生裂缝,塑性岩石不易产生裂缝。,储层地质学,(3)储集层厚度及地层组合储集层厚度也是影响裂缝发育的重要因素。地层厚度越大,裂缝密度越小、宽度越大。当地层为薄层时,常为层间滑动,裂缝发育少。当地层为单厚层时,裂缝穿层明显。,储层地质学,
10、储层地质学,三、裂缝性储集层的发育条件,储层地质学,从储集层意义上讲多条微裂缝较单条大裂缝更有价值。这是因为:当裂缝在围压增大时将随之闭合,即使在地表附近较宽大的裂缝在埋藏较深时,其宽度也会减小,而微裂缝的减小幅度相对低。单一宽大裂缝易受地下水的作用而产生充填作用,从而导致有效裂缝快速减小。多裂缝的裂缝面积较单裂缝大,溶蚀效应较单裂缝大。要形成良好的裂缝系统,应具备以下条件:,储层地质学,1、有利的岩石类型脆性岩石有利于裂缝发育,通常胶结致密的碳酸盐岩较孔隙发育的砂岩的脆性强,泥质含量较高时不易产生裂缝。较好的岩石主要有:砂岩中粒度较小的细砂岩、粉砂岩泥质含量较低的亮晶灰岩、白云岩。,储层地质
11、学,储层地质学,白云岩裂缝级别层次特别丰富,储层地质学,2、有利的构造部位裂缝时构造运动的结果,裂缝的发育与断层和褶皱密切相关。(1)褶皱上的有利部位,储层地质学,(2)与构造作用时期的关系在构造运动的早期,地层变形不太强烈时所产生的裂缝主要在脆性薄地层中,且裂缝产状微垂直与构造走向。构造运动的中晚期,裂缝发育在较厚的地层中,切产状平行于走向。,储层地质学,四、裂缝识别与描述,储层地质学,1、裂缝的识别识别储层中裂缝系统并研究其空间分布特征是油气开发中必不可少的工作。裂缝识别是裂缝描述的重要内容,是一项探索性和综合性很强的工作。裂缝的形成和分布是诸多因素综合作用的结果,这些因素在不同的地质条件
12、下表现不同。目前识别裂缝主要通过如下手段:,储层地质学,(1)岩心裂缝识别岩心裂缝识别于描述是地下储层裂缝最直接的第一性资料,主要描述裂缝的顶深、倾向、倾角、投影长L、中心距H、开度B、裂缝面性质,并对天然裂缝和人工裂缝进行区分。天然裂缝识别、裂缝产状、裂缝力学性质、裂缝形态、裂缝充填物、裂缝组系、微裂缝,储层地质学,天然裂缝与人工诱发裂缝的区别人工诱发裂缝的识别特征:1,断口很不规则或呈贝壳状。2,平行于岩心抓痕或定向刻槽。3,诱发裂缝总是平行岩心轴线。4,岩心在岩心筒内扭转导致螺旋式形状。5,岩心中心线的张性缝。6,岩心与钻头间不稳定摩擦滑脱引起花状缝。天然裂缝的一般特征:1,充填有胶结物
13、、矿物,且与钻井液无关。2,裂缝包含在岩心内部,不延伸达岩心边缘。3,呈平行组系产出。4,具擦痕面,指示运动方向与区域应力方向一致。5,岩心具稳定的方向或方位,符合裂缝分布规律。,储层地质学,(2)利用测井资料识别裂缝裂缝可从对岩心测井资料的分析和解释来实现。参照常规标准岩石物理测井方法的解释,应用倾角测井特别是近年发展起来的地层微扫描(Formation Microscaner)和井下电视测井技术,能在井中发现许多裂缝的踪迹。虽然裂缝的存在不同程度地在不同的测井响应中表现出来,目前尚无特别有效的测井工具能在井下识别裂缝并定量描述其特征。因此用测井资料识别裂缝,应尽可能地收集和参考其它有关资料
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