發(fā)布時(shí)間：2021-02-12 22:38

　　我國南方海相頁巖具有形成時(shí)代老、構(gòu)造期次多等特點(diǎn),頁巖儲層裂縫系統(tǒng)十分復(fù)雜,現(xiàn)階段關(guān)于裂縫發(fā)育特征與活動(dòng)歷史的研究相對較少,裂縫對頁巖氣富集、保存和儲層改造的相關(guān)作用不夠明確。論文針對黔北岑鞏區(qū)塊下寒武統(tǒng)牛蹄塘組頁巖,在文獻(xiàn)調(diào)研、資料收集和地震解釋的基礎(chǔ)上,開展野外露頭、鉆井巖心和巖石薄片的不同尺度裂縫識別與精細(xì)表征,并依托大量實(shí)驗(yàn)測試分析尋找裂縫活動(dòng)的流體地球化學(xué)證據(jù),明確裂縫發(fā)育期次與活動(dòng)歷史,總結(jié)我國南方復(fù)雜構(gòu)造區(qū)海相頁巖裂縫控儲與控氣作用。結(jié)果顯示岑鞏區(qū)塊整體表現(xiàn)為受北東方向半溪背斜和南西方向爛泥干背斜所加持的馬鞍狀構(gòu)造,以發(fā)育擠壓和走滑性質(zhì)的斷裂構(gòu)造樣式為主。牛蹄塘組頁巖裂縫主要分為露頭裂縫、巖心裂縫、微觀裂縫與測井裂縫,其中巖心裂縫又主要發(fā)育有水平黃鐵礦縫、順層纖維狀脈、垂直充填縫和滑脫裂縫,交切關(guān)系顯示其形成時(shí)間逐次變晚。野外構(gòu)造裂縫玫瑰花圖和古地磁定向都顯示裂縫走向主要為北北東方向,部分為北西方向,與地震資料解釋的斷裂方向相一致。裂縫發(fā)育模式主要有層內(nèi)局限型、層間過渡型、層面活動(dòng)型和復(fù)合型四類。裂縫充填礦物主要為方解石、石英、重晶石、白云石、鋇解石和菱鋇鎂石,其次含有少... 

【文章來源】：中國地質(zhì)大學(xué)(北京)北京市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：129 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

巴內(nèi)特頁巖天然裂縫對水力壓裂縫的誘導(dǎo)作用示意圖(Gale等,2006)

Gale等(2007)以巴內(nèi)特頁巖為例,詳細(xì)表征了頁巖裂縫發(fā)育特征以及闡述了天然裂縫對于水力壓裂的重要性,認(rèn)為被方解石等礦物充填的細(xì)小裂縫盡管不能增加頁巖儲層孔隙度和滲透率,但作為薄弱面可以在水力壓裂時(shí)重新活化,有利于擴(kuò)大壓裂范圍;其數(shù)量可能依照冪律大小分布,其中最大的裂縫是張開的,這樣成簇分布的裂縫將改進(jìn)局部頁巖的滲透率;此外,由于最大水平主應(yīng)力呈東北-西南方向,與發(fā)育的主要天然裂縫近于垂直(圖1-1),所以在水力壓裂改造時(shí),這種匹配關(guān)系有利于擴(kuò)大儲層的改造范圍。隨著研究的深入和美國頁巖氣革命的進(jìn)一步成功,Gale等人(2014)又通過對美國18個(gè)頁巖區(qū)塊的觀察研究,總結(jié)了高角度裂縫、斷層、平行層理縫、早期壓縮縫以及結(jié)核相關(guān)縫等裂縫配置與分類,認(rèn)為這些裂縫在不同的頁巖中分布和排列有著明顯的不同,從而構(gòu)成不同的裂縫地層學(xué);得出了影響裂縫生長的多種機(jī)制,包括差異壓實(shí),由構(gòu)造運(yùn)動(dòng)事件引起的局部和區(qū)域應(yīng)力變化,深成作用和構(gòu)造抬升等,強(qiáng)調(diào)了頁巖裂縫系統(tǒng)的異構(gòu)性,即裂縫既可增加又可減小頁巖儲層的產(chǎn)氣能力,也可增加或者減小巖石強(qiáng)度,對后期水力壓裂也存在利弊兩個(gè)方面的作用;認(rèn)為埋藏史和成巖作用對裂縫屬性的影響,可為裂縫預(yù)測提供比人們之前認(rèn)為的更多的信息,坦承微裂縫在頁巖生產(chǎn)中的作用目前尚不清楚,但可能至關(guān)重要,有必要加強(qiáng)進(jìn)一步的研究工作。此外,Pollard和Aydin(1988)通過回顧過去很長時(shí)間以來人們對于天然裂縫的研究,重點(diǎn)從天然裂縫的幾何學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)以及力學(xué)機(jī)制三個(gè)方面總結(jié)分析了天然裂縫的縫面特征、形狀大小、間隔密度、組合模式,以及裂縫發(fā)育傳播、交切關(guān)系、應(yīng)力應(yīng)變等特征,并對相關(guān)裂縫用語予以了規(guī)范,且提出了基于裂縫物理學(xué)特征為主的裂縫分類辦法,即通過對比裂縫面間的位移方向與裂縫前端的位置關(guān)系,確定了Ⅰ型開啟裂縫,Ⅱ型剪切裂縫和Ⅲ型剪切裂縫這三種類型的裂縫(圖1-2),對后來研究裂縫發(fā)育特征產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響。(2)頁巖儲層裂縫表征研究進(jìn)展

在頁巖儲層裂縫預(yù)測研究方面,盡管其仍是石油地質(zhì)界的世界性難題之一,目前還處于研究探索階段,但現(xiàn)階段已經(jīng)形成了地震法和數(shù)值模擬法兩大類廣泛應(yīng)用的裂縫預(yù)測方法,地質(zhì)以及測井等其他裂縫預(yù)測方法由于其研究范圍的限制而往往作為前兩大類方法的補(bǔ)充與驗(yàn)證(劉振峰等,2012;胡向陽等,2013;楊瑞召等,2013;王軍等,2013;孫煒等,2014;王洪求等,2014;汪勇等,2014;于丹平,2016;劉敬壽等,2016;仇念廣,2019)。數(shù)值模擬方法主要是面向構(gòu)造成因的裂縫,即當(dāng)構(gòu)造應(yīng)力超過巖石的破裂強(qiáng)度,巖石便會發(fā)生破裂而產(chǎn)生裂縫,通常對所研究地區(qū)首先進(jìn)行構(gòu)造應(yīng)力場的模擬,然后再以巖石破裂準(zhǔn)則從平面或垂向預(yù)測裂縫展布,具體方法是通過對彈性體內(nèi)部的單元位移分析、單元應(yīng)變分析、單元應(yīng)力分析等來進(jìn)行數(shù)值計(jì)算,最終得出在彈性體整體在外力作用下,內(nèi)部各點(diǎn)應(yīng)力場的分布情況,從而結(jié)合應(yīng)力應(yīng)變預(yù)測儲層裂縫的發(fā)育規(guī)律,預(yù)測的流程如圖1-3所示。曾維特(2014)、丁文龍等(2016)、許云飛等(2017)、鄔忠虎(2017)等眾多學(xué)者對我國多個(gè)頁巖氣區(qū)塊進(jìn)行了基于數(shù)值模擬計(jì)算的裂縫分布預(yù)測研究,取得了較好的研究結(jié)果。但綜合來看,數(shù)值模擬方法預(yù)測裂縫分布主要還是在地震資料解釋的基礎(chǔ)上進(jìn)行,對斷裂的精細(xì)刻畫依賴較高,其次,邊界條件、構(gòu)造應(yīng)力大小和方向等參數(shù)對模擬結(jié)果至關(guān)重要,而這些參數(shù)在真實(shí)地質(zhì)情況中往往復(fù)雜多解,人為單一選擇會導(dǎo)致模擬結(jié)果不準(zhǔn)確。地震方法預(yù)測裂縫從上世紀(jì)七八十年代開始就被石油地質(zhì)學(xué)家寄予厚望,伴隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步,發(fā)展現(xiàn)今基于地震資料預(yù)測裂縫的方法豐富多樣,按照地震波發(fā)射性質(zhì)分類主要有縱波檢測方法、橫波檢測方法、轉(zhuǎn)換波檢測方法和多方位VSP檢測方法等(江濤,2007),此外基于地震屬性分析預(yù)測裂縫的方法也越來越受到廣大石油公司和石油地質(zhì)工作者的青睞,按照地震屬性在描述地質(zhì)特征時(shí)各自側(cè)重的不同,又可分為相干體屬性方法、曲率屬性方法、螞蟻體屬性方法和地震多屬性分析方法等(盧溜,2017)。孔選林等(2011)基于三維離散傾角掃描算法對川西研究區(qū)進(jìn)行了最大曲率、最小曲率、最正曲率與最負(fù)曲率等多曲率體研究時(shí),對裂縫分布帶進(jìn)行了精確預(yù)測并通過實(shí)際井位資料進(jìn)行了驗(yàn)證;羅榮濤等(2016)利用螞蟻體計(jì)算方法在相干體屬性基礎(chǔ)上對東營南坡東部沙四段碳酸鹽巖進(jìn)行了斷裂組合關(guān)系和裂縫發(fā)育程度的相關(guān)預(yù)測,并就螞蟻邊界、追蹤偏差、終止條件等關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行了詳細(xì)分析;王飛等(2015)利用相干體分析、曲率分析和螞蟻體技術(shù)等疊后地震屬性分析方法對渝東南頁巖儲層進(jìn)行了綜合裂縫預(yù)測,并通過與成像測井資料和巖心觀察記錄對比,對預(yù)測結(jié)果進(jìn)行了驗(yàn)證(圖1-4);吳奇等(2015)在對中國南方海相頁巖氣進(jìn)行地質(zhì)—工程一體化高效開發(fā)的研究時(shí),以三維地震資料為基礎(chǔ),運(yùn)用螞蟻?zhàn)粉櫦夹g(shù)對昭通國家級頁巖氣示范區(qū)黃金壩YS108區(qū)塊中的中尺度裂縫進(jìn)行了精細(xì)識別與表征,對后續(xù)鉆井過程中成功避讓天然裂縫或破碎帶發(fā)育的“螞蟻體”具有重要的導(dǎo)向作用,也為鉆井施工提前做好了應(yīng)急處理準(zhǔn)備,保障了鉆完井的順利實(shí)施(圖1-5)。綜合來看,地震方法預(yù)測裂縫分布已較為成熟,結(jié)果也與實(shí)際地質(zhì)與生產(chǎn)數(shù)據(jù)相一致,將是今后裂縫預(yù)測最為主要的方法,不過較高的地震勘探費(fèi)用也會制約其廣泛應(yīng)用。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
[1]下寒武統(tǒng)牛蹄塘組頁巖儲層裂縫特征及分布預(yù)測研究[D]. 鄔忠虎.貴州大學(xué) 2017
[2]渝東南地區(qū)下古生界頁巖儲層裂縫發(fā)育特征與分布預(yù)測研究[D]. 曾維特.中國地質(zhì)大學(xué)(北京) 2014
[3]低滲透油藏儲層裂縫預(yù)測技術(shù)研究[D]. 江濤.中國地質(zhì)大學(xué)（北京） 2007

碩士論文
[1]地震多屬性分析在致密儲層裂縫識別中的應(yīng)用[D]. 盧溜.中國石油大學(xué)(華東) 2017
[2]銅城斷裂帶天33斷塊阜二段儲層裂縫定量描述[D]. 劉敬壽.中國石油大學(xué)(華東) 2016
[3]冀元1井及鄰區(qū)中元古界流體包裹體與油氣運(yùn)移期次研究[D]. 吳迪.核工業(yè)北京地質(zhì)研究院 2015
[4]南方重點(diǎn)片區(qū)下組合海相烴源巖演化特征及生排烴模擬[D]. 陶樹.中國地質(zhì)大學(xué)（北京） 2008



本文編號：3031528