CN107942381B - 一种致密油储层层理缝定量预测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种致密油储层层理缝定量预测方法，首先确定研究区不同时期古构造应力状态和致密储层古流体压力；然后通过模拟实验，构建流体压力与三轴构造应力之间的关系，并确定不同构造应力状态和流体压力强度条件下层理缝形成的临界强度；在此基础上，构建致密油储层层理缝的定量预测指标(I)，据此定量预测致密油储层层理缝的发育程度和分布规律，为致密油储层层理缝研究提供了一条新思路和途径，提升了致密油的勘探开发效果。
Description
技术领域
本发明涉及石油勘探开发领域，具体涉及一种致密油储层层理缝定量预测方法。
背景技术
目前，全球常规油气资源量不断减少，而随着油气勘探开发的深入进行，以致密油、致密气、页岩气、煤层气等为代表的非常规油气的勘探开发日益受到重视。其中，致密油是目前最为现实的非常规油气资源，已成为全球石油勘探开发的亮点领域。中国鄂尔多斯盆地上三叠统延长组富集大量致密油资源，相关资料显示，裂缝对致密油储层渗透率具有明显改善作用，因此，开展储层裂缝研究对于目前鄂尔多斯盆地致密油的勘探开发意义重大。
构造缝和层理缝是致密油储层中重要的裂缝类型。层理缝是指地层受到各种地质作用而沿着沉积层理裂开的裂缝。近期勘探开发实践表明，致密油富集区内层理缝发育，层理缝发育区往往成为致密油勘探开发的“甜点区”。
然而，现阶段对致密油储层层理缝尚没有开展深入研究，现有的少量报道也多是基于岩芯的宏观描述，属于定性分析阶段。因此，急切需要一种致密油储层层理缝定量预测的方法，确定不同条件下致密油储层层理缝形成的临界强度，定量预测致密油储层层理缝的发育程度和分布规律，为致密油储层勘探开发提供地质依据和参考。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供一种致密油储层层理缝定量预测方法，本发明可以确定在不同构造应力和流体压力强度条件下层理缝形成的临界强度，定量预测致密油储层理缝的发育程度和分布规律，为致密油储层层理缝研究提供了一条新思路和途径，提升了致密油的勘探开发效果。
为实现上述目的，本发明采用以下技术手段：
本发明提供一种致密油储层层理缝定量预测方法，包括以下步骤：
(1)确定研究区古构造应力方向和大小；
(2)确定研究区单井致密油储层层理缝的优势方位和倾角；
(3)观测研究区单井致密油储层层理发育特征，计算层理平均线密度；
(4)采集研究区内发育层理的致密砂岩，并将其加工成立方体实验样品；
(5)对立方体实验样品施加三轴构造应力和流体压力，进行模拟实验，记录层理缝形成瞬间的三轴构造应力和流体压力；
(6)构建流体压力与三轴构造应力之间的关系，确定不同实验条件下层理缝形成临界强度；
在实验过程中不施加三轴构造应力，只施加流体压力；
通过仔细关注实时CT扫描的结果，并及时记录层理缝形成瞬间的流体压力值，此时的流体压力P0记为该条件下层理缝形成的临界强度C；
(7)将不同实验条件下层理缝形成临界强度分解为与层理平行的分量和与层理垂直的分量；
(8)确定研究区单井致密油储层古流体压力，求取古流体压力转换的三轴构造应力与古构造应力之和，记为总应力，分解总应力为与层理平行的应力分量和与层理垂直的应力分量；
(9)构建致密油储层层理缝定量预测指标：I＝|i|/|i0|-|j|/|j0|，定量预测致密油储层层理缝发育程度和分布规律，式中：I表示致密油储层层理缝定量预测指标，i表示与层理平行的总应力分量，j表示与层理垂直的总应力分量，i0表示与层理平行的层理缝形成临界强度分量，j0表示与层理垂直的层理缝形成临界强度分量。
进一步的，所述步骤(1)具体包括以下步骤：
(1.1)基于应力感构造的反演解析，恢复研究区不同主构造期的古构造应力方向；
(1.2)通过岩石声发射实验，确定各个主构造期的古构造应力值，并在古构造应力方向的约束下，利用有限元数值模拟，确定研究区各个主构造期古构造应力分布。
进一步的，所述步骤(2)具体包括以下步骤：
(2.1)测量并统计单井致密油储层层理缝走向，编绘层理缝走向玫瑰花图，确定研究区内单井致密油储层层理缝的优势方位；
(2.2)测量并统计单井致密油储层层理缝倾角，编绘层理缝倾角玫瑰花图，确定研究区内单井致密油储层层理缝的优势倾角。
进一步的，所述步骤(3)具体包括以下步骤：
(3.1)沿垂直层理延伸方向，识别并统计致密油储层深度段内的层理数量；
(3.2)计算层理平均线密度，层理线密度计算公式如下：ρ＝n/l；式中：ρ为层理线密度，n为层理数量，l为测量长度。
进一步的，所述步骤(4)具体包括以下步骤：
(4.1)采集层理发育程度与步骤(3)所计算层理线密度接近的致密砂岩；
(4.2)将采集的致密砂岩加工成立方体实验样品，层理的倾角为步骤(2)所述层理缝的优势倾角，层理优势方位与立方体边界的角度关系符合步骤(1)和步骤(2)所确定的层理缝优势方位与古构造应力关系。
进一步的，所述步骤(5)具体包括以下步骤：
(5.1)将立方体实验样品放置在带有CT实时扫描系统的岩石真三轴压裂模拟仪中进行实验；
(5.2)实验过程中，岩石真三轴仪用以模拟三轴构造应力，注入的液量用以模拟流体压力；
(5.3)对实验样品施加大小不同的三轴构造应力和流体压力；
(5.4)仔细关注实时CT扫描的结果，并及时记录层理缝形成瞬间所施加的三轴构造应力和流体压力大小。
进一步的，所述步骤(6)中构建流体压力与三轴构造应力之间的关系，具体包括依据步骤(5)的实测结果，构建流体压力P与三轴构造应力S1,S2,S3之间的关系：P＝f(S1,S2,S3)。
进一步的，所述步骤(7)具体包括以下步骤：
(7.1)按照步骤(6)所述关系，将单次实验条件下层理缝形成的临界强度C转换为三轴构造应力；
(7.2)将三轴构造应力分解为与层理平行的应力分量i0和与之垂直的应力分量j0。
进一步的，所述步骤(8)具体包括以下步骤：
(8.1)基于流体包裹体实验分析，确定单井致密油储层古流体压力；
(8.2)按照步骤(6)所述关系，将由实验测试、计算获取的古流体压力转换为三轴构造应力；
(8.3)根据步骤(1)和步骤(2)所述的古构造应力方向与层理缝产状关系，求取古流体压力转换的三轴构造应力与古构造应力之和，记为总应力，分解总应力为与层理平行的应力分量和与层理垂直的应力分量。
进一步的，所述步骤(9)具体包括基于步骤(7)和步骤(8)所得结果，致密油储层层理缝定量预测指标值越大，表明层理缝越发育程度越高。
本发明的有益效果：
本发明可以确定在不同构造应力和流体压力强度条件下层理缝形成的临界强度，定量预测致密油储层层理缝的发育程度和分布规律，为致密油储层层理缝研究提供了一条新思路和途径，提升了致密油勘探开发效果。
附图说明
图1为本发明致密油储层层理缝定量预测流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步说明。
实施例1：如图1所示，本实施例提供了一种致密油储层层理缝定量预测方法，本发明可以确定在不同构造应力和流体压力强度条件下层理缝形成的临界强度，定量预测致密油储层层理缝的发育程度和分布规律，为致密油储层层理缝研究提供了一条新思路和途径，提升了致密油勘探开发效果。
为实现上述目的，本发明采用以下技术手段：
本发明提供一种致密油储层层理缝定量预测方法，包括以下步骤：
(1)确定研究区古构造应力方向和大小；
(2)确定研究区单井致密油储层层理缝的优势方位和倾角；
(3)观测研究区单井致密油储层层理发育特征，计算层理平均线密度；
(4)采集研究区内发育层理的致密砂岩，并将其加工成立方体实验样品；
(5)对立方体实验样品施加三轴构造应力和流体压力，进行模拟实验，记录层理缝形成瞬间的三轴构造应力和流体压力；
(6)构建流体压力与三轴构造应力之间的关系，确定不同实验条件下层理缝形成临界强度；
在实验过程中不施加三轴构造应力，只施加流体压力；
通过仔细关注实时CT扫描的结果，并及时记录层理缝形成瞬间的流体压力值，此时的流体压力P0记为该条件下层理缝形成的临界强度C；
(7)将不同实验条件下层理缝形成临界强度分解为与层理平行的分量和与层理垂直的分量；
(8)确定研究区单井致密油储层古流体压力，求取古流体压力转换的三轴构造应力与古构造应力之和，记为总应力，分解总应力为与层理平行的应力分量和与层理垂直的应力分量；
(9)构建致密油储层层理缝定量预测指标：I＝|i|/|i0|-|j|/|j0|，定量预测致密油储层层理缝发育程度和分布规律，式中：I表示致密油储层层理缝定量预测指标，i表示与层理平行的总应力分量，j表示与层理垂直的总应力分量，i0表示与层理平行的层理缝形成临界强度分量，j0表示与层理垂直的层理缝形成临界强度分量。
进一步的，所述步骤(1)具体包括以下步骤：
(1.1)基于应力感构造的反演解析，恢复研究区不同主构造期的古构造应力方向；
(1.2)通过岩石声发射实验，确定各个主构造期的古构造应力值，并在古构造应力方向的约束下，利用有限元数值模拟，确定研究区各个主构造期古构造应力分布。
进一步的，所述步骤(2)具体包括以下步骤：
(2.1)测量并统计单井致密油储层层理缝走向，编绘层理缝走向玫瑰花图，确定研究区内单井致密油储层层理缝的优势方位；
(2.2)测量并统计单井致密油储层层理缝倾角，编绘层理缝倾角玫瑰花图，确定研究区内单井致密油储层层理缝的优势倾角。
进一步的，所述步骤(3)具体包括以下步骤：
(3.1)沿垂直层理延伸方向，识别并统计致密油储层深度段内的层理数量；
(3.2)计算层理平均线密度，层理线密度计算公式如下：ρ＝n/l；式中：ρ为层理线密度，n为层理数量，l为测量长度。
进一步的，所述步骤(4)具体包括以下步骤：
(4.1)采集层理发育程度与步骤(3)所计算层理线密度接近的致密砂岩；
(4.2)将采集的致密砂岩加工成立方体实验样品，层理的倾角为步骤(2)所述层理缝的优势倾角，层理优势方位与立方体边界的角度关系符合步骤(1)和步骤(2)所确定的层理缝优势方位与古构造应力关系。
进一步的，所述步骤(5)具体包括以下步骤：
(5.1)将立方体实验样品放置在带有CT实时扫描系统的岩石真三轴压裂模拟仪中进行实验；
(5.2)实验过程中，岩石真三轴仪用以模拟三轴构造应力，注入的液量用以模拟流体压力；
(5.3)对实验样品施加大小不同的三轴构造应力和流体压力；
(5.4)仔细关注实时CT扫描的结果，并及时记录层理缝形成瞬间所施加的三轴构造应力和流体压力大小。
进一步的，所述步骤(6)中构建流体压力与三轴构造应力之间的关系，具体包括依据步骤(5)的实测结果，构建流体压力P与三轴构造应力S1,S2,S3之间的关系：P＝f(S1,S2,S3)。
进一步的，所述步骤(7)具体包括以下步骤：
(7.1)按照步骤(6)所述关系，将单次实验条件下层理缝形成的临界强度C转换为三轴构造应力；
(7.2)将三轴构造应力分解为与层理平行的应力分量i0和与之垂直的应力分量j0。
进一步的，所述步骤(8)具体包括以下步骤：
(8.1)基于流体包裹体实验分析，确定单井致密油储层古流体压力；
(8.2)按照步骤(6)所述关系，将由实验测试、计算获取的古流体压力转换为三轴构造应力；
(8.3)根据步骤(1)和步骤(2)所述的古构造应力方向与层理缝产状关系，求取古流体压力转换的三轴构造应力与古构造应力之和，记为总应力，分解总应力为与层理平行的应力分量和与层理垂直的应力分量。
进一步的，所述步骤(9)具体包括基于步骤(7)和步骤(8)所得结果，致密油储层层理缝定量预测指标值越大，表明层理缝越发育程度越高。
本发明可以确定在不同构造应力和流体压力强度条件下层理缝形成的临界强度，定量预测致密油储层层理缝的发育程度和分布规律，为致密油储层层理缝研究提供了一条新思路和途径，提升了致密油勘探开发效果。
Claims (10)
1.一种致密油储层层理缝定量预测方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)确定研究区古构造应力方向和大小；
(2)确定研究区单井致密油储层层理缝的优势方位和倾角；
(3)观测研究区单井致密油储层层理发育特征，计算层理平均线密度；
(4)采集研究区内发育层理的致密砂岩，并将其加工成立方体实验样品；
(5)对立方体实验样品施加三轴构造应力和流体压力，进行模拟实验，记录层理缝形成瞬间的三轴构造应力和流体压力；
(6)构建流体压力与三轴构造应力之间的关系，确定不同实验条件下层理缝形成临界强度；
在实验过程中不施加三轴构造应力，只施加流体压力；
通过仔细关注实时CT扫描的结果，并及时记录层理缝形成瞬间的流体压力值，此时的流体压力P0记为该条件下层理缝形成的临界强度C；
(7)将不同实验条件下层理缝形成临界强度分解为与层理平行的分量和与层理垂直的分量；
(8)确定研究区单井致密油储层古流体压力，求取古流体压力转换的三轴构造应力与古构造应力之和，记为总应力，分解总应力为与层理平行的应力分量和与层理垂直的应力分量；
(9)构建致密油储层层理缝定量预测指标：I＝|i|/|i0|-|j|/|j0|，定量预测致密油储层层理缝发育程度和分布规律，式中：I表示致密油储层层理缝定量预测指标，i表示与层理平行的总应力分量，j表示与层理垂直的总应力分量，i0表示与层理平行的层理缝形成临界强度分量，j0表示与层理垂直的层理缝形成临界强度分量。
2.根据权利要求1所述的一种致密油储层层理缝定量预测方法，其特征在于，所述步骤(1)具体包括以下步骤：
(1.1)基于应力感构造的反演解析，恢复研究区不同主构造期的古构造应力方向；
(1.2)通过岩石声发射实验，确定各个主构造期的古构造应力值，并在古构造应力方向的约束下，利用有限元数值模拟，确定研究区各个主构造期古构造应力分布。
3.根据权利要求1所述的一种致密油储层层理缝定量预测方法，其特征在于，所述步骤(2)具体包括以下步骤：
(2.1)测量并统计单井致密油储层层理缝走向，编绘层理缝走向玫瑰花图，确定研究区内单井致密油储层层理缝的优势方位；
(2.2)测量并统计单井致密油储层层理缝倾角，编绘层理缝倾角玫瑰花图，确定研究区内单井致密油储层层理缝的优势倾角。
4.根据权利要求1所述的一种致密油储层层理缝定量预测方法，其特征在于，所述步骤(3)具体包括以下步骤：
(3.1)沿垂直层理延伸方向，识别并统计致密油储层深度段内的层理数量；
(3.2)计算层理平均线密度，层理线密度计算公式如下：ρ＝n/l；式中：ρ为层理线密度，n为层理数量，l为测量长度。
5.根据权利要求1所述的一种致密油储层层理缝定量预测方法，其特征在于，所述步骤(4)具体包括以下步骤：
(4.1)采集层理发育程度与步骤(3)所计算层理线密度接近的致密砂岩；
(4.2)将采集的致密砂岩加工成立方体实验样品，层理的倾角为步骤(2)所述层理缝的优势倾角，层理优势方位与立方体边界的角度关系符合步骤(1)和步骤(2)所确定的层理缝优势方位与古构造应力关系。
6.根据权利要求1所述的一种致密油储层层理缝定量预测方法，其特征在于，所述步骤(5)具体包括以下步骤：
(5.1)将立方体实验样品放置在带有CT实时扫描系统的岩石真三轴压裂模拟仪中进行实验；
(5.2)实验过程中，岩石真三轴仪用以模拟三轴构造应力，注入的液量用以模拟流体压力；
(5.3)对实验样品施加大小不同的三轴构造应力和流体压力；
(5.4)仔细关注实时CT扫描的结果，并及时记录层理缝形成瞬间所施加的三轴构造应力和流体压力大小。
7.根据权利要求1所述的一种致密油储层层理缝定量预测方法，其特征在于，所述步骤(6)中构建流体压力与三轴构造应力之间的关系，具体包括依据步骤(5)的实测结果，构建流体压力P与三轴构造应力S1,S2,S3之间的关系：P＝f(S1,S2,S3)。
8.根据权利要求1所述的一种致密油储层层理缝定量预测方法，其特征在于，所述步骤(7)具体包括以下步骤：
(7.1)按照步骤(6)所述关系，将单次实验条件下层理缝形成的临界强度C转换为三轴构造应力；
(7.2)将三轴构造应力分解为与层理平行的应力分量i0和与之垂直的应力分量j0。
9.根据权利要求1所述的一种致密油储层层理缝定量预测方法，其特征在于，所述步骤(8)具体包括以下步骤：
(8.1)基于流体包裹体实验分析，确定单井致密油储层古流体压力；
(8.2)按照步骤(6)所述关系，将由实验测试、计算获取的古流体压力转换为三轴构造应力；
(8.3)根据步骤(1)和步骤(2)所述的古构造应力方向与层理缝产状关系，求取古流体压力转换的三轴构造应力与古构造应力之和，记为总应力，分解总应力为与层理平行的应力分量和与层理垂直的应力分量。
10.根据权利要求1所述的一种致密油储层层理缝定量预测方法，其特征在于，所述步骤(9)具体包括基于步骤(7)和步骤(8)所得结果，致密油储层层理缝定量预测指标值越大，表明层理缝越发育程度越高。
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Non-Patent Citations (2)
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