肖孟辉-论文-做梦的人

肖孟辉--做梦的人 摘 要 全面、准确对致密储层的裂缝网络进行定表征及预 量测影响着 裂缝性油 气田 的高效开发。 在系统调 研国内外 裂缝研究 成果且详 细对比分 析的基 础上，从 地质 分析、测井识 别、构造 曲率法 及应力场模 拟、地震裂 缝检测、 非线性理 论方法等 着 手，总结出了储 层裂缝表 征及预测 研究的进 展。研究 表明，根 据成因将 储层裂缝 划 分为构造裂缝和 非构造裂 缝两大类 ，构 造缝包 括区域性 裂缝、 局部构造 缝和复 合 型构造缝， 局部构 造缝指与 断层和褶 皱相关的 裂缝;非 构造缝主要分为收 缩缝和 与表面有关 的裂缝 两大类及 9 个亚类，裂缝类 型不同， 其特征及 成因机理 也不同。 采用地质分析与测 井解释相 结合，建立 露头、岩 心与测井 的识别模 式对裂缝 进行 准确识别。 利用地质 、测井和 构造应力 等资料， 建立数学模型， 对裂 缝参数进 行 定量计算。详 细阐述并 分析了多 种裂缝预 测方法的 优缺点 ，最终 指明了储 层裂缝 研 究的不足与发展 方向。 关键词:裂缝性储层;裂缝 表征;裂 缝识别; 裂缝预测 Abstract It is very important for exploration and development of oil and gas to comprehensively and accurately and quantitatively describe and predict fracture. Base on the basis of the literature investigation of fractures research findings around the world， fromgeological analysis， log fracture identification， curvature method， tectonic stress simulation， seismic fracture prediction and so on，the progress of fracture characterization and prediction are summarized. It is sh-own that the reservoir fractures can be classified into two types， including structural and non-structural fracture according to their origin. The structural fracture includes regional fracture， local fracture and complex structural fracture，i-n which the local structural fracture is related to fracture of fault and fold. T-he non-structural fracture can be classified into contraction fracture and related f which have 12 sub-types. Every type of fractures has different characture of surface， racteristics and origin. The main identification of fracture is combination of geological analysis and log interpretation， and then pattern recognition o-f outcrop， core and well logging will be established. Also quantitative calcul-ation method for fracture is proposed using geological， logging and tectonic st-ress data. With the aid of those bases， the advantage and disadvantage of methods for detection and prediction of the fracture distribution are discussed. Fin-ally the shortcoming and development of fracture research are pointed out. Key words:fractured reservoir;fracture characterization;fracture identification; fracture prediction 目 录 第1章 前 言.............................................................................. 错误～未定义书签。 1.1 裂缝性储 层的表征....................................................... 错误～未定义书签。 1.2 裂缝成 因及控制 因素................................................... 错误～未定义书签。 1.3 国内外研究现状........................................................... 错误～未定义书签。 1.4 裂缝参数 的定量计 算................................................... 错误～未定义书签。 第2章 储层裂缝 预测研究 方法 ............................................... 错误～未定义书签。 2.1 地质类比 方法............................................................... 错误～未定义书签。 2.1 常规 测井法................................................................... 错误～未定义书签。 错误～未定义书签。 2.2 成像测 井法................................................................... 2.3 地震预测 方法............................................................... 错误～未定义书签。 2.4 其他定 性预测方 法....................................................... 错误～未定义书签。 2.5 构造应 力场数值 模拟................................................... 错误～未定义书签。 2.6 曲率分析 法................................................................... 错误～未定义书签。 第3章 生产中应 用的其他方法 ............................................... 错误～未定义书签。 3.1 试井分析 法................................................................... 错误～未定义书签。 3.2 示踪剂检 测分析法....................................................... 错误～未定义书签。 第4章 构造应力 模拟法预测裂缝的 应用情况 简介 ............... 错误～未定义书签。 4.1 火山岩 裂缝的预 测研究............................................... 错误～未定义书签。 4.2 碳酸 盐岩裂缝 的预测研 究........................................... 错误～未定义书签。 4.3 四川威 远构造寒 武系洗 象池组 裂缝预 测................... 错误～未定义书签。 第5章 认识和 发展趋势 ........................................................... 错误～未定义书签。 5.1 各种技 术方法优 缺点及适 用性................................... 错误～未定义书签。 5.2 发展 趋势....................................................................... 错误～未定义书签。 结 论............................................................................................ 错误～未定义书签。 参考文献...................................................................................... 错误～未定义书签。 致 谢............................................................................................ 错误～未定义书签。 I 第1章 前 言 随着全球油气勘探程度 的提高， 裂缝型油 气藏已经 成为一个 重要的勘 探新领 [1]域 。储层裂缝的 识别与裂 缝的准确 描述、 预测是裂 缝性储层 勘探开 发的关 键。裂 缝既是油 气储集 的空间， 也是油气 运移的通道，在油气 藏的勘探 开发中具 有非常 重要的地位 。储层裂 缝研究要 解决的主 要问 是 : (1)裂缝发育区预测 、发育 区特征以 及导致裂 缝发育 的原因 。 (2)在裂缝发育区已 确定的情 况下， 如何搞清 储层裂 缝的发育 程度， 包括走 向、倾向、 延伸长 度、切层 深度、张 开度、密 度等。 第1个问题是一个 定性研究的问题， 目前解决 得也比较 好，结合 区域 构造发 展历史、岩 心资料、 测井资料 ，可以初 步判断研 究区裂缝 发育的 层位和深 度。第 2 个问题是一个定量 计算的问 题，也是 裂缝油气藏勘探开 发中最为 关心的问 题，目 前已开展了 多方面的 研究工作 。 1.1 裂缝性储层的表征 1.1.1 裂缝类型及分 类 失去结合力的岩石 发生破裂 形成裂缝 ，广义上 断层也是 一种裂缝 ，狭 义上将 裂缝定义为 沉积岩中 的节理 ，地质 上裂纹、 裂隙也归 为裂缝 。裂缝 的分类 ，主要 利用裂缝的 产状、充 填、尺寸 、以及 成因等进 行分类 ，以 成因分类 为主。由 于构 造运动的多期 性与复 杂性 、地质作用及环 境的 差异性， 裂缝成因 机制极 其复杂。 外界地质因素是产 生裂缝最 直接的原 因，主要 包括:构 造运动所 产生 的构造 应力作用、 重力滑脱 作用、火 成岩侵入 作用、差 异压实作 用、上 覆地层的 侵蚀卸 载作用、岩 相变化作 用、底劈 及刺穿作 用等。 与此相对 应，形成 了多种多 样的裂 缝，如构造 缝、重力 破裂缝、 风化裂缝 、差异 压实缝、 收缩缝等，以构造 缝对油 气 藏作用最大，也 是研究的 重点，分 类也最为 细致。按 照成因，将 裂缝分为 构造缝、 收缩缝和与表面作 用有 关的裂缝 。构造缝 包括区域 性裂缝、 局部构造 裂缝以及 复 合型裂缝。局 部构造缝 是指与断 层和褶皱 伴生、派 生的裂缝，复合型 裂缝包括 重 张裂缝和追踪张 裂缝。 0 收缩裂缝分为:干 燥裂缝、脱 水裂缝、矿 物相变裂 缝、热收缩 裂缝、 岩浆烘烤裂缝。与表 面有关的 裂缝包括 :重力破 裂缝、卸 载裂缝、 风化裂缝 、差异压 实裂 缝。 1.1.2 裂缝地质分析 (1)岩心、薄 片分析法。 岩心、薄片分析是 最基础的 也是最能 反映井下 裂缝的方 法，测井 、地震 等都 要以此为基础 ，岩心、 薄片实际 观察内容 差距不大 ，都是对 裂缝的 一些基本 参数 进行统计分析 ，如裂缝 长度、宽 度、倾角 、充填 程度等 ，不同 的是岩心 观察宏观 裂 缝，薄片分析微 观裂缝。 在观察过 程中，如 果岩心是 定向取心 或者利用 古地磁定 向， 还可确定裂缝 产状。 在岩心观 察过程中 ， 应该注意 岩心的归 位以及判 断天然裂 缝 和后期裂缝，取 心少 ，资料不 足，不能全 面反映全 井段以及 工区的裂 缝基本发 育情况是其最大 的缺点， 其次裂缝 发育段岩 心破碎严 重，取心 困难，同 时还存在岩 心定向等问题 。 )野外露头 调查法。 (2 地面露头和深部岩 体裂缝具 有相似性 ， 如果目标 区露头情 况不好或 者未 出露， 可以选择相 似露头区 进行观察 。 通过野 外露头调 查，可以 分析 裂缝产状 及延伸长 度， 确定裂缝 的成因类 型及主控 因素，统计裂缝 的基本参数 ，与岩心 观察和构 造 演化对比分析， 可以建立 裂缝的成 因机制。 1.1.3 裂缝测井识别 (1)常规测井 识别 常规测井识别裂缝 被认为是 一种经济 有效的方 法。常规 测井主要 包括深 、浅侧向电阻率测 井、密度 测井、补 偿密度测 井、中子测 井、声 波测井 、伽马测井、 井径测井等， 裂缝的常 规测井特 征大致 为:深 浅侧向 电阻率出现差 异，差 异越大 ， 裂缝越发育;高 角度缝声 波值差异 较小，低角度裂 缝声波 值差异较 大;密度 补偿 曲线出现相 应高值; 中子孔隙度变大 ;伽马 测井反应 不明显; 井径曲 线增大， 对 于不 同地区，不同层 位， 需要综 合考虑 各种常 规测井 信息， 通过建 立交会 图 ， 还 可以进行定 量识 别，从 而对未取 心井段 进行定 性乃至定 量识别。 例如利用 双侧向 测 井，通过建 立平板 状、火 柴棍、方 体等导电 模型可对 裂缝进行 定量识 别。 (2)成像测井 识别 成像测井能更 加直观 的反映 井下地 质情 况， 如裂缝、 层理、 缝合线 、溶蚀孔 洞 等，还能反映 钻井过 程的地质 特征。 利用成 像测井 识别 裂缝，首先必须 对真假裂 缝进行识别 ，建立起 成像测 井裂缝识 别模式 。层理 表现为一组平行 或近平 行的均 1 匀高电导 异常 (图 1-1 (a));天然裂 缝为 可断续的 相互对称 曲线，呈 180 ?左右(图1-1 (b));缝合线在 成像图上 表现为 两条变化 幅度较大 的正弦线 ;应力释 放 缝出现两组羽状 排列的 电导率异 常 ，两侧 出现垂直 于层理的 高电导异 常，大小 不 规则，形态各 异，方向 性差。 (图1-1 ((c));机械破碎 缝非常微 小，径向 延伸很 短;压裂 缝近于直 立， 是重泥浆作用导 致井壁压 裂而成( 图 1-1 (d))。此外 成像测 井还可识 别裂缝产状， 裂缝的倾角为 正弦曲线 的幅度 h 与井径 d 的比值 ，正 弦波最低 点或者最 高点所对 应 的方向即为裂 缝倾向 。成像测 井数 据可提供 大量有价 值的裂缝 参数的信 息，其精 度和分辨率都很 高，在 进行裂缝 预 测时，往 往是最好 的资料。 但是其成 本过高 ，不 可能实现 每口井、 全井段 测定。 因此，在利用 测井资料 识别裂缝 时，应当 将岩心 、薄片观 察和成 像资料刻画 常规测井 ，建立 常规测 井识别 模式，结 合测井 交会图， 对裂缝 进行高效 识别。 图1-1 裂缝FMI成像测井特征 裂缝是指岩石受 到构造变 形发生破 裂作用或 物理成岩作用形 成的没有 明显位 移的面状不 连续体。 裂缝的基 本表征参 数有裂缝 密度、 间距、 产状、 裂缝性质 ( 张 [1]开缝、闭合 缝、充填 缝、半 充填缝) 、连通性 和流度 (孔隙度 、渗透 率)等 。 裂缝既为油气储 集提供空 间，也提 高了储层 的渗透性 ( 特别是在 致密低 渗透 储层中) ，同时控制 着油气藏 的形成和 分布，并 且裂缝还 决定着 油气藏的产 量和 [2][3] 勘探 开发效果 。裂缝的 正确描 述与预测 是裂缝性 油气藏 勘探开发 成功的关 键 。 2 1.2 裂缝成 因及控制因素 依据裂缝成因 ， 可将裂缝 划分为 构造裂缝 和非构造 裂缝。构 造裂缝指 岩石在 构造应力作 用下形 成的不 连续面， 主要是与 断层和褶 皱有关的 裂缝 ( 图 1-2) 。非 构造裂缝 指岩石在 外动力地 质作用下 产生的裂 缝以及 沉积或成 岩过程中 产生的裂 [4]缝。按裂缝的开启 性及对流 体的影响 力将裂 缝分为张 开缝和闭合缝 。沉积岩储 层 [5]裂缝主要以构造 裂缝为主 ，其次 为成岩 裂缝等非 构造裂缝 。 裂缝的发育和分布 控制因素 主要是古 构造应力 场大小、 构造部位 、岩性 及组 [6]合、岩层厚度 以及流体 作用 ，当然还 有很多次 要控制因 素， 如油田开 采情况、 人 [7] 为诱导等 。只有明确裂缝 的主要控 制因素 或类型 ，才能 选择合 适的预 测方法或是 [8]方法组合进行 准确裂 缝预测 ，如构造应力 场就是构 造应力场 有限元数 值模拟预 测 裂缝方法的主要 依据 。 a 断层核破碎带裂缝模型 b 褶皱(穹窿)裂缝模型 图1-2 与断层和褶皱有关的裂缝 3 1.3 国内外研究现状 [9] 裂缝研究有着悠 久的历史 ，对储层 裂缝进行 研究也是 从上世纪 中叶开 始的 ，至今形成了许 多富有特 色的研究 方法。 研究地下 储层裂缝 最初采用 的方法就 是直 接观测法， 包括对露 头和岩心裂 缝的宏 观和微观 观测， 通过对一 定区域一 定井段 的直接观测 结果进行 推测， 这种方法 精度低， 局限于有 井的地区 。 测井方法 也是 一种 有效的识别裂 缝的方法 ， 常用的方 法有 :微电阻率 成像测井 ( FMI)、 微电阻率扫描测井 ( FMS )、 声波成像 测井 ( U BI)、 纵横波裂 缝声波识 别测井 ( DTCS)、 电磁波裂缝识别测井 ( SHDT )、 倾角测井 资料裂缝 识别( DCA) 等。 各种测井方法都有各自 的优势和 局限，近 年来主要 强调多种 测井方法 的综合利用 。裂缝的 地 震检测方法起步 比较晚， 但是由于 地震资科 的空间覆 盖范围 比钻井资 料要广得 多， 因此应用范围 局限性小 ，实用性也更强 。裂缝的 存在必然 导致地震 波在地下 传播 的特征发生改 变，通过 这种变化 ，结合 一定的地质 模型，运 用一定的 数学计算 方 法，可以对裂缝 进行定量 的预测 和描述。 目前利用 地震资料 进行储层 裂缝预测 的 技术 主要有:横波勘 探方法、 多波多分 量探测方 法、三维 纵波的裂 缝检测方 法。 1.4 裂缝参数的定量计 算 定性识别裂缝 不能满 足勘探 开发的需 求，对裂缝参数 的定量计 算国内 外学者 进行了较多 的探索， 大致有以 下一些计 算方法。 (1)基于岩心 、薄片观 察的裂缝 参数计算 方法 裂缝密度一直被认 为是最重 要的定量 表征裂缝 发育 程度的参数， 在岩心 上， 分别从线、面、 体对裂缝 密度分析 。 线密度表 示裂缝条 数与岩心 长度的比 值，面密度表示累 计裂缝长 度与所观 测岩心裂 缝面积的 比值 ，体积密 度表示裂 缝总表面 积与岩心总体积的 比值 。 岩心裂缝 密度可采 用分形方 法计算。 在薄片上 ，采用面 积 法统计计算裂缝 面密度 。利用 岩心观测 结果统计 所得到的裂缝宽度 、裂缝间 距等 参数资料可计 算裂缝 的孔隙度 和渗透率 。 微观裂缝 孔隙度采 用薄片面 积法计算 ， 表示为微裂 缝面积与 薄片总面 积的比值。 微观 裂缝渗透 率一般采 用 Cm ex o ba 等提 出 的计算方法 。 (2)基于测井 资料的裂 缝 参数计算 井壁成像测井不 仅仅可定 性评价裂 缝，还可 以定量评 价裂缝参 数， 如视 裂缝 长度、密度 、宽度 、孔隙 度。 成像测井探测深度 较浅且存 在井 眼扩大 、 含其他导 电 矿物等因素影响 ，所以将 计算参数 称为视 参数。 视 裂缝长度 为单位面 积井壁上 裂 4 缝长度的和， 视裂缝密 度为单位 长度井壁 上的裂缝 条数，视 裂缝宽度 一般依 据 Lu t hi 等所得研究成 果。 视孔隙 度为单位 面积井壁 上裂缝累 计面积。 研究表明， 利用双侧 向测井可 有效地计 算裂缝宽 度、孔 隙度、 渗透率 等参数， 按倾角将裂缝定义 为水平缝( <30 ?)、斜交缝 ( 30?~7 5 ?)、直立缝 ( > 75 ?)， 目前较为普遍采用 季宗镇等 根据深、 浅电阻率 数值 建立的计 算模型， 分别计算不 同倾角裂缝宽度 。 根据 Phili ppe等建立的 算法，计 算裂缝孔 隙度。 式中 ζ—裂缝 开度 ，μm; Φf —裂缝孔 隙度，%。 (3) 基于构造应力的裂 缝参数计 算。 地应力是形成裂缝 的根本原 因，仅利 用构造应 力场模 拟结合库伦- 莫尔与格里 菲斯准则对 裂缝发育 程度进 行定性或 半定量预 测， 满足不了 油气田 开发的需 求。 对 裂缝开度、密度、 孔隙度 、渗透率的计算是 双孔双 渗裂缝性 油气藏地 质建模的基 [10]础。季宗镇 、戴俊生 等 定义了在 应力作用 下的裂缝 空间 分 布状态， 基于岩石 力学 及断裂 力学 ，建立 了三向 挤压应 力状态的 裂缝参数 定 量计算 模型。 基本原理 为岩 石在应力作 用下发 生应 力变 形，若应变 能释放率 与所产生的 单位面积 裂缝 表 面能 密度相当 ， 岩层 发 生断 裂变形 ，在 此过程中 ，可认 为断 裂发生 释放的应 变能等于 新 增裂缝的 表面能量 。 因此，提出 了在三向 挤压应 力状 态下裂缝 参数 计算 模型 。 5 第2章 储层裂缝 预测研究 方法 2.1 地质类比方法 对岩心和地质露头 裂缝描述 ( 包括镜 下识别 )和统计 分析，然 后编制 等密 度图 [11] 和玫瑰花图等图 件来分 析优势 方位是研 究裂缝最 直接 、最 有效 的 方法 ，这对各 种类型和成 因裂缝 都是 适合 的。选 择与研 究区 的 地 质特 征相似的 野外 露头区 ，总 结 裂缝发育规律 ，将露 头区 裂缝 研究 成果应用 于覆盖 区裂缝 的预测。 该方法需 要对 研究区和露 头区的岩 石力 学、构造 变性特 征和构 造演 化历史 有充分的 研究， 尽量 选择相 同构 造单 元内的 地区。 通过岩心分析 ，得到 裂缝分布 深度和 岩性关 系，分 析裂缝 系统成 因; 实际测 量的裂缝基 本参数需 还原到 该地区地 下真实 压力下 ，得 到真实 的裂缝参 数，岩 心 [16] 裂缝观测需要 与地质 分析和 测井等 方法相 结合 。基于岩 心归位 和岩心 刻度成 像 测井的技术， 通过已 得到 的岩心 裂缝值 对没有 取心段 裂缝 由点 及线进行 预测， 但 是岩心 定向问 题难以 解决。 2.1 常规测井法 生产实践证明 ，常规 测井 信息对裂 缝的发育 特征和发育 程度 有 一 定的异 常 响 [12]应，主要表 现在孔 渗特征 和电 性特征两 方面。裂 缝发 育 带的常规 测井曲 线具有 “两 高一低一幅 度差 ”特征 ，即高 中子 孔隙度 、高声波时差 、低密 度值和双 侧向电 阻 率幅度差 ， 根据 此 特征可 以定性识 别裂缝。 很多学 者研 究表明，利用常 规测井 曲 线资料可以定 性识 别储 层裂缝 是否存 在和裂 缝的发 育程度 ，如果结 合大量 钻井 岩 [13]心资料 便可 计算地层 裂 缝密度 。气层也会引 起高声 波时差 和高中 子孔隙度 ，所以 需要充分考虑 其他资料，相互 验证。 2.1.1 深浅双侧向测 井 双侧向曲线 幅度差的 显示特 征主要 受裂缝角 度的控 制，垂 直缝和高 角度缝 一 般显示为正 异常， 即深侧向 电阻率 大于浅 侧向电 阻率; 水平缝 和低角度缝则显示 为 6 负异常。当 地层含 气时， 含气性 的影响与 裂缝产 状对双侧 向异常 极性的影 响作用 是 相反的，应 详细分 析才能正 确识别 裂缝。 2.1.2 补偿声波测井 声波时差一般随裂 缝倾角 的增加而 降低， 对水平 缝和低角 度缝的 反映明显 ， 通常有跳波现 象，跳 波的强度与裂缝张开 度及线 密度有 正相 关关系。 垂直缝 在声 波 时差上的异常 不明显。 在低角 度缝处 ，声波 时差 明显降 低。 2.1.3 补偿中子测井 若裂缝在某一 井段密 集分布而 形成裂 缝发育 带，裂缝 孔隙度相 对较高 ，泥浆 滤液侵入较 深，造 成地层中 含氢指 数增大， 中子孔 隙度会 出现增 大异常。 因此，溶洞中泥 质的中子 含氢指 数要比 正常压 实地层中 泥质的 含氢指数 高得多， 其中子 孔隙度测井值也明 显 增高。 2.1.4 密度测井 当井壁被裂缝切割 时，密度值 会出现微 弱的低 异常，故 对低角度 缝或网 状缝， 密度测井均 会出现异 常显示 ，而对高 角度 缝及垂直 缝大都无 显示。 然而，由于裂 缝产状 组合 变化、裂 缝发育程 度及 裂缝宽度、 密度 及裂缝 分布 的复杂性和 钻井 工程等原 因 以及测井 方法本 身有效 性的限制 ，使裂缝 在各种测 井 信息上响应很 不一致，甚至 有的测 井信息 在裂 缝处 看不到异 常变化 ，因而 目前还 没有哪种 测井信息 可以单 独解决裂 缝判 断问题， 只能靠多 种测井 信息的综 合分析 。 2.2 成像测井法 成像测井是利 用电流 束和声波 波束对 井轴进 行扫描，从 而得到有 关井 壁的“ 图 像”的一类 测井方 法。其 识别裂缝 的主要 依据是 裂缝 发育 处的电阻 率与围 岩存在 差 异。 成像测井 图像上色 标的颜色 代表的 是井壁剖 面的电 阻率值 ，一般 将高电 阻率刻度为白色 ，将低 电阻率刻 度为黑色 。一般 钻井液 电阻率比 井壁环 型地层剖 面的 电阻率低得多 。由于钻 井液的 侵入，开口缝一 般表现为 低电阻黑 色，而闭 合缝和 充填缝一般 表现为高 电阻白色 。对于 半充填缝 ，充填 部分表现 为高电阻 白色， 开 口部分表现为 低电阻 黑色。 可据此 来判断裂 缝的开 启程度 。 7 在成像测井 图像上， 诱导缝 与天然开 启裂缝 相比具有 以下特 点 :平行于井轴 ， 其走向与最大水平主 应力方 向一致; 发育较 短，呈小 “八” 字型; 终止 于软地层 界 面，轨迹垂 直穿过 层面;无岩性错 位;具有低 电阻特 性，无 充填现 象;未穿过 井 眼，不能形 成完整 的正弦曲 线。 根据以 上特点可 进行天 然裂缝与诱 导缝的 识别。 另外，根 据成像 测井， 还可对裂 缝产状 、宽度、长 度和密 度等进行计 算。 成像测井具 有高分 辨率、 高精度等优 点，但 成本较 高，很难形成 区域性 覆盖， 实际生产 中实施的 成像测 井十分 有限，因此 应充分 利用钻井岩 心和成像 测井资 料 对常规测 井资料进 行刻 度， 以便通过 常规 测井 资料 对全井段 裂缝进 行准确识 别和 预测。 2.3 地震预测方法 2.3.1 三维三分量技术 地震资料的空 间覆盖 范围 广、探 测深度大 ，因 此实用 性也就 更强 ; 地震 资料 受分辨率的影 响， 很难获得 精确、 全面的 裂缝参 数，但 对于大 尺度的 裂缝有 很强 [14]的识别预测 能力 。地震 预测方 法研究 的基 础是 地 下介质 的各 向异 性理 论 ， 由于对数据体 采集和 处理 要求的 差异， 常用地 震预测 方法 的应用程 度及效果也 存在 差异。 叠前地震 数据体 A VO 分析 方法 依据介质弹性参数 各向异 性的特 性，, u ger计算 出各向 异性介 质的 P 波 反射系 [15]数与裂缝参数 对 应的数 学关 系 ， P波 AVO 在垂直裂 缝走 向和平行 裂缝走向 存在 较 大的差 异。Gray等利用 AVO分析方法 对 Ma nderson 油田 储层进行 了 裂缝预测 ， 并取 得成功。 杨勤勇等利 用纵波方位各向 异性( AVO ) 成功地对塔河油田 埋深 在 5000 , 6000 m 的 古生界 碳酸盐岩裂缝储层 进行裂 缝预 测， 在川西 坳陷 FG 地区 上三叠 统深 [17]层致密砂岩 裂缝 ,孔隙 型气藏裂 缝检测中 获得实 际应用 价值 。 然而，纵波 AVO 技术只 能定性 识别裂缝 发育情 况， 但通过测井等信息对 裂缝 [18]密度进行 刻度后 ，可将裂 缝密度 的相对 值标定 为绝对 值 。纵波AVO 技术必 须有高 质量的 地震 数据 体及采集 方式。 2.3.2 横(S)波分裂技 术 横波进入裂缝介 质后分 裂成两个 相互垂 直的分量 :一个是以较快 速度 传播 、平 行于裂缝面 的偏振 ，称为快 速横波 S ;另一个是以 较慢 速度传 播、垂 直于裂 缝面的 1 偏振，称为慢 速横波 S 。由于二者 的偏振 方向 及 传播速 度均不同 ，可测 得 S1的 偏 2 振方向代表裂 隙的发 育方 向; 测得 S2 相对于 S1 的延迟时 间，它与裂隙 密度 和射线 8 [19]入射角 有关 。因 此 能有效 检测储层 裂缝 带 。该方法的 优越性 表 现在 :可用于被地 面多 次波 和其 他干扰 复杂 化了的 三维结 构的全 波型三 分量 非零井 源 VSP 数据 ;在 空间上是 局部 的，因此可 检测和 分析局 部的裂 缝带; 从可 以获 得的 偏振及 速度来 看，该方法是最 佳的。该方 法的唯一 局限 是它 需 要假定 介质 在若 干深度间 隔 范围 内是局部 均匀 的。 [20] Grampin通过多年理 论研究 和实验证实 ，横波 分裂现 象是 广泛存 在的 。在各 向异 性介质( HTI )中，当横 波偏振 方向与裂 缝走向 斜交时 ，分裂 成平行裂 缝走向 和垂直裂缝 走向的 2 个分量 ，平行裂 缝走向 的横波 分量 速度 快( V) ，垂 直裂缝走 s1向的横波分量 速度慢 ( V )， 这就是 所谓的 横波 分裂现 象( 图 2-1)。 s2 图2-1 横波分裂示意图 快、慢横波的 差异( 偏振 方向、传 播速度 、频谱 、时间 延迟、 振幅 比 或是衰 减因子比 ) 受裂缝 发 育程 度和 裂缝属 性( 走向、密 度和 裂充填 流体类型 ) 影响。 因 此，利用快、 慢横波的偏振方 向可求 取裂 缝 走向方 位角， 根据快 、慢 横波的 差异 程 度可求取裂 缝的密 度。魏 周拓等人利用 裂缝诱导 地层 的各向异 性，通过 计算反 演 得到横波各向异 性参 数，有 效研究 了裂缝 的方位、 发育程 度和有效性 。 裂缝预测的关 键是 在处理 实际地震 资料过 程中判 别快、 慢 横波是 否完 全分离， 借助最小熵旋转 法、正交基 旋转法 、互相 关法 、全局寻 优法 及能量 比值法 等确定 裂 [21]缝方位角， 分离快 、慢横 波 。当各向 异性介 质多 层位且 各方位 角各不 相同 时， 横 波资料的采集 和应用 都比 较复杂 ，加上 采集 成本高， 使得横波 勘探 发展缓 慢且 应 用 受限。 9 2.3.3 纵(P )波AVO 和AVA 技术 目前主要是 利用纵波 震源激 发，地 震数据采 集仪三分 量检波 器接收的 转换波 [22]法，海上 转换波 地震技 术的研 发成熟 使该方法 进入深入 研究和 应用阶 段 。转换波 能克服纯横波的不 足，并 具有信噪 比高、 频带 宽、勘探 深度大 等优点 ，经过数 据 处理可获得纵 波与转 换横波 信息， 能反 映地下构造信 息和裂缝等 各向 异性信息 以 [23] 及流体的特性 ，有 利于隐蔽 和复杂油 气藏 勘探 。该方法比常规 纵波勘 探的精 度、 [24] 采集的数 据质量要 求更高， 耗资更 大 。王世瑞等应用该 技术成 功预测了 轮南地 区 侏罗系与三叠系 的储集体 。周 义军探索 利 用多波多 分量技术提高 地震储层 预 测精 度，在研究区 进 行了含 气预测 ，预测符合 率较 单一纵 波提高 10% 以上。 AVO(振幅随 偏移距变 化裂缝检 测技术 )即研究 振幅随 炮间距的 变化 ，是一 种 直接探测油 气的技术 。 AV A(振 幅随方位角变 化裂缝 检测技 术)则 是研究振幅 随 纵波入射方 位角的 各向异 性变化 ，这种 变化与 反射层的弹 性性质 (如速 度、密 度 和泊松比等 )有 关。利用 P波振幅随 方位 角变化 的分析 法可以 定量揭示 地下定 向排 料可 由AVO资料进 行转换 处理 后获得 。 列垂直裂 缝的方 位及强 度(密 度)。 A VA资 2.3.4 地震反演技术 通常的反演是指 波阻抗 反演。目 前较为成 熟的波 阻抗反演 技术 分为 2 大类，一 类是测井约 束反演 技术， 另一类 是合成 声波测 井技术 。前 者是基于正 演模型 的波 阻 抗反演技术 ，通过 修复地震 层位 、速度和密度 构筑的 地质模 型以及 合成 ，以 期 达到与地震记录 相匹配，最终 的 速度及密 度曲 线就是反 演结果 。适用 于测井 资料 丰富和沉积 稳定的 地区 。后者是 基于地 震褶 积模型的 波 阻抗反 演技术 ，能充分 发 挥地震数 据在横 向上密集 的优势 ，将界面 型的地 震资料 反演为岩 层 型的 测井剖 面， 较客观地反映地 质体在 横向上的变 化。 2.3.5 相干分析技术 三维相干分析 可获得 相干层 位切片图，或 将一个 反射振 幅三维数 据体 变换成 一个全新的相干 系数“ 立方体 ”。对 不连续 地层，如 断层 、裂缝 能够 非常清晰 地 显示，通过 三维相 干透视 结合 其他资料 可以 较准 确地 确定 油气裂缝分 布的空 间位 [34]置 。 2.3.6 VSP裂缝预测技 术 10 垂直地震剖面法( VSP)是一种井中地震 观测技术 ，即激发震 源位 于地 表， 在 井中不同深度 进行观测 ，研究 井附近地 质剖面 的垂直 变化。 VS P 较地面地震 信噪 比、分辨率 更高， 波的运 动学和动力 学特征 更明显 。利用 VSP 资料检测 裂缝的 方 法很多，目 前国内外 利用 VSP 资料检测 裂缝采用较多的 是 S波源四分量 技术， 使 用正交偏振的 S 波震源，利 用 Al ford旋转分离 快、慢 波，这 种方法不 仅能检 测裂缝 的方位，还可 以检测 裂缝的密 度。此 外还有一 种二分 量 VSP 方法，是通 过检波 器 旋转分析以及 偏振分 析来研 究 S波分裂， 这种方法 费用 低，但是抗干扰 能力差。 2.4 其他定性预测方 法 2.4.1 根据裂缝的发育 程度与构 造的关系 预测 构造隆起顶部及 其陡坡 处裂缝 发育， 断层两侧 裂缝发 育、 离断层 越远 则裂缝 发育程 度减弱、 断层产 状改变 的局部 构造区域 裂缝发 育、断 层带 内外岩石 的刚度 差 别越大则裂 缝越发 育、两 条平等断 层之间 的端部 及断层 交会区 裂缝发育 。裂缝 发 育程度还与断 层的力学 性质有关 ，其 影响大小 次序为 :压扭断层、 逆冲断层 、走滑 断层、正 断层。 2.4.2 根据裂缝的发育程 度与岩 性的关系 预测 岩性是影响 裂缝发育 的内因 ，对裂缝 的发育 存在显 著的影 响。通 过露 头区研 究，确定 裂缝发育 与岩 性的关系 ，再根 据油田区 内岩性 的纵横 向变化情 况定性预 测 裂缝的 发育程度。 2.4.3 根据分形理论预 测 根据分形理论，日 本学者平 田隆幸 证明了断 层和裂缝 具有自相 似的分 形结构， 只是尺度上存在差 异。物 体具有 自相似 性，即 局部是 整体 的成比 例缩 小，通 过岩 心微观 裂缝研究 ，能够计算断 块的 宏观裂 缝。但 是物体仅 在一定 程度上具 有相似 性，同时还存 在巨大 变异或 完全 不相似， 而且分 形分维结 果受 统计数据 是否具 有 代表性的限 制。 11 2.5 构造应力场数值 模拟 构造应力场及 储层构造 裂缝的三 维有限 元数值模 拟是数学 、力学 和地学 相互 渗透、有机 结合的系 统，全 过程是 地质模 型、力 学模型 和数 学模型 相互制 约的过 程 [35] 。而应力分 析法 最主要 的是有 限单元 古应力场 数值 模拟法 (简称裂 缝数值 模拟 )。 目前常用 的有限 元分 析软 件有: ALG OR 、3D 、AN- SYS 和 2D- σ等。有 限元法 是 一种近似求解 一般连 续问 题的数 值求解法 ，其原 理是利 用若 干(有限)个尺 寸有 限的、在结 点处 相连接的 单 元组 合而 成的离 散结构 模型去 逼近实 际结 构(该过 程 ,称为建立 结构 的离 散化 模型)， 然后 建立求 解以结 点位移 { δ}e 或单元 内力 {} 为 未知量， 以整体刚 度矩 阵 [K]为系 数的联立 方程 组， 求解 该方 程组可 得到各 点应 力 值的大小、 方向 和性质， 即构造 应力场 。 2002 年，秦启荣 、苏培 东等人 在对川 中公山 庙构造 的构造 应力 场有限 元数值 模 拟中还对 裂缝孔 隙度和渗 透性 进行了 初步探 讨。理 论 上讲， 裂缝的发 育程 度和裂 缝孔隙度 与岩石 受构造 力作用 后的 破裂变 形程度 存在某种 正相 关关 系，即 : ,,,f ,,f,12,,, (2-1) ,,c,K12[,]sin,tan2, 式中 f—裂 缝孔隙度; H—岩石破坏 接近 度系数 是度量 岩体破 裂程度 的标志。 根据摩尔理论，岩 体破坏 接近度 系数的简 单表 达式为 η =f(σ)/K(k) ，具体二 维 表达式如下 : ,,f,12,,,,,c,K12[]sin,,tan2, (2-2) 式中 F —屈服函 数; K —整体刚 度矩阵; K —单元 刚度矩 阵; σ 1、σ2—构造 运动时期 的最大 、最 小主应 力; c —岩 石的内聚 力， 为岩 石的内摩 擦系数。 理论 上讲，当 η<1 时，岩体稳 定不会破 坏但并 不意味 不产生细 微裂缝;而当 η ?1 时岩体破裂 产生裂 缝，且一 般情况 η 值越大，产生 的破裂 越强，裂缝 越发育 。 秦启荣、苏培 东等人首 先建立了 构造地质 模型，利 用日本 软脑公 司的 有限元 应 力计算软 件“ 2D- σ”对古 构造应 力场进 行数值 模拟， 将数值 模拟的 古构造应力 场 12 分布结果代 入式 ( 2);利用 现场实 测井点 的裂 缝孔隙度 (测井 计算和 岩心统 计计 算)资料 与该点 所对应的 破坏接 近度 系数( η )作回归分析 ，建立 裂缝孔隙 度与 破坏接 近度系数 的函 数 关系; 将岩体 破坏 接近 度系数 ( η)结果 代入裂缝 孔隙 度 计算模型 式 ( 1)， 计算得 到各点 相应的 裂缝孔 隙度值， 然后绘 制成裂 缝孔隙 度等 值线图， 据此评 价储 集层的裂 缝孔隙 度空间 展布 特征。 2.6 曲率分析法 曲率分析法是 根据层状岩 石的弯 曲程度 (曲率 )预测裂 缝的发 育程 度。曲 率 法用于研 究裂缝 分 布的前 提 是 : (1)研究的地 层必 须满 足前 述力 学模 型， 即岩层 是受力 变形而弯 曲的 ; (2)曲率值只能 反映弯 曲岩 层面上 由于弯 曲派生 的抗张 应力而 形成的 张性 裂 缝; (3)不考虑岩层 的塑 性变 形。 孙尚如应用主 曲率法和 高斯 曲率法对 某构造 变形幅 度相对平缓的 地区进行 了 研究，采用主曲 率法预 测构造裂 缝时存 在较大偏 差，而 高斯曲 率法( GC)的应用 结 果与地质解释 、钻井 和测井资 料吻合较 好。应 用结果 表明， 在构造 相对平 缓的地 区， 高斯曲率法 是一种 更为 有效 的预 测和 评价 构造裂 缝分布规 律的方 法，具 有很好的 应用前景。 另外，曲率 属性 中的走 向曲率是 沿与倾 斜曲率 垂直 提取的 曲率( 如沿 每一分 析 点走向) 。走向曲率指 出了主 断层 两翼上 高处与 低处怎 样相连 的类型 。在 一挤压 地 形中， Ha rt等人( 2002 )预测出大 的走向 曲率 值与张 开(相对 于合闭 )裂 缝有 关 系 。在延伸地层 中(如 澳大利 亚白 垩系 )，其 他人则发现 倾斜曲 率与张 开裂 缝有 关。 13 第3章 生产中应用的其他 方法 3.1 试井分析法 通过对油、气或 水井生 产动态 的测试 来研究 测试井的 各种特 性参数 和油 、气、 水层的生产能力 ，以及 油水 层之间， 井与 井之间 的连通 关系 ，从而 来预测 裂缝的 分 布的情况。 目前，对垂直 裂缝井试 井分析的研究已 有大量 成果，其 模型主 要包括 :C inco等 提出的双线 性流模型 和二维平 面模型 、 Lee 等提出的三线性 流模型、 刘慈群等提 出的 椭圆流模型。 其中 ，双线 性流模型和三 线性流 模型虽 然形式简 明、计算 速度 快，但只 能反映压 力动态 的早 期段，而 不能得到中晚 期的拟 径向流; 二维平 面模 型和椭圆流 模型虽 然曲 线完整， 但计算 速度慢 ，不能满足实 际计算 和快速 响应的 试井解释 要求。 因此油 气藏开发 和现场 应用迫 切需要 新的 方法 -自动拟合 方法 替代 传统的特征 直线法和 典型曲 线拟合 法。目前 对试井解 释自动拟 合方 法的研 究已有 一些成果，但还面 临很多 问题和 困难，亟 待深入 研究和 发展。 3.2 示踪剂检测分析法 在注水井中加入 示踪剂， 而在水 井周围的 各井中 检测示 踪剂的到 达时 间， 由不同方向上注 入水的 推进速 度差异 ，可分 析在不同 方向上 裂缝的 发育和分 布状况 。 它是直接测定 油层特 性的方 法，通 过生产井 检测到 的示 踪剂浓 度突破 曲线 ，反应 出 有关油层特 性的信息 ，观察 示踪 剂在采 油井中 开采动 态，如 示踪剂 在生产井 中突 破 时间、峰值 的大 小及 个数 、相 应注入 流体总量 等参数 ，可 进一步 研究和认 识注 入流体的运 动规律 ，在一 定程 度上摸清 裂缝的 分布特征。 14 第4章 构造应力模拟法预 测裂缝的 应用情况 简介 4.1 火山岩裂缝的预 测研究 应用该方法， 我们对克 拉玛依一 区、五区 、红 80区和七 中区的 火山岩 油藏的 裂 缝进行了预测 研究， 其中对 七中区进 行了较 详细的 模拟研究 ，并根 据预测结 果设 计了 3口水平 试验井 。 预测结 果: 预测的几 个区块裂 缝发育 程度依次 为:红 80 井区、七 中区、 五区 。 这与 实际 结果一致。裂 缝预测火 山岩研究区 内裂缝 多为开启 型张裂 缝，这 与 现场的岩 芯观测统计结果一 致。 裂缝产状 的预测 结果与 现场用 多种 方法检测 的实际 结果吻 合度 很高。 根据预测结 果 ，在火 山岩油层 中垂直 于裂缝 方向设 计了 3口水 平井 ， 其中 HW70 1井沿垂直于预 测的张 裂缝 (平行于张 应力 )方向 设计了 水平井 段 300 米。完井 后， HW701 和 HW7 03 井经微 电阻率 扫描 ( F MS、FMI )测井 检测， 裂缝的 延伸 方向与 预 测结果一 致 ，裂缝方位 最 大误 差不 超过 10 ?。所完 成的 4口水平 井 (另包括 HW10 1 井) 均有效 地钻 遇了裂缝 ，布井 成功率 为 100% ，各水平 井在目 的层位 裂缝钻 遇率 达 到50 ,62.5 % (克拉玛 依火山 岩油藏 的直 井的布井 成功 率为 37 .5% ，裂缝钻遇率 平均 为10 , 25%) 。 水平井的 日产量为 13.7- 83 吨/ 天，超过 邻近井 的 2-9 倍。 4.2 碳酸 盐岩裂缝的预测研 究 塔中O2+ 3 碳酸盐 岩裂缝 预测 :因为塔中 4井区 O2+3 碳酸盐 岩是在多期 构造应 力作用下，使 得裂 缝非常 发育， 根据区 域构造 分析和 井 下岩 芯的观察 ，得 到本区 裂 缝主要是在 O2 +3 ~ S~D (早期 )和 C~P (晚 期) 两个时 期发育 而产生 的。所 以分别 得出两期构造裂 缝发 育的 预测结 果(见图 4-1 和图4-2 )。 川西南矿 区:早 在 90年，我们 对川中川 南过渡 带进行 了初步 的裂 缝研究 ，此该 方 法的首次实际 应用 ，结果 得到 现场的 好评， 认为“ 本研 究方法比较新 颖， 是裂缝 研 究的一种 的一种 新的 手段 ，是值得 推广的 ”。 15 贵州赤水凹 陷: 对太和 、宝元 构造进 行裂缝 的预 测研究 ，并用 新的 计算方 法 对宝元构造 进行了模 拟， 根据研究 结果提 出了 3口建 议井位 ，结果 所采用 的宝2井 获得了高产 气流 。 图4-1 塔中4井 区中 上奥陶 统(早 期)裂缝 发育分 布预测图 图4-2 塔中4 井区中 上奥陶统 (晚期 )裂缝发育 分布预 测图 4.3 四川威远构造寒武系洗象池组裂缝预测 4.3.1 地质原 型分析 16 地质模型就是 通过对 地质体 所发生 的各种 地质过 程的认 识所形 成的一 种理 想 模式， 也可 以视 为地质过 程的再 现。地 壳岩体 中的褶 皱、断 层和 裂缝等构 造都 是 由于岩层受 到构造 力的作 用而产 生构造 变 形的 结 果 ，其形成 过程是 一个力学 的应 力应变 -过程。因 此， 构造力 学模 型就 是对 岩体构 造及 其形成的 力学过程的认识 ， 由于构 造运动也 是一 种地质作 用，构 造力学模型 也就是 地质模 型的一 种， 我们 常 常将其 简单 地叫做地 质模型 。 地质模型的建 立是以 地质原型 的认识为 基础建 立起来的 ，同时 又对地质 的作 用结果 产生重 要影响 。因此， 要准确获 得构造运 动时期研 究区 目的层 位的构 造应力 场和应变场特 征，从而 准确地预 测岩体破 坏及 裂缝 发育特征， 首先要正 确地认识 地 质原型 ，掌 握研 究区构造运动 的发生 、发展 及其 特征 等规 律。 威远构造是四川 盆地内 面积最大的 一个穹 窿背斜构 造，在 构造 上位 于乐 山 龙 女寺古 隆起的西 南部， 东和东 北与安岳 栏 江低褶 带相 邻， 南界 新 店 子向斜 ，北西界 金河场向斜 和龙泉山 构造相望 ，西南与 寿保场 构造鞍 部相接。在其构 造发展演 化 的过程中 经历了 多期构 造 运动，但 喜山运 动对 其影 响最 大，正 是此 次构造 运动所 产 生的强 烈上隆 和挤 压 作用促 使威远 构造强 烈上 隆、褶 皱并 最终 定型 (图 4-3)。 图4-3 寒武系洗 象池组顶 面构造图 ( 地质原型 ) 各阶段 的具体表现如下: (1)早古生代 ，威远 地区处 于走向 为北东东 向并向 北东东 向倾伏 的 乐山, 龙 女寺鼻状隆起 的东南 斜坡上 ，此时威 远地区 西南 侧的倾向南 西 的荥经, 沐川基底 断裂和乐 山, 龙女寺 基底断 裂，以 及南 东侧的走 向北东 倾向南 东的健 为, 安岳基 底断裂曾 经发生 张性活动 ，促 使威 远地 区处 于局部的 张 应力区，形成了威 远背斜 下古生界 里的 所有 断层 的雏形， 为具有正断性 质的张性 拉伸 断层。 17 (2)晚古生代 的早、 中期 (即泥 盆纪和 石炭纪 时期 )， 乐山 ,龙女 寺古 隆起 及其邻区 经历了 整体抬 升，因此 使得 威远地区 完 全缺 失泥 盆系 和石 炭系的地 层， 由于西北 高，剥 蚀至 下奥 陶统; 东 南低， 剥 蚀至 下 志留统， 并形成 了两 个( 5井区、 28 井区 )向 南 东 倾没 的 鼻 状构造 。 (3)晚古生代 晚期 至早三 叠 世， 乐山 ,龙 女寺 古隆 起 及其 邻 区 经历 了整 体 沉 降， 从而沉积 了 二叠 系和 三 叠系下统 的 地 层。 到中 三叠世 ，威远 地区以 威 28井为 中心的向 东 南倾 没的 鼻 状构造 更 为明 显，但 威 远地 区下 古生界 的 构造形 态基本 没 有变化。 (4)中三叠 世至白 垩纪， 由于 中三 叠世泸州 ,开 江古 隆 起、 晚 三 叠世和 晚燕 山期川西前 陆盆 地和侏 罗纪 大巴山前陆 盆地 的相 知形成 和发 展 ，威远地 区的 构造 形态受到 了一定 程度的 改造， 在威 远地区 上古生界 和中 生界中 形成了 一北东东 走 向、 轴线通过现今威 远背 斜的 宽缓的 背斜状 隆起， 古高点位 于威 28 井，侏罗纪时 2震顶闭合面积 40K m ，闭合度 60m 。这个背 斜状隆 起的延伸 范围远 大于现今 的威 远 背斜，还 不能认 为是威远背斜 的雏 形。下古 生界并没 有明 显的背斜 构造 出现。 (5)喜马拉 雅运动 ?幕( 早晚第三纪之 间)，来自 南南 东方向的 强大 构造 挤 压力使得威 远地 区的基底 和盖层 一起 褶皱( 地震 资料的显 示明显 ) ，并促 使乐山 , 龙女寺古隆 起南 东翼的 健为 ,安岳 基 底断 裂发 生反 转逆 冲活 动，造 成威远 地 区的 隆起幅 度超过了 乐山, 龙女寺 古隆起的 高点，从而形 成了新 的背斜 即威 远背斜。 在 此次构造 作用中 ，威 远背斜 轴线以 北的大 部地区 处于强大的 张应力 区，轴 线以 北 的下古 生界 古断层 再次拉 伸，宽 度变 得更宽、 规模更大 ;而轴线以 南地 区，由 于 挤压力极其强 大，应 力场的性 质已经 发生了根 本性的 改变 ，由 原来的 张应力变为 挤压应力， 因此断层 的性质也 由原来的 张性 拉伸正 断层变 为逆断 层。由于 应力场 性 质的改变消耗 了大量 的能 量，因 此作 用于岩 石变形 的能量 相应减小 ，因此 逆断层 的规模比正 断层的 规模 小得 多。威 远背斜的 基本构 造形 态开始形 成。 (6)喜马拉雅 运动? ,?幕 (早更 新世)， 来自南南 东方向构造挤 压应力 继 续存在，威远 背斜继续 隆升。 此时， 四川盆 地西南 侧的崛 起促 使了 威远背斜 西南侧 的荥经,沐 川基底断 裂和乐 山,宜 宾基 底断 裂发 生了反 转逆 冲，来 自背斜 南西西 方向的挤压应力， 一方 面使 得处 于高处 的威远 背斜顶 部地 区继续处 于强 大的张应 力作用区， 从而 加剧 了 构造轴 线以北 的正断 层的形 成和扩大 了其 规模，并 促使 其 最终定 型; 另一方 面加大 了威远 背斜西南 端的隆 起幅 度，从 而形成 了威远 背斜 西 端的次高 点和独 特的构 造形态， 并使威 远背 斜最终定 型。 综上所述， 威远构造 的寒武 系的洗象 池组主 要是受同 一期构 造应力 作用 而形成，构造 应力 的方向为 北北西 —南南 东向， 在模拟 这期 构造 运动 对研究 层位的 影 响的二维有限 元构造 应力场 模拟计 算中 ，我 们建 立了 其地质 结构 模型和离 散化网 格。 18 4.3.2 计算模型范围 计算模型是 根据西南 油气分 公司蜀气 矿科研所 提供的各 目的层 位构造 底图以 及合同的 规定和要 求而设 定的。威 远构造寒 武系洗象 池组(? 2 ，3x )的计算模型 是以威远构造 寒武系 洗象池 组(? 2 ，3x )顶面构 造图为基 础，在 原始构 造图基 础 上顺时针 旋转了 15 ?而 建立的。模 型的边 界为 矩形， 旋转后 的研 究模型 的长边 与 威远构造 背斜的 长轴大 致平行 。所 有模型 均包 括了其 所在 构造 图上反 映的 所有构 造形迹 。 4.3.3 地质结构模型 根据威远 构造寒武 系洗象池组 (? 2， 3x)顶面构 造图、 川西 南地 区区 域 地质 资料以及威远构 造的其 它相关地 质资料 ，抽象 出用 于实际 计 算 的威远构 造的寒 武 系洗象池组层 位的地质 结构模 型。地质结构 模型 再根据构造形 态的不 同将其划 分 为若干类不 同的岩 体介质 ，首 先根 据构 造形态 特征将 整套岩层 分为不 同的构 造分 区，将构造 的高部 位、 高点外 围、构 造低 点、斜 坡等不 同的构造 单元从大的构 造 区带中 划分 出来 ， 成为特 殊的材 料区; 对于断 层， 按照 断层走 向、规模 大小 的不 同 分别给定材 料; 对于研 究区内 不同 的断 裂和 褶皱等 构 造主 要是 通 过调节 其所在 位 置的单 元材料 来实 现的。 模型 考虑了 研究区 内 所有 断裂 和褶皱构造 ，因此 较为 客 观、真实 地反映 了地 质原型 的 材 料模 型，具 体见 结构模 型图(图 4-4 )。 图4-4 寒武 系洗象池 组结构模 型图 4.3.4 边界条件 如前所述:威远 构造寒武系洗象 池组主要 是受喜山 期构造运 动的 作用而 形成， 因此边界条件的 确定、 模拟计 算都是 一次完成 ，而 且施加的载 荷(大小 、方 向) 和约束条件 是相同 的 。 19 由前面的分析 已经 知道，威 远背斜 经历了多 次的构 造运动 ，但喜 山期 运动 对其影响最大。 在此次 构造运 动的? 幕、 ?,? 幕中， 分别 来自南 南东方 向、南 西西 方 向的挤压力 造成了 威远背 斜的 最终定 型 。因 此在计 算模型 中， 南南 东边 界和南 西 西边界为 应力边 界，进 行施 加挤 压力， 应力的 大小在 参考领 区实 测 的应 力值 的基 础上通 过不 断的 细微 调 整使模 型的形变 达到 与实 际构造形态 最佳 的拟合 而确 定 (见表 4-1 );在 北 东东边 界和北北 西边界分 别进行 约束 (图 4 -5 )。 表4-1 威远构造 洗象池组 边界载荷 南南东边界正应力( Mpa) 南西西边界支撑力( Mpa) 威远构造层位名称 载荷 类型 洗象 池组 均布载荷 85 35 图4-5 寒武系洗 象池组边界 条件图 图4-6 寒武系洗 象池组地层 厚度图 本次 研究的所有计算 均采用 二维 平面模型 ， 由于计 算的 面积相比 各单层的 厚 20 度来说，相 差非常 大(如 图 4-6 所示，寒武 系洗象 池组 最厚 仅 为 260 米，而其计算 的面积却达 到 295 平方千 米) ，所以可 近似 地 将其看 作平板 模型 ，而 不考虑其 上覆 岩层的 重力 作用和模 型的 厚度 。 4.3.5 物理力学参数 计算模型采用弹 性本构 模型， 用基于 Mohr-C oulom b 原理的 破坏接 近准 则来判 断岩石材料的 破坏状态 。计算所 涉及的物 理力学参 数主要 包括 弹性模量 、泊松 比、 残余内聚力 、残余 内摩擦角 以及岩 体抗 拉强度 ，其 确定原则 主要是依 据国际 岩石 力 学学会公布的相 似材料 的岩石 力学 性质参数 ，以 及邻区相 同层位岩石力 学试验 测试结果， 然后 利用 工 程地质类比法 确定 的。 根据 各个构造 的特征 ，对 于不同构 造的计 算 模型 以及同一 构造 不同 的构造运 动阶段 我们采 用不同 的岩石 力学 参 数。 4.3.6 模型的离散化 在建立好结 构模型之 后，就要 对结构 模型进 行离散 化处 理，威 远构 造寒武系 洗 象池组( 2+3x )的计算模型 采用八 节点四 边形单 元和 六节 点三 边形单元 进行分 割， 经离散后 的计算 模型如 图4-4所示。 威远构 造的研 究层位的 结 构模型 分割后 的单元 和节点数 如表 4-2 所示。 表4-2 威远构造 寒武系 洗象池 组单元 和节点数 研究层位名称 单元数 节点数 洗象池组 3656 10769 4.3.7 古构造应 力分布特征 在建立上述地 质模型基 础上， 利用日本 软脑公 司的有限元应力 计算软 件“ 2 D- ”对上述 模型进行 了数值分析和模拟 计算， 得到了模 拟计算 地区的 主应力 矢量 图，最大、 最小主应 力等值 色谱图 或等值 线图， 最大剪 应力等 值色谱 图( 或等值 线 图)，以及 最大主 应力、 最小主应力 、最 大剪 应力的 各类断 面曲线 图。 由于计算的 层位较 多，计 算所得结 果复杂 ，现 按层位 描述如下(计 算所 得的 应力场遵循 弹塑 性力 学的约 定，即张 为正、 压为负)。 4.3.8 寒武系洗象池组古 构造应力 分布特征 21 模拟计算结 果表 明(图 4- 7 ):寒 武系洗 象池组 岩体在 北西 ~ 南东( NW~SE )向 构造挤压力 的作用 下，最 大主应力 矢量方向 主要是 呈北西 ~ 南东方向 ( NW~SE )展 布。应力值 的总体分 布特征 是西北 部和 东南 部较 大，穹隆 构造的中心部 分应力 值 最小。 图4-7 寒 武系洗象 池组最大 主应力色 谱图 从最大主应力 色谱图和 横剖面 (图 4-7 和4-8 )上可 看出， 威远构 造的主体部 位，最大主 应力的最 高值为 86 Mpa ，最小值也 有 80.33 Mpa ，总 体分布 特征是穹 隆 构造的高部位 较小， 而四周应力值则较 大。 在水 2井附 近，最大 主应力值 仅为 82.8 5Mpa，反映了 在早期隆 起的部 位， 后期构 造应力 的作用 主要影响 其四周，高点 部 位应力相对较小 。另外 ，在威 远构造的 北东和 南西 两端， 出现非 常大的 主应力 值， 并非其真 实 情况 ，而 是由于 为了 保证模 型的稳 定，进 行单向约 束所 造成的 ，在 进行 裂缝发育程 度预测 时要慎 重使用 。 图4-8 寒 武系洗象 池组最大 主应力横 剖面图 22 最小主应力方 位与最大 主应力垂 直，其 矢量方向 为北东 ~ 南西( NE~S W )方向 展布，应力值 一般 在 27.83 ~37 .12 Mpa 之间，最 大值可 达 39.18M pa ，最小值为 25. 77Mpa 。总体分布特征 以威远构 造的高 点为中 心，向四 周逐渐 增大，呈 环状展 布。 其中在高点 的西北 部和东 南部 ，应力 值最大， 而构造 高点部分 和断层 带附近应 力 值最小，沿着 构造 的轴线( NE~ SW )应力值也 较小( 图 4-9， 4-10)。 剪应力分布特 征变化 不大，主 要在断层 两侧剪应 力值有 较大的 变化， 但整体 上 看剪应力值均 较小， 一般分 布在 -2.5 ~3. 0Mp a 之间。 图4-9 寒 武系洗象 池组最小 主应力色 谱图 图4-10 寒 武系洗象 池组最小 主应力横 剖面图 23 4.3.9 寒武系洗象池组岩 体破裂特 征及其裂 缝预测 根据岩石破 坏接近程 度系数 示意 图解和岩 石破 坏接近度 表达式 3 可知:岩体 的 破坏程度不仅与 最大主 应力有关 ，而且 还与最小 主应力 、剪应力 、岩石的 材料力学 性质等多种因 素有关 ，而岩 石的破坏 接近程 度系数 就是上述 各类因 素的综 合体现 ， 也是我们预测 岩体裂 缝 发育程 度的直 接标志。 根据威远地 区寒武系 洗象池组 构造模拟 计算 的结果， 结合威 远地区 的地 质、 构造特征 和钻井 、试 油等方 面的生 产资料 ，以及 我们在四 川其 它地区的 裂缝观 察 资料和前人 有关研 究资料进 行综合 分析， 对于 威远 地区的 寒武系 洗象池组 的裂缝 发育评 价特制订以下 (见表 4-3)。 由于研究区经历了 多次构造 运动， 而不同构 造运动 时期岩石 的破裂 特 征和裂 缝发育程 度各不 相同， 根据前 面的分析 ，我们 认为在威 远构造 上对 天然气 运移、 储 集有作用的裂 缝主要为 喜山期构 造运动 产生的 裂 缝，因此 ，我们下 面主要 讨论喜 山期构造应 力场造成 岩体破裂 的特点 以 及所产生 的裂缝分布 规律。 表4-3 威远 地区寒武 系洗象池 组裂缝 预测的 η(岩 石破坏接 近程度 )值标准 η值 破裂程度 裂缝发 育级别 破裂欠发育区 ?1.03 ? 1.03—1.18 破裂发育临界区 ? 1.18—1.34 破裂较发育区 ? 1.34—1.50 破裂发育区 ? 破坏区 断裂带 ?1.50 4.3.9.1 威远构造寒武 系洗象 池组岩 体破坏特 征 根据应力场模 拟计算 的结果以 及岩石破 坏接近程 度的特点 (图 4 -11)可知: 寒 武系洗象池组 最大破 坏接近度 系数为 1.5 ，最小值 为 0.632 。根据 判断标准 ，该区寒 武系洗象池 组岩体除 断层部 位破坏程度最大 以外，在 构造的 高点(如 威 28井区、 威70 井区 )和构造鼻 (威基 井和 威61井)范围 内，岩 石破坏程 度较大 ，破坏 接近 度系数分 别达到 1. 421 ~1 .34 2 之间和 1.34 2~1 .26 3 之间，另外 ，在断 层的 交汇 部位( 如 F4 、 F3及 F6 交 汇的威101 井 区)以及 两条断 层组成 的地 垒和 地堑 ( 如 F5 和 F6、 F8 和F7 组成的 地 堑以 及 F7 和F 6 组成的 地垒 )部 位 ，其 岩体 破坏 程 度系数 均比 较高 ， 24 破坏接 近度 系数 可达 1.1 以上 ，甚 至 更高 。除 了这些 部位 以外 ，其 它地 区岩体 破坏 接近度 系数 均小 于 1.03 ，属 于 裂缝 欠发 育 区。 图4-11 寒武系洗 象池组破 坏接近程 度色谱图 通过以上对岩体破 坏接近度 系数的分 析，我 们可以得 到寒武系 洗象池 组岩 体 破坏的总体 特征是 : 首先，断层 发育区破 坏最强 烈， 这是由 于这些 断层早 在加里 东运 动期就 已经 形成(具 体分析 见地质 原型分 析部分 )，当 喜马拉 雅运动 对本区 进行作 用时 ，早 期断层发 育部位 最容易 应力集中， 岩体破 坏自 然非常 强 烈。但这 些部位 由 于岩石 破 坏厉害， 主 要应力 消耗在 断层 的 进一 步发 展上， 裂缝相对 不是很 发育 ，因 此对油 气 的保存和 储集 并不 利 ，只能 作为油气运 移和 聚集的 通 道。 其次是构造高 点和 构造鼻 地区岩 石破 坏比较 强烈 ，该 区在 喜山 期强 烈的 水平 挤压力作 用下， 一部分 应力使 其构造 幅度进 一步 加强，另 一部分 应力造 成岩石 的 破坏。所 以裂缝非 常发 育，是油 气良 好的 储集 空间 ，同时 这些 构造裂 缝也是 油气 的运移通道 。 第三，在早 期断层的 交汇部 位和两条 断层组 成的地 垒部位 ，岩石 破坏 也相 对比较强烈 ，因为断 层的交汇部位 是几条断 层的末 端，此 处由 于受 断层的 影响， 岩 石的破坏以 形成没有 明 显位移 的裂缝为 主，同 样 ，在地 垒部位 由于该 处是两 条断 层的共同 上升盘 ，所受 的应力 自然 较强 ，裂缝也 相对发 育。 第四，在威 远构造 高点的 四周 ，岩石 破坏 相对最弱 ，总 体上构 成裂 缝不 发育 地区，特 别是构 造的陡 翼(南 东翼 )，由于 应力主 要消 耗在岩 体塑性 变形上 ，所 以岩体破 坏接近度 系数 非常小 ，均小 于 1.0 3 ，属于 破裂欠发 育区。 4.3.9.2 威远构造 寒武系洗 象池组裂 缝发 育程度 预测 25 通过以上对威 远构造 寒武系 洗象池 组岩体 破坏 特征的 分析， 以及 裂缝 预测 的 标准( 表 4-3 )，结 合岩 石力学、 构造 地质学的 原理 、理 论， 参考前 人所 做的研究 工作和生产 动态 资料等 进行综 合分 析， 我们 将威远 地区 寒武系洗象池 组裂 缝发育 程度划分为 三级( 图 4-12 )，其中 ?级发 育区两 个、?级 发育区 两个、 ?级 发育 区四个， 现将其特 征描 述如下: (1)断裂带 威远构造寒 武系洗象 池组中断 层较发育 ，共有 8 条断层，其 中 6 条正断层 、 2条 逆断层， 且以主 高点为 中心 ，向四 周呈 放射 状分 布，断 层带附 近岩石 破坏非常 强 烈，其岩 体破坏 程度系 数均 大于 1.5 。属 于破 坏区。 (2)? 级裂缝 发育区 ?级裂 缝发育 区分 布范围 较小 ，主要 分布在 威远构 造的主 高点 (威 28 井 区)、 次高点 (威 70 井区)和被 F8 断层控 制的断鼻高部 (威 61 井附近 )等部 位。 这些地 区由于受到早 期褶皱雏 形以 及基 底 断裂 的 影 响， 在喜 山构 造运 动的 作用 下，早期 构 造进一步 增强 ，褶皱幅 度 增加， 加上 基底 断裂 对盖 层变 形 破坏 的 影响 ，使 得这 些 部 位受到比 较强的构造 应 力的 作 用 ，岩 体 破坏 程度 系数达到 1 . 34 以 上 ，属于 破裂 发育区 ，该区最大 主应力 值约 为 82. 85M p a ，最小 主 应力值 较小 ，约 为 27 .8 3 4Mp a ，虽然 应力值不是最 大， 但应 力差值 较 大，所以 岩体 的破坏 接近 程度值 高。 故而 将其划 分为裂缝发 育? 级区 。 上述 地区 裂缝的 类型主 要包 括高角 度 剪切缝 、低 角度 剪 切缝 、 高角度纵 张缝 以 及少量的 高角 度横张 缝， 裂缝 走向主 要 有北 东( N E )向、北 西( NW )向 北东 ( N EE)向和 北 北西 ( NNW )向。 图4-12 寒 武系洗象 池组裂缝 发育程度 分区图 (3)?级裂 缝 发育 区 26 ?级裂 缝发育 区主要 分布于 威远背斜 主构 造高点外 围地 区、构 造 东端 鼻突 的部分地区 以及被 F8 断层 控制的 断鼻 外围的 小块区 域。 这 些 地 区岩 体破坏 程度系 数 在1. 18~ 1.3 4 之间，属 于破裂 较发 育区 。该 区 最大主 应力值 约为 84. 11M p a ，最小 主 应 力值约 为 30. 9 3M p a 左右， 应力差值 也比较大 ，容 易造成 岩石的 破坏， 所以将 其划 分为? 级裂 缝发育 区 。该区主 要发育 的裂 缝类型 有高角度 剪切 缝、 低角度 剪切 缝 和高角 度纵张 缝，裂 缝 的走向也 是以 北东 ( NE )向、北 东东 ( N EE )向和 北北西 ( NN W)向等三 个方 向 为主。 (4)?级裂 缝发育 区 ?级裂缝发 育区主要 分布于 威远背 斜北翼 ?级裂 缝发 育区 以外的 斜坡地 带以 及东端 鼻突和 西端断鼻的 外围地 区，这 些地 区的岩 体破坏程 度系数 在 1.03~ 1.18 之 间，属于 破裂发 育临界 区。本 区最大 主应 力值 约为 86.0 02M pa ，最小 主应力 值约为 35.058 Mpa 左右， 应力差 值 较小， 不太容 易造成 岩石的 破坏， 所以 将其划 分为 ?级 裂缝发 育区 。 裂缝走向 仍然为 北东 ( NE)向、 北东东 ( N EE)向和北 北西( NNW ) 向。 总体来看， 威远构造 寒武 系洗象 池组(? 2 ，3x )储层段 在构 造的 主 高点部 位、 构造东 端 的鼻突 以及西 端的 次高 点等部 位的裂 缝较 发 育，而在 构造 轴线 以南的 陡 翼，裂缝的发育 程度不 是很 高。 4.3.10 寒 武系洗象池组裂缝 类型及方 位预测 通过对威远 背斜构造 发展演 化史的 分析， 根据裂 缝发育 规律， 并结合 岩心的 裂缝观察 结果 ，对威 远背斜 下古生 界洗 象池组 的裂缝 类型 及 方位预测 如下( 见图 4 -13)。 (1) 高角度剪切缝 这种裂缝类型 为喜 马拉雅运 动? 幕的早 期形成 的平 面“X ”型剪 切缝，在威 远 背斜高部 位及其 周围较大 范围 内都同 等程 度发育。 从延 伸方向 上看共有 2组，其 中 第1组的裂 缝方 向为 360 ?120 ，以 360 ? 50 为主; 第 2组裂缝方 位为 114 0 ?12 0 ，以114 0 ?50 为主。两组 裂缝 一 般垂直 于岩层面 ，倾角都较大， 大部分在 700 以 上，为高角度 剪切 缝。两组 裂缝在 岩层 面上构成 平面 “ X ”型剪切系， 该裂缝 在其 形成 的初期一般为闭合 的剪切缝 ，但在 构造运 动的后期 ，该类 裂缝受到 不同 程度的 改 造，有可能 被进一 步挤 压、移 动形成 断层;而 位于构 造高部 位的该类 剪切缝 常常 被改造成重 张、追踪 张等有 一定张 开度的 裂缝， 而在构 造的 其他部位 的此类裂 缝 被改造的程 度要低 一些 ，因此 该裂缝现 在 的有效性 在 构造 高部位要 好于其 他部位。 (2)低角度 剪切缝 27 为喜马拉雅运 动?幕 的初 、中 期阶 段形 成的 剪切缝， 该类 裂缝 主要 发育 于 威 远背斜 的高点 附近 地区 ，由 于威远 背斜的 总体褶 皱程 度 不 高， 并 且 北翼 很缓 、 南 翼陡，因 此该类裂缝 的发育程 度不 是很 高，并 且主要 发育于 构造轴 线以南 的地 区。 裂缝的方 位 为 750 ? 150 ，以 670 -8 20 为主 ，但由于 威远背 斜的主 轴存在 一定 的弯曲 以及来自南 西西 方向 的挤压 应力作 用，因 此该类 裂缝 的方 位在不 同 的构 造部 位 存 在稍微的 变化 。裂缝 的倾角 较小 ，一般 为 330 ?80 ，但 倾 向有 2 组方向， 一组 倾向 南南东，另 一组 倾向 北北 西 ，在 剖面 上两组 裂缝 相互交 切，构 成剖 面“ X ”型剪切 裂缝系 ;在 构造 应力 的 进一 步作用 下， 该类裂 缝可 进一 步发育成北东 东向 的纵向 逆断层，威 远背斜 下古 生界洗 象池组 的 F1 、F2 逆断 层就是此类裂缝 进一步 发 展的 结果。 图4-13 威远背斜 寒武系洗象 池组裂缝 类型及方 位预测图 (3)高角度 纵张缝 形成于构造运 动的晚 期，主 要发育 于威 远背斜的 高部位 (转 折端 )附 近，包 括 主构造高点 、主 构造东 端的鼻 突高部 以及主 构造西 端的 次高 点的高 部。该 类裂缝 的 28 发育程度与 褶皱的 曲率有关 ，在 褶皱 曲率较 大的 地区，该类裂 缝的 发育程 度较好 。 裂缝的方 位为 750 ?130 ，其中以 750 ?80 为主，由 于主构 造的主轴 为弯曲 状，因 此 该类裂缝在 不同 的构 造部位 存在 稍微的 变化， 一般 平行于构 造主 轴分布。裂缝的 倾 角较 大，属 于高角 度纵 张缝; 该类裂缝的宽 度较 宽 ，但 延伸长度 的切 割 深度 较 有 限，分布范 围较 小。 (4)高角度横 张缝 该类裂缝主要 形成 于喜 马拉雅 运动 ?幕 时期， 主 要发育 于构 造轴 线以 北的高 部位以及主 构 造 西端次高 点的 高部 位。由 于威远背斜 的 褶皱 程度不 高，因此 此类 裂缝发育程度 很有限 ，裂缝的 方位 为 1650 ? 100 ， 其中以16 50 ?50 为主。裂 缝的 倾角 较大，属于高 角度 横张 缝; 该类 裂缝的 宽度较 宽， 但延伸长 度的切 割深度较 有 限，分布 范围 较小。 29 第5章 认识和发展趋势 5.1 各种技术方法优 缺点及适 用性 各种裂缝预测方 法适用性 存在差 异，应 用常 规测井方法和 AVO 技术 可以定 性 预测裂缝发育 程度， 应用地质 类比方 法、成 像测井、 横波 分裂 检测方 法、多 波多 分量预测 技术、 DFN 模型裂 缝建模新 技术、 古构 造应力场数值 模拟 预测等 方法可 以定量计算裂 缝参 数。笔者 对各种 裂缝 预测方法 的优缺 点及适 用性 进行了 分析 ， 并提出了改 进方 法。 (1 )地质类比 方法是最 直接、 有效的 手段，能 “有限 ”定量判 别， 但与油气 田开发的要求相 差甚远 ，应该 选择相 同构 造单元内 的地区 对裂 缝预 测提供信 息。 (2 ) 常规 测井方法 对裂缝 有异常响 应，可 定性判别 ，但是 影响因 素多 、存在 多解性，利 用岩性 等资料 来消除 干扰因 素，结 合各常规 测井信 息相互印证。 (3 )成像测井 具有高精 度、高 分辨率特 点，还能 显示裂缝 位置，然 而成 本高、 数量少， 应充分利 用岩心 、成像 资料对常规测 井曲线 进行标 定， 发挥其 最大作 用。 ( 4)地震 预测方 法优势在 于空间覆 盖广， 探测 深度大， 但是分 辨率低 、存在 多解性，很 难精确获 取裂缝 参数， 整合岩心 和测井 信息对地震 资料进行 刻划， 预 测有利区带。 (5 ) 裂缝地质建模方法 有多学科 、资料协 同的优 势，可 整合各类 裂缝数 据， 但是模型 建设的 合理性 、裂缝各 项参数 真实性有 待验证 以及 人为因 素的影 响，应 该 基于各种假设 模型 ，对研 究区进 行裂缝 建模，根据 具体 地质情 况，选 择合适 的软 件和模型。 (6 )应力场数 值模拟 方法 是数学、 力学和 地质模 型的有 机结合和定 量预 测， 但不能考 虑复 杂的非 均质地质 体及相 对静 止的观 点和方 法， 充分 考虑到 实际 的地 质 情况，最大 限度发 挥各种 数值模 拟的优 点。 总之，地质 类比方法能对未 知区域 进行粗 略的预 测，适 用于 各种成 因和类型 的裂缝。 常规测井方法 对裂缝 有“二 高一 低一幅 度差” 特征响 应，故对 开启裂 缝识 别 有很好的效果 。 成像 测井技术是利用 二维高 分辨图像 来识别和 计算裂 缝各种参 数，适 用于各种类型和 成因裂缝。 30 地震方法基于裂 缝能引 起地下介 质各向 异性理(还有很多 因素) ，适用 的裂 缝类型比较模 糊。裂缝 地质建模 能整合各 类裂缝数 据，应 该适用 于各种 裂缝和成 因 的裂缝。古构 造应力场 数值模 拟对构 造成因的 裂缝预 测有很 强的指导 作用。 5.2 发展趋势 (1)泥页岩 裂缝研究 将受重视 鉴于国内外泥页 岩裂缝性 油气藏的 大量发现， 特别是以 北美为代 表的页 岩气 勘探开发的巨 大成功 ，泥页岩裂 缝研究越 来越受到 重视。近 年来泥 页岩裂 缝研究 在理论、技 术都取得 了较大进 展，同砂岩和 碳酸盐岩 裂缝 研究一 致，泥 页岩裂 缝 研究主要包 括裂缝 成因分 类、发 育特征 以及 定性到 定量识别 与预测 等。 泥页岩裂 缝 也可分为构造缝 和非构造缝 ，但泥 页岩塑性 较其他岩 性强，表 现为韧性 破裂， 高 角度剪切缝和 张扭缝 主要发 育于层 间，低 角度 滑脱缝发育 于层面 ，特别是 与砂岩 接 触区;非构 造缝成因 与其他岩 性基本 一致。 泥页岩裂 缝的识别 方法主要有岩石 学 法、地质法、测 井、钻 井、录井 法、地 震法、井 间压力 干扰试井法等。 国内外学 者 建立的地球物 理模型和 数学模型 ，目前已 在泥页 岩研究 中得 到较好 应用。 对泥页 岩裂缝的研 究， 最终还需 落实到对 裂缝分布 规律 的预测，目前可采 用地质分 析法、 异常孔隙流体 压力法 、地震属 性与地 震能量吸 收分析法 以及构造 应力场模 拟等。 同时，以往 对泥页岩 裂缝 研究 较少，起 步晚，目 前也还有 很多问 题，今后 一段时 间将致力 于宏观与 微观裂缝 研究相结 合，对裂 缝主控因 素进行 定量化研 究，建立 裂 缝评价的标 准参数 体系。 此外， 对于依赖于裂缝发 育的泥页 岩储层 ，需要 更加重 视 对裂缝储集性能 与渗流 特性的 研究。 (2)机制 研究的物 理仿真 模拟 裂缝的成因问题虽 一直以 来是裂 缝研究 的重点 ，但致 缝成因 仍有较多 观点， 特别是对于 非构造成因的 裂缝 ，一直 以来研究 不系统 ，地位越 来越重要。 采用物 理模拟被 认为是很 好的方法 ，包括 相似材料 模拟、 光弹 模拟，通 过进行岩 石力学 实 验，结合构 造演化， 根据实 际条件分 析确定 不同的地 质力学边 界，选取 不同的材 料(砂、黏土、 橡皮泥 等)， 对裂 缝的产 生进行物 理模拟 ，认识裂缝的 成因机 制。 光 弹模拟是在光 照射 下受力材 料发生弹 性变形 产生规则 的干涉条纹而反 映应力 情 况，再结 合应力应 变关系，可 建立裂缝 成因模式。 (3)断层有关 裂缝定 量描述 与断层和褶 皱有关的 裂缝一直 以来都 是裂缝研究的热点 ，目前常 规背 斜构造 油气藏已越来越少 ，与断裂 、裂缝相关 的油气藏 成为勘探开发 的重 点，开 展断层 伴生与派生 相关的裂 缝定量描 述很有必 要。 普遍认为 ，断层 共生裂缝 与断层距 离 31 呈反比趋势，裂 缝密度是 岩性、埋 深、断 层类 型等的函 数，断层 上盘裂缝 较下盘 发育，断层 末端 、外凸及 交汇处 等 应力集中 区裂缝 发育 ，2012 年李小刚等通过 建 立断层相关裂 缝空间和 断面 脱空空间 的置换 模型， 推导出断 层裂缝 空间的定 量计 算公式， 提出断 层裂缝 的定量描 述方法 。 但总 体来说， 对断层相 关裂缝 定量描 述 思路欠缺， 建立完 善的定 量化评 价模型 将是今 后的 发展 趋势。 (4) 多方法裂缝定量评 价技术 裂缝发育程度 的定量评 价至今 没有一 个统一的 标准， 而影响裂缝 发育的 因素 多，各因素间关 系复杂 ，因此裂 缝定量评 价标准 的制定还 有较 大的 难度。 对裂缝参数的 计算以 及裂缝分 布规律的 预测，目前 已有多种数学 及 物理方法 ， 仍没有一种完 善的方法 能准确描 述裂缝 基本情 况，且 各种方 法在 不同地 区 、不同 层 位裂缝计算中 精确度 不一，在不断提高 裂缝 认识准 确度的同 时，最 大限度地 运用 地质、物探 、油藏工 程等不同 专业的 综合信 息，紧密 结合动态 、静态资 料，不断 提 高裂缝预测精 度，使裂缝研 究趋向定 量化发展。 (5)裂缝 形成后的 成岩后 生改造 问题 地质历史时期形 成的裂 缝可能因充 填而闭合 ，或是 被溶蚀而 扩大 ，所以在裂 缝有效性方面的 预测还有 很大难度 。 32 结 论 (1)测井信息 不能单 独解决裂 缝 判断问题 ，只能靠 多种测 井信息 的综 合分析。 地震检测方法起 步比较 晚，但是 地震资科 的空间 覆盖范围 较广， 因此应 用范围局 限 性小，实用性 也更强。 (2)由于构 造应力场是裂缝形成 的主要影 响因素 ，因此 通过构 造应力 场来预 测裂缝是一 种 有效的方 法。而 非线性 理论在裂 缝预 测中也 有积 极意 义，其预 测结 果可以和 构造应 力场有限 元模拟 结合使用 。 (3)曲率法的 理论符合 岩石 的沉积与 演化特 点，其 计算简 单，计 算结果 对评 价可产生的 天然裂 缝方向有 较好的准 确性， 尤其对 刚性较大 的地层 应用效果 更好。 但是否真正有裂 缝存在 还需结 合其他资 料验证。 (4)岩心露头 资料能 提供直观 、可靠的裂缝资 料，综合 各种测井 资料能 对裂 缝进行准确识 别，但岩 心及测井 资料控 制点有 限，充分 利用岩 心及测 井资料 对可覆盖全区的 地震资 料进行刻 划，再 利用地震 资料预 测裂缝 有利区带 ，是预测 裂缝 分布有效 方法。 33 参考文献 [1] 何雨丹,魏春光.裂缝型油气藏勘探评价面临的挑战及发展方向.地球物理 学进展,2007,22(2):537-543. [2] 王香增,王永平. 油气储层裂缝定量描述及其地质意义[J].地质通报,2008, 27(11):1939-1942. [3] 郑军卫,孙德强,李小燕,等.页岩气勘探开发技术进展[J],2011. [4] 童亨茂.储层裂缝描述与预测研究进展[J].新疆石油学院学报,2004. [5] 周新桂,张林炎,范昆.含油气盆地低渗透储层构造裂缝定量预测方法和实 例[J].天然气地球科学,2007,18(3):328-333. [6] 叶涛,蒋有录,刘华,等.渤南洼陷裂缝成因类型及测井识别方法[J].西安石油 大学学报:自然科学版,2013,28(1):52-60. [7] 张博,袁文芳,曹少芳,等. 库车坳陷大北地区砂岩储层裂缝主控因素的模糊 评判[J].天然气地球科学,2011,22(2):250-253. 冯乔,尹成明,等. 柴达木盆地红沟子构造裂缝控制因素与定量模 [8] 张小莉, 拟[J].西北大学学报:自然科学版,2009,39(3):497-500. [9] 蒲静,秦启荣.油气储层裂缝预测方法综述[J].特种油气藏,2008,15(3):9-13. [10] 张博,袁文芳,张亚光,等. 常规测井在致密砂岩裂缝识别中的应用[J].吐哈 油气,2012,17(2):123-126. [11] 邓瑞,郭海敏,戴家才,等.裂缝性储层的常规测井识别方法[J].勘探地球物理 进展,2007. [12] 张敏,李建明,朱望明.储层裂缝的观测内容和探测方法[J].断块油气田,2009. [13] 刘振峰,曲寿利,孙建国,等.地震裂缝预测技术研究进展[J].石油物探,2012. [14] Cramping S. Effective an isotropic elastic constants for wave propagation thro ugh cracked solids[J]. Geophysical Journal International,1984,76(1):135-145. [15] Gray D,Head K. Fracture detection in Henderson field:A3-DAVAZ case histo ry[J].The Leading Edge,2000,19(11):1214-1221. [16] 杨勤勇,赵群,等.纵波方位各向异性及其在裂缝检测中的应用[J].2006. [17] 甘其刚,高志平.宽方位AVA裂缝检测技术应用研究[J].天然气工业,2005. [18] 杨晓,王真理,喻岳钰.裂缝型储层地震检测方法综述[J].2010. 34 [19] 魏周拓,范宜仁,陈雪莲. 横波各向异性在裂缝和应力分析中的应用[J].地球 物理学进展,2012,27(1):217-224. [20] 张明,姚逢昌,等.多分量地震裂缝预测技术进展[J].天然气地球科学,2007. [21] Vasconcelos I,Grechka V. Seismic characterization of multiple fracture sets at Rulison Field,Colorado[J].Geophysics,2007,72(2):B19-B30. [22] Moldoveanu Nick Gaiser James. Muticomponent technology: the players, problems,applications,and trends[J].The Leading Edge,2001,20(9):974-977. [23] 赵波,王赟,芦俊.多分量地震勘探技术新进展及关键问题探讨[J].石油地球 物理勘探,2012,47(3):506-17. [24] 王世瑞,彭苏萍,勾精为,等.应用多波多分量技术预测轮南地区中生界储集 体[J].石油勘探与开发,2003,30(2):61-63. 35 致 谢 此论文是 在我的指 导 老师程 铭老师的 亲切关怀 和悉心 指导下 完成 的(他严 肃 的科学态度， 严谨的 治学精神 ，精益求 精的工作 作风， 深深地 感染和 激励着 我(从 课题的选择 到项目的 最终完 成，程 老师 都始终 给予 我细 心的指导和不懈 的支持 ， 使我理解了 很多以 前都没 有弄懂 的知 识( 这段时间 以来，程 铭老师不仅 在学业 上 给我以精心指 导，同 时还 在思想 、生活上 给我以无 微不至 的关怀 ，在此 谨向程老 师 致以诚挚的谢 意和崇高 的敬意。 在此，还要感 谢在大 学四年 中所有教 导过我 的老师， 感谢他们 所付出 的心 血和劳动(正是 由于你们 的帮助 和支持， 我才能 克服一个 个的困 难和疑 惑，我在 此 向你们表示由 衷的 感谢～ 36