储集层中构造裂缝及其研究方法

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　　目前世界一半以上的石油天然气产自天然裂缝性油气藏。21世纪裂缝性油气藏将是油气增储上产的主要领域之一。在我国，裂缝性油气藏分布也非常广，在我国油气生产中占有非常重要的地位。然而，裂缝性油气藏由于孔隙度低，非均质性强且裂缝分布复杂，与孔隙性油气藏有本质的区别，使得裂缝性油气藏的开发成为当今世界石油界公认的难题。随着对裂缝性油气藏研究的不断深入，对裂缝性油气藏的认识也越来越深入，积累的经验也越来越丰富。裂缝性油气藏开发的关键问题是天然裂缝的研究和处理。对裂缝的几何、地质参数分布及渗流特征进行较全面而准确的了解，是有效开发裂缝性油气藏的基础。

　　什么是裂缝？根据不同的观点能给出各种定义，但从严格的地质力学的观点看，裂缝是失去结合力的表面。天然裂缝的产生归因于各种地质因素如：

　　(1)形成褶皱和断层时的地壳变动；

　　(2)覆盖层的深度侵蚀，将通过各个薄弱面形成一个差异应力；

　　(3)当岩石属于页岩或泥质砂岩时，由于失水而引起的岩石体积收缩；

　　(4)火成岩在温度变化时体积的收缩。

　　裂缝的分类方法很多，基点不同，结果形式也不同。

　　(1)根据应力方向和裂缝扩展形式，可将裂缝划分为三种基本类型：扩张裂缝、剪裂缝、拉张裂缝。

　　(2)按地质力学的观点，天然裂缝分为两大类：构造裂缝与非构造裂缝。构造裂缝又可细分为区域构造裂缝和局域构造裂缝。非构造裂缝中，将干燥失水收缩、脱水、热收缩、矿物相变等形成的裂缝归为原生裂缝；由于风化、剥蚀、岩熔等表面作用产生的裂缝称为次生裂缝。

(3)按水动力学观点，裂缝开度既能反映裂缝的导流性质，也能间接反应裂缝规模，所以在油藏工程中是依据裂缝开度来划分裂缝级别的。大裂缝：开度>100μm；小裂缝：开度50～100μm；微裂缝：开度10～50μm；毛细裂缝：开度<10μm。
　　(4)基于地质准则的裂缝分类：一个油藏地质史是直接与破裂过程有关的。因为在裂缝的形成过程中构造作用和地质环境(岩性)起了主要作用，所以任何一种裂缝分类必须考虑到这些准则。它们又可分为如下几种。

　　①与褶皱相联系的裂缝。

　　a.纵向裂缝：沿着褶皱轴。

　　b.横向裂缝：垂直于褶皱轴。

　　c.对角裂缝：与褶皱轴有关。

　　②与应力状态有关的裂缝。

　　a.共轭裂缝。

　　b.非共轭(正交的)裂缝。

　　③与地层有关的裂缝。裂缝的大小和密度的变化取决于其所在层的岩性和厚度。根据获得的结果把裂缝划分为两类。

　　a.一级裂缝，指切穿若干层岩石的裂缝。

　　b.二级裂缝，指局限于一层岩石里的裂缝。

　　裂缝分类与描述的研究建立了天然裂缝的基本形态、宏观地质特征、流动特点等的直观认识和基本概念。生产中，描述裂缝的主要参数包括裂缝孔隙度、裂缝宽度与长度、裂缝密度、裂缝面倾角和方向、裂缝间距等。一般讨论裂缝的各种特征，诸如大小、方向和种类等，在空间的变化是如此的不规则和复杂，以致描述这样的一个油藏要比常规的油藏困难得多。因此，对裂缝油藏的研究必须遵循特殊的方式，从考虑单一裂缝的局部基本特征开始，以后再继续考察多裂缝系统。在各组裂缝中间建立关系时，使用对比、确定趋势和参数外推等方法，在油藏范围上考察局部的相互关系。单一裂缝参数指的是裂缝固有的特征，诸如裂缝的张开度(宽度)、长度和形态等。如果单一裂缝是与油藏的环境有关，将得出另一种基本特征即裂缝的方向。多重裂缝参数是指裂缝的排列(几何状态)，它将进一步导出称为基质岩块的体积单元。裂缝的数目以及它们的方向直接与裂缝的分布和密度有关。当裂缝密度与岩性有关时，可以得到一个称为裂缝强度的参数。

　　目前油藏地应力与裂缝系统定量描述技术的研究已取得较大进展。这些方法按其功能大致可分为三类：静态测试、力学模拟和动态分析。

　　⑴静态测试方法。譬如：露头观测、岩心分析、古地磁测试、声发射微地震、测井解释等。该类方法可直接获得裂缝的宽度、缝高、倾角、走向等几何特征，也可观测到裂缝面的粗糙度、充填性、受剪类型等裂缝性质。但是，由于井的限制、穿透度的限制和工程施工的影响，这类方法只能给出油藏表层介质应力及裂缝的统计分布特征。

　　⑵力学模型法。该方法基本原理是建立岩体的力学模型，拟合构造应力场，并应用岩石破裂准则定量预测裂缝分布。此类方法主要包括有限单元法(弹–粘–塑性模型)、板壳模型法等。

　　⑶动态分析法。主要包括干扰试井分析、示踪剂检测分析、开采动态数据分析等方法。此类方法常利用现代数学统计、神经网络、聚类分析、模糊数学等，研究生产数据并勾画水动力学意义上的井间连通性。

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