储层地质与构造地质第四章裂缝

第五章储层裂缝裂缝是油气储层特别是裂缝性储层的重要储集空间，更是良好的渗流通道。

世界上许多大型、特大型油气田的储集层即为裂缝性储层。

作为一种特殊的孔隙类型，裂缝的分布及其孔渗特征具有其独有的复杂性，它不象正常孔隙那样通过沉积相、成岩作用及岩心分析能够较为容易地预测和评价。

由于裂缝的存在对油气储层的勘探和开发会导致很大的影响，因而对油气储层中裂缝的研究就显得十分重要。

本章主要介绍裂缝系统的成因、裂缝的基本参数、孔渗性以及裂缝的探测和预测方法。

第一节裂缝的成因类型及分布规律所谓裂缝，是指岩石发生破裂作用而形成的不连续面。

显然，裂缝是岩石受力而发生破裂作用的结果。

本节分别从力学和地质方面简要介绍裂缝的成因分类及分布规律。

一、裂缝的力学成因类型在地质条件下，岩石处于上覆地层压力、构造应力、围岩压力及流体(孔隙)压力等作用力构成的复杂应力状态中。

在三维空间中，应力状态可用三个相互正交的法向变量(即主应力)来表示，以分量σ1、σ2、和σ3别代表最大主应力、中间主应力和最小主应力(图5-1)。

在实验室破裂试验中，可以观察到与三个主应力方向密切相关的三种裂缝类型，即剪裂缝、张裂缝(包括扩张裂缝和拉张裂缝)及张剪缝。

岩石中所有裂缝必然与这些基本类型中的一类相符合。

图5-1 实验室破裂实验中三个主应力方向及潜在破裂面的示意图图中A示扩张裂缝，B、C表示剪裂缝1.剪裂缝剪裂缝是由剪切应力作用形成的。

剪裂缝方向与最大主应力(σ1)方向以某一锐角相交(一般为30°)，而与最小主应力方向(σ3)以某一钝角相交。

在任何的实验室破裂实验中，都可以发育两个方向的剪切应力(两者一般相交60°)，它们分别位于最大主应力两侧并以锐角相交(图5-1)。

当剪切应力超过某一临界值时，便产生了剪切破裂，形成剪裂缝。

根据库伦破裂准则，临界剪应力与材料本身的粘结强度(τo)及作用于该剪切平面的正应力(σn)和材料的内摩擦系数(μ)有关，即，τ临界＝τo＋μσn剪裂缝的破裂面与σ1－σ2面呈锐角相交，裂缝两侧岩层的位移方向与破裂面平行，而且裂缝面上具有“擦痕”等特征。

低渗透砂岩油气储层裂缝及其渗流特征3曾联波(石油大学油气成藏机理教育部重点实验室北京　102249)摘　要　综合分析了不同地区低渗透砂岩油气储层裂缝的发育规律、渗流特征及其控制因素,发现低渗透砂岩储层裂缝以高角度构造裂缝为主,裂缝的间距一般呈对数正态函数分布,并与岩层厚度呈正线性相关关系。

裂缝的发育受岩性、岩层厚度、沉积微相、构造和应力等因素控制。

裂缝渗透性受现应力场的影响,通常与现应力场最大主应力方向近平行裂缝的渗透性最好,但其它方向裂缝的渗流作用不容忽视。

裂缝提高了低渗透砂岩储层的可动油饱和度,同时又影响井网部署和注水开发效果。

关键词　裂缝　发育规律　渗流特征　低渗透砂岩储层中图分类号:TE122 文献标识码:A 文章编号:0563-5020(2004)01-0011-07低渗透砂岩储层一般是指空气渗透率<50×10-3μm 2的含油气砂岩储层(李道品,1997)。

由于其岩石致密,脆性大,在成岩过程和后期构造变动中,在非构造作用力和构造作用力影响下可产生各种微断裂和裂隙(本文统称为裂缝),成为裂缝性低渗透砂岩储层。

在低渗透砂岩储层中,裂缝所起的储集作用较小,裂缝的孔隙度通常<0.5%。

裂缝主要是提高储层的渗透率或造成储层渗透率强烈的非均质性,裂缝的渗透率通常比基质渗透率高1～2个数量级。

因此,研究低渗透砂岩储层裂缝及其渗流特征,对提高这类油气田的开发水平,改善开发效果,提高采收率具有十分重要的意义。

1　裂缝发育规律(1)裂缝间距及其与层厚关系通过不同构造类型露头区和岩心研究,低渗透砂岩储层裂缝的间距常服从对数正态函数分布。

从准噶尔盆地火烧山油田及其附近相似露头区上二叠统平地泉组垂直同一组系裂缝走向的间距测量表明,无论是在全区范围内对所有裂缝进行测量统计,还是在与岩心直径相同的10cm 直径圆的小范围内对裂缝进行测量统计,裂缝间距都服从对数正态函数分布规律,只是10cm 直径圆内的裂缝平均间距小一个数量级(图1)。

第四章储层孔隙结构储集岩的孔隙结构是指岩石所具有的孔隙和喉道的几何形状、大小、分布及其相互连通关系。

孔隙结构属于油气储层的微观研究范畴，而油气储层的孔隙度、渗透率和流体饱和度则属于宏观统计的范畴。

研究孔隙结构，深入揭示油气储层的内部结构，对油气田勘探和开发有着重要的意义。

第一节储集岩的孔隙和喉道类型储集岩的基本储集空间可划分为孔隙(广义的孔隙，包括孔隙、裂缝和溶洞)和喉道。

一般地，可以将岩石颗粒包围着的较大空间称为孔隙，而仅仅在二个颗粒间连通的狭窄部分称为喉道，或者说，两个较大孔隙空间之间的连通部分称为喉道。

孔隙是流体赋存于岩石中的基本储集空间，而喉道则是控制流体在岩石中渗流的重要的通道。

流体在自然界复杂的孔隙系统中流动时，都要经历一系列交替着的孔隙和喉道。

无论是油气在二次运移过程中油气驱替孔隙介质所充满的水时，还是在开采过程中油气从孔隙介质中被驱替出来时，都受流动通道中最小的断面(即喉道直径)所控制。

显然，喉道的大小和分布以及它们的几何形状是影响储集岩渗流特征的主要因素。

一、碎屑岩的孔隙和喉道类型1.碎屑岩的孔隙类型关于孔隙类型的划分，前人从不同角度曾提出了许多方案。

归纳起来，大体有以下三种：按孔隙成因的分类：将孔隙分为原生、次生及混合成因三大类。

每一类型又进一步细分为若干次一级类型。

这是目前国内外比较流行的一种分类方案，如V.Schmidt(1979)的分类。

按孔隙大小的分类：将孔隙分为超毛细管孔隙(孔隙直径大于500μm，裂缝宽度大于250μm)、毛细管孔隙(孔隙直径500～0.2μm，裂缝宽度250～0.1μm)和微毛细管孔隙(孔隙直径小于0.2μm，裂缝宽度小于0.1μm)。

这种分类着重强调孔隙大小对渗流作用的物理意义。

按孔隙成因和孔隙几何形状的分类：将孔隙分为粒间孔隙、溶蚀孔隙、微孔隙及裂缝孔隙四种类型(Pittman,1979)。

显然，其中微孔隙是按孔隙大小来划分的(Pittman定义的微孔隙直径小于0.5μm)，其他则是从成因的角度。

《储层地质学》期末复习题第一章绪论一、名词解释1、储集岩2、储层3、储层地质学第二章储层的基本特征一、名词解释1、孔隙度2、有效孔隙度3、流动孔隙度4、绝对渗透率5、相渗透率6、相对渗透率7、原始含油饱和度8、残余油饱和度9、达西定律二、简答题1、简述孔隙度的影响因素。

2、简述渗透率的影响因素。

3、简述孔隙度与渗透率的关系第三章储层的分布特征一、简答题1、简述储层的岩性分类？2、简述碎屑岩储层岩石类型？3、简述碳酸盐岩储层岩石类型？4、简述火山碎屑岩储层岩石类型？5、风化壳储层的结构6、泥质岩储层的形成条件二、论述题1、简述我国中、新生代含油气湖盆中的主要储集砂体成因类型及主要特征。

（要点：重点针对河流相、三角洲、扇三角洲、滩坝、浊积岩等砂体分析其平面及剖面展布特征）第四章储层孔隙成岩演化及其模型一、名词解释1、成岩作用2、同生成岩阶段3、表生成岩阶段二、简答题1、次生孔隙形成的原因主要有哪些？2、碳酸盐岩储层成岩作用类型有哪些？3、如何识别次次生孔隙。

三、论述题1、简述成岩阶段划分依据及各成岩阶段标志2、论述碎屑岩储层的主要成岩作用类型及其对储层发育的影响。

3、论述影响储层发育的主要因素有哪些方面。

第五章储层微观孔隙结构一、名词解释1、孔隙结构2、原生孔隙3、次生孔隙4、喉道5、排驱压力二、简答题1、简述砂岩碎屑岩储层的孔隙与喉道类型。

2、简述碳酸盐岩储层的孔隙与喉道类型。

三、论述题试述毛管压力曲线的作用？并分析下列毛管压力曲线所代表的含义第六章储层非均质性一、名词解释1、储层非均质性2、层内非均质性3、层间非均质性4、平面非均质性二、简答题1、请指出储层非均质性的影响因素。

2、如何表征层内非均质性？三、论述题1、论述裘怿楠（1992）关于储层非均质性的分类及其主要研究内容。

2、论述宏观非均质性对油气采收率的影响(要点：分析层内、层间、平面非均质性对油气采收率的影响)第七章储层敏感性一、名词解释1、储层敏感性2、水敏性3、酸敏性4、速敏性二、简答题1、储层损害的原因？2、储层敏感性类型？《储层地质学》期末复习题参考答案第一章绪论一、名词解释1、储集岩：具有孔隙空间并能储渗流体的岩石。

作者简介:季玉新,高级工程师,1967年生;1988年毕业于青岛海洋大学海洋石油物探专业;长期从事物探方法研究及软件开发工作,发表过多篇学术论文。

地址:(100083)北京市学院路31号。

电话:(010)82312643。

E 2mail :jiyx @裂缝储层预测技术及应用季玉新(中国石化石油勘探开发研究院处理解释中心) 季玉新.裂缝储层预测技术及应用.天然气工业,2007,27(增刊A ):4202423. 摘　要　裂缝性油气藏有着巨大的勘探潜力,在实际生产中发现了不少裂缝性的油气藏,且都有高产井发现。

裂缝性储层,各向异性复杂,勘探开发难度大。

为此,在研究和开发这些先进的裂缝预测技术的基础上,选择了两个典型裂缝性油藏为研究区,根据研究区的裂缝储层的特点,选择了不同的技术,预测了目的层的裂缝方位和分布密度,圈出了目标储层的最有利区域,取得了较好的效果,为将来裂缝性储层的勘探工作提供了可以借鉴的技术应用思路,将会带来重大的经济和社会效益。

主题词　裂缝方位　构造应力　方位角　地震勘探　反演一、裂缝储层的特点及技术思路 地壳中所有大小不同的断裂,可以广义地归结到裂缝的概念,包括伴有岩层位移的宏观裂缝,如巨大的断裂,逆掩断层和小型断裂(一般正断层和逆断层),以及地层没有明显位移的岩石小裂缝(微裂缝)。

地层中裂缝发育与否的信息,无非从岩石力学特征、应力应变特征、地震测井等观测数据中表现出来,根据目前的技术现状和目标区的储层裂缝特征,利用综合裂缝储层预测技术来进行裂缝储层的预测才能取得良好的效果。

新老探区往往首先具有大量翔实而准确的构造信息资料,从地质力学的角度入手,研究地质构造运动过程和对裂缝形成的作用,对于油田在裂缝性油藏尤其是构造裂缝为主的油区来说,这将是最快速、直接和有效的技术。

然后,从含有丰富地下地质信息的地震资料研究入手,在进行岩石物理特征分析和正演模拟的基础上,结合地震属性的优势,得到裂缝储层的地震属性特征,用高质量地震资料做好多方位角地震信息处理,用研究的多方位地震定量计算目的层的裂缝方位和分布密度,圈出目标储层的最有利区域。

储层天然裂缝与压裂裂缝关系分析李玉喜 肖淑梅(大庆石油学院经管系) (大庆职工大学)　 摘要　方法　运用构造物理分析方法,论述了储层中天然裂缝与压裂裂缝之间的关系。

目的　确定天然裂缝对人工压裂裂缝的影响。

结果　储层中不同天然裂缝组合及其与最大主应力间的相对方位,决定了压裂裂缝的方位和裂缝宽度等空间分布规律。

结论　天然裂缝在压裂时活动与否,主要取决于地应力差、岩石和天然裂缝的抗张强度及裂缝与最大主应力方向间的夹角等因素;在压裂造缝时要充分考虑现今应力场特征、岩石和天然裂缝的力学特征及其组合规律。

主题词　低渗透储集层 天然裂缝 压裂裂缝 抗张强度 地应力 分析引 言人工压裂造缝是提高低渗透油田产油率的重要手段之一。

在储层为均质体时,压裂裂缝的方向、形态受现今地应力场的特征控制[1]。

当储层有天然裂缝存在时,天然裂缝的抗张强度很低或为零,使得岩石的均一性受到破坏,这必然影响到压裂裂缝的产出特征。

本文在对裂缝性岩石压裂时一般破裂规律分析的基础上,阐述了储层中不同天然裂缝组合对压裂裂缝特征的影响。

裂缝性岩石压裂时一般破裂规律分析当岩石为均质体时(无限大平板),在与井壁平行(a=r,θ=0时)的最大主应力方向上,破裂压力与局部地应力、孔隙液压、岩石抗张强度等参数间的关系式为[1,2]:P f=3σ3-σ1-P p+S R(1)其中　a———井孔半径,m;P f———破裂压力,M Pa;P p———油层孔隙压力,M Pa;r———距井孔中心距离,m;S R———岩石抗张强度,M Pa;θ———任意径向方向与最大主应力间夹角;　σ1、σ3———最大、最小主应力,M Pa。

在距井孔中心距离大于10a时,应力基本恢复为原地应力值[3]。

即井孔周围的应力异常只存在于井孔周围几米范围之内。

若远离井孔,在不考虑压裂液渗流所引起的应力改变且岩石为均质体时,则压裂裂缝延伸时主要受原地应力状态和地层的抗拉强度控制,并沿最大主应力方向延伸。

C 储层厚度与有效厚度答：储层厚度为单纯的储集层的厚度，其内可储集油气，也可储集水；而有效厚度为油气层的纯厚度，具有可动油，并在现有技术条件下可开采出来C 储层静态模型与预测模型答：储层静态模型为对某一具体油田（或开发区）一个或一套储层，将其储层特征在三维空间的变化和分布如实地加以描述而建立的地质模型。

预测模型为比静态模型精度更高的储层地质模型（给出井间数十米甚至数米的预测值）C储层静态模型与概念模型答：储层静态模型为对某一具体油田（或开发区）一个或一套储层，将其储层特征在三维空间的变化和分布如实地加以描述而建立的地质模型；储层概念模型为针对某一种沉积类型或成因类型的储层，把它有代表性的特征抽象出来，加以典型化和概念化，建立一种对这类储层在研究地区内具有普遍代表意义的储层地质模型。

C储层确定性建模与随机建模答：储层确定性建模对井间未知区给出确定性的预测结果，而随机建模则应用随机模拟方法，对井间未知区给出多种等可能的预测结果。

C储层和储层非均质答案：储层：能够储集流体并能使其在一定压差下渗流的岩石（层）。

储层非均质：储层分布及内部各种属性在三维空间上的不均一变化。

D地质储量与可采储量答：地质储量是指在地层原始条件下，具有产油（气）能力的储集层中石油和天然气的总量。

可采储量是指在现代工艺技术和经济条件下，能从储油层中采出的那一部分油（气）量。

D地层对比标志层与沉积旋回答：地层剖面上岩性特征突出、容易识别、分布稳定且厚度变化不大的岩层，为某一特定时间在一定范围内形成的特殊沉积。

沉积旋回是指纵向剖面上一套地层按一定顺序有规律的交替重复。

在沉积剖面上岩性有规律的变化（颜色、岩性、结构、构造等）称沉积旋回D地层孔隙流体压力与异常地层压力答案：地层孔隙流体压力：指作用于岩层孔隙内流体上的压力，又称地层压力。

异常地层压力: 偏离静水柱压力的地层孔隙流体压力。

F分层系数与砂岩密度答：分层系数为研究层内的砂层层数；砂岩密度为砂岩与总底层厚度的比值G隔层与夹层答：隔层为具有一定厚度、横向上连续较稳定的非渗透层，垂向上隔离上下两个砂体；而夹层为砂体内部的、横向上不稳定分布的、较薄的非渗透层。

2009年11月第16卷第6期断块油气田1研究内容1.1裂缝系统的成因研究裂缝系统的成因可对裂缝几何形态和分布的可预测性有所了解。

对于裂缝，通常以力学成因和地质成因来分类［1］。

1）力学成因分类。

在实验室的挤压、扩张和拉张试验中，可以观察到与3个主应力以一致和可预测的角度相交所形成的3种裂缝类型：剪裂缝、张裂缝和张剪缝，所有裂缝必然与这些基本类型中的一类相符合。

2）地质成因分类。

裂缝的形成受到各种地质作用的控制，如局部构造、区域应力、成岩收缩、卸载、风化等。

主要裂缝类型有构造裂缝、区域裂缝、收缩裂缝、卸载裂缝、风化裂缝、层理缝等。

另外，还有次火山岩中的隐爆裂缝、岩溶体系中的岩溶裂缝等。

1.2影响油藏动态的裂缝性质阐述岩石-裂缝系统的岩石物理性质，将为预测因基质和裂缝系统特征的横向变化或因环境条件（深度、孔隙压力的衰减、流动方向等）的改变而引起的不同深度，构造位置上储集层响应的变化提供依据。

这包括确定裂缝系统的物理形态和分布及估计与裂缝系统特征有关的储集性质（孔隙度和渗透率等）［2］。

1）裂缝形态。

天然破裂面的形态有4种基本类型：开启裂缝、变形裂缝（包括被断层泥充填的裂缝和具擦痕面的裂缝）、被矿物充填的裂缝、孔洞裂缝。

2）裂缝宽度和渗透率。

天然裂缝系统对储集层性质及产能定量评价有重要的影响。

地下裂缝宽度和渗透率的确定是了解裂缝对油层动态的影响所必须的地质参数。

3）裂缝间距。

同裂缝宽度一样，裂缝间距是预测储集层裂缝孔隙度和裂缝渗透率的又一个重要参数［3］。

1.3裂缝与基质孔隙度的联系裂缝在油气生产及储存上起重要作用的任何储集层必须看成是双孔隙度系统，一个系统在基质中，另一个在裂缝中。

如果由于2种孔隙度之间存在不利的相互影响而使储集层分析不能识别出衰竭开采的最大产储层裂缝的研究内容及方法范晓丽苏培东闫丰明（西南石油大学资源与环境学院，四川成都610500）摘要储层中裂缝既是储油空间，又是油气运移的主要通道，因此储层裂缝的研究显得尤为重要。

第四章圈闭和油气藏(Chapter4 trap and hydrocarbon reservoir)学时：8 学时基本内容：① 圈闭和油气藏的分类及基本要素。

② 各类圈闭和油气藏的形成条件、类型及特征。

教学重点与难点：各类圈闭和油气藏的形成条件、类型及特征。

教学内容提要：第一节圈闭和油气藏概述一、圈闭的概念和发展油气圈闭：油、气、水流体，在其力场强度的作用下，油气将由高势区向各自的低势区流动，这种储集层中被高油或气势面、非渗透性遮挡单独或联合封闭而形成的油或气的低势区，称为油气圈闭。

二、圈闭和油气藏的分类按成因可将圈闭分为：构造、岩性、地层、水动力和复合圈闭五大类。

圈闭成因分类系统表大类构造圈闭岩性圈闭地层圈闭水动力圈闭复合圈闭亚类1．背斜圈闭1．透镜体型1．地层超覆圈闭1．构造鼻和阶地型水动力圈闭1．构造-地层复合圈闭2．断层圈闭2．上倾尖灭型2．不整合圈闭2．单斜型水动力圈闭2．水动力-构造复合圈闭3．裂缝性背斜圈闭3．礁型圈闭3．古潜山圈闭3．纯水动力圈闭3．地层-水动力复合圈闭4．刺穿圈闭4．沥青封闭圈闭4．构造-地层-水动力复合圈闭三、圈闭和油气藏的度量（本节重点）（一）圈闭的度量1．闭合度（高）和闭合面积的确定闭合度：是指圈闭顶点到溢出点的等势面垂直的最大高度。

溢出点：是指圈闭容纳油气的最大限度的位置。

闭合点：从另一角度来描述溢出点的特征，意即闭合的最低点，低于该点位置，圈闭就不存在了（不闭合），或超出圈闭的范围。

2．有效孔隙度和储集层有效厚度的确定（二）油气藏的度量1．油气藏的概念油气藏：是相当数量的油气在单一圈闭中的聚集，在一个油气藏内具有统一的压力系统和统一的油、气、水界面，是地壳中最基本的油气聚集单元。

2．油气藏内油、气、水的分布3．度量参数对于油气藏来讲，其大小通常是用储量来表示的，主要用到以下几个参数和术语。

（1）油气藏高度和油气柱高度油气藏高度：是指油气藏顶（闭合高和储层顶面交点）到油气水界面的最大高差。

海拉尔盆地布达特群潜山储层裂缝特征海拉尔盆地潜山油藏含油层位是侏罗系布达特群浅变质岩石地层，通过岩心观察、分析试验等对潜山储层的裂缝发育特征进行了研究。

岩心、薄片、压汞等资料分析，苏德尔特潜山油藏储集空间是由裂缝、溶洞、孔隙共同构成的孔洞－裂缝系统，构造作用和溶蚀作用等次生成因形成的裂缝、溶洞是流体最有效的储渗系统，原生基质孔隙次之。

①裂缝特征裂缝是岩石经受外力作用发生破裂形成的节理。

裂缝是苏德尔特潜山油藏最主要的储渗空间，裂缝的发育密度、产状、开启程度、充填状况直接影响储层物性、含油性，通过取心井岩心描述了潜山油藏裂缝特征。

A 、裂缝密度裂缝密度是通过各种相对的比值说明岩石破裂的程度，裂缝密度的表达方式通常用体密度、面密度和线密度来表示，在实际应用中，裂缝体密度、面密度测量起来较为繁琐，因而线性裂缝密度应用更为广泛。

线性裂缝密度也称裂缝率、裂缝频率或线性频率，它是指与一直线（如岩心轴向）相交的裂缝数目n 和此直线长度的比值： B fd L n L式中：fd L －线性裂缝密度（m-1）；n －裂缝的数目（a ）；L B －直线长度（m ）。

岩心统计，布达特群潜山全区储层裂缝发育丰富，观察岩心788.37m ，裂缝线密度在2.88条/m ～35条/m 之间，从分布频率看，裂缝线密度主要在5～15条/m 之间，各井裂缝发育程度差异较大。

裂缝发育程度与取芯的井段、构造位置、断层作用等有关。

虽然经历相同构造应力场作用裂缝发育程度也存在较大差异，长期继承性活动断层附近、古构造隆起高部位强应变区裂缝密度大，岩石脆性越强裂缝越发育。

岩心统计结果表明，随着泥质、凝灰质含量的降低，钙质含量的增加，裂缝发育程度增强；砂岩中，随着泥质、凝灰质含量的减少，构造缝密度呈增加趋势；凝灰岩中，碳酸盐化程度增加使构造缝密度呈增加趋势；泥质岩中，随着粉砂质、碳质和钙质含量的增加，构造缝密度呈增加趋势。

其中，安山质火岩角砾岩平均裂缝密度最大，为13.2条/m；其次是不等粒长石岩屑砂岩，平均裂缝密度为11.8条/m；再次是安山质晶屑岩屑凝灰岩，平均裂缝密度为9.03条/m；泥岩裂缝发育相对较差，平均密度为8.3条/m。