2. 油气钻完井技术国家工程研究中心 欠平衡/气体钻井实验室,成都 610500;
3. 中国石化西南油气分公司,成都 610041
2. Underbalanced/Gas Drilling Laboratory, National Engineering Research Center of Oil & Gas Drilling and Completion Technology, Chengdu 610500, China;
3. Southwest Oil & Gas Branch, Sinopec, Chengdu 610041, China
近年来,随着X2井、X851井等高产天然气井的发现,新场地区须二段致密砂岩气藏成为四川盆地致密气的代表之一。然而,该储层埋藏深,原生孔隙少,孔隙度小于5%,原地渗透率小于0.1 mD,非均质性强,给气藏开发带来了诸多挑战[1-2]。裂缝的存在可以明显提升储层渗透率,为流体提供渗流通道、油气分子提供赋存空间,提高储层储集能力,裂缝发育与否成为制约致密砂岩储层获得高产或稳产的关键因素[3-4]。
针对储层构造裂缝预测的研究由来已久,形成了众多的研究方法。以往通过露头踏勘、岩心观测、薄片鉴定和成像测井等方式,对构造裂缝的类型、发育特征、形成期次和主控因素等取得了基本认识[5-6]。任浩林等[7]采用古应力场有限元数值模拟方法预测了剪裂缝分布特征,同时运用构造曲率法中的三点法对研究区张裂缝发育情况进行预测,并综合数值模拟结果与曲率计算数据对目的层的裂缝发育强度进行了综合预测研究,预测结果为研究区气藏开发选区提供了数据支撑。刘俊州等[8]基于储层多尺度裂缝地震预测法,根据不同尺度裂缝的不同地震响应特征分别采用叠前与叠后属性对新场地区须家河组储层裂缝进行了预测。董敏等[9]采用古构造应力场数值模拟结合钻井裂缝实测数据与裂缝形成原理,预测了储层裂缝的发育特征,为后续勘探开发提供了地质依据。熊天鹤等[10]从新场地区构造特征及构造演化入手,基于3Dmove构造模拟软件对储层裂缝分布规律进行了预测,为后期研究区开发方案的制定及开发井网部署提供了借鉴依据。
上述学者采用了构造曲率法、地震预测法和构造应力场数值模拟等方法对裂缝进行了预测研究,针对新场地区须二段储层裂缝的预测也开展了相关研究,明确了须家河组须二段天然裂缝发育,裂缝发育受断层、构造、沉积等因素控制。然而,针对新场地区须二段构造裂缝在主控因素影响下的裂缝分布规律准确预测和裂缝的系统研究较缺乏,制约了须二段气藏的高效开发。鉴于此,为实现研究区须二段构造裂缝特征及分布规律的准确预测,根据成像测井资料和以往研究基础,明确构造裂缝的类型、相关特征和形成时期。基于构造裂缝发育的主控因素,构建岩相约束下更为精细的储层非均质岩石力学模型,采用有限元数值模拟方法,开展研究区裂缝发育时期的构造应力场数值模拟,并结合弹性应变能和岩石破裂准则进行构造裂缝分布定量预测,以期为研究区气藏的高效勘探和有效开发提供参考。
1 地质概况新场构造带是四川盆地西部坳陷区的一部分,形成于晚三叠世以来的陆相沉积环境,该区可以根据龙门山的展布情况细分为南段、中段和北段。中段进一步划分为多个构造带和凹陷,包括龙门山前构造带、知新场构造带、新场构造带、梓潼凹陷、成都凹陷和中江斜坡[11]。研究区位于龙门山前构造带与川中隆起带间的新场构造带中部(图 1a,1b),构造变形复杂,该区断裂、褶皱发育,整体为多个局部高点构成的NNE向不对称宽缓鼻状复式背斜[10]。南靠成都凹陷,北邻梓潼凹陷,东侧伴生大量逆断层,主要为晚期近SN向断层和早期近EW向断层[12]。研究区自晚三叠世受北侧秦岭构造带和西侧龙门山构造带影响,再经历印支、燕山与喜山等构造运动演化形成了古今复合大型隆起带[13]。
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下载原图 图 1 川西坳陷构造位置图(a)、新场地区三叠系须二段顶面构造图(b)及岩性地层综合柱状图(c)(据文献[10-11]修改) Fig. 1 Structural location map (a), structural map of the top surface of the second member of Triassic Xujiahe Formation in Xinchang area (b) and stratigraphic column of Triassic (c) of western Sichuan Depression |
川西坳陷新场须家河组自上而下发育多个沉积(图 1c),新场须二段地层埋藏较深,平均深度为4.9 km,以三角洲前缘相沉积为主,沉积厚度大,平均厚度为580~600 m[14]。须二段岩性主要由砂岩、泥岩和含砾砂岩组成,其中灰色砂岩与灰黑色泥岩及泥质粉砂岩呈互层状,上部区域具有平行层理特征,岩心中可见大量水平裂缝[15]。以往研究显示,在这些岩石类型中,岩屑砂岩是主要的岩石类型,占据了大部分样品,而岩屑石英砂岩和长石岩屑砂岩也占有一定比例。砂岩的填隙物主要由方解石、白云石和硅质胶结物构成,同时含有少量的伊利石和绿泥石等黏土矿物[12]。从粒度分布来看,须二下亚段的砂岩粒度较细,以中细粒为主,到了须二中亚段,中粗粒砂岩的比例明显增加,表明该区域在沉积时期经历了水动力由弱到强再到减弱的变化,这与砂岩成分成熟度的变化趋势相吻合[16]。
2 构造裂缝特征及形成时期 2.1 裂缝类型与特征新场地区三叠系须二段致密砂岩储层局部裂缝发育频繁且复杂,基于研究区须二段X3、X5和X203等10口已钻井成像测井资料统计分析了裂缝的产状、开度及密度等特征。按裂缝产状要素中的倾角大小裂缝划分为平缝(小于10º)、低角度缝(10º~30º)、斜缝(30º~60º)、高角度缝(60º~80º)和立缝(大于80º)5种类型。在X3井成像测井中,红色线条表示未充填缝,黑线条表示充填缝,X3井须二段共统计裂缝173条,未充填缝77条,充填缝96条,其中充填缝大部分为低角度缝,包含少量斜缝,而未充填缝大部分为高角度缝及立缝(图 2)。研究区须二段已钻井成像测井裂缝统计显示,平缝发育占比约28.71%,低角度缝约占37.76%,2种裂缝走向不具明显优势方位,分布杂乱多变(图 3a,3b);斜缝约占20.06%,主要为NEE和NWW走向(图 3c);立缝和高角度缝发育程度最低,占比分别为0.88% 和12.59%,高角度缝为近EW,NEE和NWW走向(图 3d),立缝主要为NWW走向,近EW向次之(图 3e)。裂缝开度整体较小,但分布范围广,主要为0.12~2.00 mm,最小的小于0.01 mm,最大的大于10.00 mm。裂缝密度也整体偏小,一般小于0.30条/m,主要为0.10~0.20条/m,部分可以达到2.00条/m。
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下载原图 图 2 X3井成像测井裂缝特征 Fig. 2 Fracture characteristics of well X3 imaging logging |
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下载原图 图 3 川西新场地区三叠系须二段各类型裂缝走向图 Fig. 3 Trend maps of various types of fractures in the second member of Triassic Xujiahe Formation in Xinchang area, western Sichuan Basin |
新场地区构造活动强烈,根据构造演化、埋藏史,结合对研究区裂缝充填特征和流体包裹体测试的认识[17],并总结以往的研究成果,发现研究区须二段储层构造裂缝经历了印支晚期、燕山期、喜马拉雅早期和喜马拉雅晚期4期构造运动[18-19]。其中,印支晚期的裂缝发育程度较低;燕山期受SN向挤压应力的作用,构造裂缝主要为NW和NE向的共轭剪切缝及SN向张裂缝;喜马拉雅早期受NW向挤压应力的作用,发育断层伴生裂缝和NE、近E—W与NW走向的低角度裂缝;喜马拉雅晚期受强烈的NW—SE向双重挤压应力,形成了大量的高角度构造裂缝及低角度剪切裂缝,其裂缝主要以近E—W和近S—N走向剪切缝为主,部分NW向张裂缝。须二段早期形成的裂缝受后期构造运动和成岩作用影响被方解石或石英充填,有效性较低;喜马拉雅运动时期,随着成岩作用的逐渐减弱,形成的构造裂缝大都为未被充填的有效裂缝。有效裂缝的存在可以明显提升储层渗透率,为流体提供渗流通道、油气分子提供赋存空间。因此,重点研究喜马拉雅时期形成的构造裂缝分布特征,对新场地区后续勘探开发更有意义。
3 基于岩相约束的构造裂缝定量预测构造裂缝的发育与分布受构造应力场的控制,开展裂缝形成时期的应力场研究对裂缝预测十分关键[20]。同时,由于新场地区三叠系须二段储层非均质性较强,建立准确的力学模型是构造应力场数值模拟的关键[21]。针对研究区须二段致密砂岩储层,利用相控建模思路建立岩相约束的力学属性模型,再结合有限元模拟方法、岩石破裂准则与弹性应变能,实现对须二段喜马拉雅时期构造应力场、构造裂缝的数值模拟和定量预测,预测流程如图 4所示。
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下载原图 图 4 基于岩相约束的构造裂缝定量预测流程图 Fig. 4 Flow chart of quantitative prediction of structural fractures based on lithofacies constraints |
新场地区三叠系须二段储层具有很强的非均质性,仅采用地质统计学插值方法获得的区域岩石力学参数分布,忽略了不同岩相中岩石的力学属性差异,所建立的模型难以准确反映实际地质情况。通过引入岩相约束可以进一步考虑储层的非均质性,使模型更加符合实际情况,为构造应力场数值模拟提供准确的力学属性模型,并能够提高构造裂缝的预测精度。
在建立基于岩相约束的力学属性模型过程中,主要是利用了序贯高斯模拟这种方法。序贯高斯模拟是一种基于高斯分布和序贯模拟的随机建模方法,适用于模拟连续变量的空间分布。该方法采用序贯模拟算法,随机遍历模拟区的网格节点,利用已知和已模拟数据计算各节点的条件累积分布函数,并从中随机抽取分位值作为模拟值。针对密度、弹性模量、泊松比、抗压强度和抗拉强度这类连续变量,分岩相类型对所有井上的参数建立频率分布函数,用于控制模型中的属性频率分布;然后以变差函数作为空间相关性分析的约束数据,建立岩石力学参数场模型,确保数据忠于井点数据,进而确保模型的可靠性[22]。
在研究区须二段地震解释成果和井点分层数据建立的研究区构造模型基础上,根据行业标准的砂岩分类方案、研究区岩石矿物组分特征和岩石力学参数特征,将砂岩分为岩屑类砂岩、石英类砂岩和长石类砂岩3种岩相类型,并结合岩心录井资料和常规测井曲线响应特征进行了10井次的单井岩相划分,以此为建模的条件数据。同时利用地震数据计算的变差函数参数作为约束数据[23],得到各个岩相的趋势分布,最终采用序贯高斯模拟的方法建立岩相模型(图 5)。
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下载原图 图 5 川西新场地区三叠系须二段地层三维岩相模型(a)及二维岩相模型(b) Fig. 5 3D lithofacies model (a) and 2D lithofacies model (b) of the second member of Triassic Xujiahe Formation in Xinchang area, western Sichuan Basin |
根据室内岩石力学参数测试结果,分别对砂岩和泥岩的静态弹性模量与测井数据计算得到的动态弹性模量进行拟合(图 6),确定了目的层砂岩和泥岩的动、静弹性模量转换关系式为
| $ \text { 砂岩: } E_{\mathrm{s}}=1.368\;4 E_{\mathrm{d}}-18.322\;9 $ | (1) |
| $ \text { 泥岩: } E_{\mathrm{s}}=0.497\;5 E_{\mathrm{d}}+9.381\;4 $ | (2) |
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下载原图 图 6 砂岩动静态弹性模量转换关系(a)与泥岩动静态弹性模量转换关系(b) Fig. 6 Conversion relationship of dynamic and static elastic modulus of sandstone (a) and mudstone (b) |
式中:Es为静态弹性模量,GPa;Ed为动态弹性模量,GPa。
利用上述转换关系对测井数据计算得到的所有弹性模量进行转换。同时,考虑到同一地层岩石力学参数在三维空间上的非均质展布,故根据岩相类型对研究区须二段各井次的弹性模量、泊松比、抗张强度、内聚力和内摩擦角计算后建立频率分布函数(图 7),用于约束属性模型中的力学参数分布,从而为后续建立三维非均质力学属性模型奠定基础。
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下载原图 图 7 川西新场地区三叠系须二段各类型岩石力学参数频率分布函数 Fig. 7 Frequency distribution function of mechanical parameters for various types of rock of the second member of Triassic Xujiahe Formation in Xinchang area, western Sichuan Basin |
基于不同岩相的岩石力学参数频率分布数据,利用MATLAB进行二次开发,采用序贯高斯模拟方法分别对不同岩相进行参数赋值,进而构建了研究区须二段岩石力学参数模型。考虑到研究区发育各种规模的断层,而断层会对构造应力场数值模拟结果带来影响,因此,需确定断层的岩石力学参数。据油田实践及相关文献[24]中提及,断层带中断层的岩石力学参数与围岩的力学参数有关,一般情况下断层的岩石力学参数取围岩的60%。在岩石力学模型基础上,利用MATLAB编程将断层网格节点提取出来,赋予相应系数的岩石力学参数,得到最终的非均质岩石力学参数模型(图 8)。
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下载原图 图 8 川西新场地区三叠系须二段非均质岩石力学参数模型 Fig. 8 Heterogeneous rock mechanical parameter models of the second member of Triassic Xujiahe Formation in Xinchang area, western Sichuan Basin |
本次研究基于COMSOL有限元模拟软件,将地质模型、力学属性模型和数学模型相结合,通过COMSOL软件内置的固体力学模块对研究区须二段喜马拉雅时期水平最大主应力和水平最小主应力进行反演求解。开展应力场数值模拟时,首先离散网格,通过节点将各单元之间连接起来,然后将描述场函数分散到各单元网格中,利用插值的方式求解节点的位移量,进而求解单元网格的应力和应变值。具体计算方程组可以表示为应力-应变或者位移的形式,采用应力-应变的形式可用矩阵表示[25]
| $ \{\sigma\}=\left\{\begin{array}{llllll} \sigma_x & \sigma_y & \sigma_z & \tau_{x y} & \tau_{y z} & \tau_{z x} \end{array}\right\}^T=[D]\{\varepsilon\} $ | (3) |
| $ \{\varepsilon\}=\left\{\begin{array}{llllll} \varepsilon_x & \varepsilon_y & \varepsilon_z & \nu_{x y} & \nu_{y z} & \nu_{z x} \end{array}\right\}^T $ | (4) |
式中:{σ}为弹性体的应力状态;{ε}为弹性体的应变状态;[D]为弹性系数矩阵;σx,σy,σz均为正应力,MPa;τxy,τyz,τzx均为剪应力,MPa;εx,εy,εz均为正应变分量;νxy,νyz,νzx均为剪应变分量。式(3)中的弹性系数矩阵通过弹性模量和泊松比计算所得,因此进行应力场数值模拟时需获得弹性模量和泊松比的空间分布。
数值计算模型的边界条件主要由水平构造应力、上覆地层压力和自身重力所组成。为了方便施加约束以及减少边界效应对计算的影响,在有限元软件中给目的层几何模型添加了盖层、基底和围岩,将其作为一个完整的地质整体隔离出来,以便在其边界上垂直施加水平构造应力。模型自身重力是由岩石密度和重力加速度计算所得。根据声发射实验结果和共轭剪切缝的走向,确定了喜马拉雅时期水平最大主应力为86.17 MPa,方位为268.34°,水平最小主应力为76.97 MPa,方位为358.34°。因此,结合区域构造运动演化对软件中几何模型自北向南施加压应力为76.97 MPa,自西向东施加压应力为86.17 MPa,上覆地层压力为72.52 MPa,并在模型的东边、南边和底部进行位移约束(图 9)。
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下载原图 图 9 应力场有限元数值模拟边界条件示意图 Fig. 9 Schematic diagram of boundary conditions for finite element numerical simulation of stress field |
数值模拟得到了喜马拉雅时期的构造应力场,但在分析其分布特征前,需要对模拟结果进行验证,故将数值模拟结果中的单井数据与岩石声发射测试结果进行对比(表 1)。对比发现两者误差较小,其中水平最大、最小主应力平均绝对百分比误差分别为6.04% 和5.58%,说明本次数值模拟结果可靠,可进一步对研究区构造应力场分布特征展开分析。
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下载CSV 表 1 川西新场地区三叠系须二段构造应力场模拟与岩石声发射测试对比 Table 1 Comparison of tectonic stress field simulation and rock acoustic emission test of the second member of Triassic Xujiahe Formation in Xinchang area, western Sichuan Basin |
模拟结果显示,喜马拉雅时期须二段地层整体所受应力均为压应力,其中水平最大主应力为41~120 MPa(图 10a),水平最小主应力为30~95 MPa(图 10b)。应力高值主要集中在NE走向背斜两翼、石英类砂岩及断层带附近区域,应力低值主要集中在断层和泥岩区域,说明了构造部位对应力分布具有控制作用。其中,泥岩最大主应力和最小主应力分别为65~75 MPa和50~65 MPa;石英类砂岩最大主应力和最小主应力分别为90~100 MPa和75~85 MPa,是各岩相中应力最大的区域;长石类砂岩最大主应力和最小主应力分别为85~90 MPa和65~75 MPa;岩屑类砂岩最大主应力和最小主应力分别为75~90 MPa和55~70 MPa,说明了岩相对应力分布也具有控制作用。岩屑类砂岩相的应力变化范围相较其他岩相应力变化范围最大,分析认为是研究区须二段岩屑矿物成分复杂且多变,多以沉积岩岩屑和变质岩岩屑为主,部分为火山岩岩屑导致[26]。
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下载原图 图 10 川西新场地区三叠系须二段地应力分布特征 Fig. 10 In-situ stress distribution characteristics of the second member of Triassic Xujiahe Formation in Xinchang area, western Sichuan Basin |
在裂缝发育时期的构造应力作用下,地下岩体会产生破裂形成裂缝。对此提出裂缝表征单元[27]来表示岩层在地应力作用下及岩石破裂后产生裂缝的三维空间分布形态。
岩层在受到外力作用后会产生固体变形,可采用弹性应变能密度对岩层变形时岩体内部积聚的弹性应变能进行表征。根据广义HOOK定律,弹性应变能密度可采用三向主应力表示[28]
| $ \omega=\frac{1}{2 E}\left[\sigma_1^2+\sigma_2^2+\sigma_3^2-2 \mu\left(\sigma_1 \sigma_2+\sigma_2 \sigma_3+\sigma_1 \sigma_3\right)\right] $ | (5) |
式中:ω为应变能密度,J/m3;E为杨氏模量,MPa;σ1,σ2,σ3分别为最大、中间和最小主应力,MPa;μ为泊松比。
根据断裂力学理论和裂缝表面能理论可知,当岩体内部积聚的弹性应变能达到产生单位面积裂缝体表面所需要的能量时,该岩体材料即发生断裂[29-30],可以得到产生裂缝的体密度
| $ D_{\mathrm{vf}}=\frac{S_{\mathrm{f}}}{V}=\frac{\omega_{\mathrm{f}}}{J}=\frac{\omega-\omega_{\mathrm{e}}}{J}=\frac{1}{2 E J}\left[\sigma_1^2+\sigma_2^2+\sigma_3^2-2 \mu\left(\sigma_1 \sigma_2+\sigma_2 \sigma_3+\sigma_1 \sigma_3\right)\right]-\frac{\omega_{\mathrm{e}}}{J} $ | (6) |
式中:Dvf为单元体内裂缝的体密度,m2/m3;V为表征单元体的体积,m3;Sf为新增裂缝表面积,m2;ωf为新增裂缝表面积的应变能密度,J/m3;ωe为产生裂缝时损耗的弹性应变能密度,J/m3;J为单位裂缝表面能,J/m2。
研究区地层同时存在挤压和拉伸的构造作用,此时脆弹性岩石将表现出不同的力学性质,其对应ωe的值也会出现不同的变化[21]
| $ \left\{\begin{array}{l} \sigma_{1 \min }=\frac{2 C \sin 2 \theta+(1+\cos 2 \theta) \sigma_3}{1-\cos 2 \theta} \\ \sigma_{\mathrm{q}}=\mathrm{k} \times \sigma_{1 \min } \\ \omega_{\mathrm{e}}=\frac{1}{2 E}\left[\sigma_{\mathrm{q}}^2-2 \mu \sigma_{\mathrm{q}}\left(\sigma_2+\sigma_3\right)\right] \end{array}\right. $ | (7) |
式中:σ1min为岩石在σ3作用下的破裂应力,MPa;C为内聚力,MPa;θ为岩石破裂角,(°);σq为岩石产生前兆微裂缝时受到的单轴压缩应力值,MPa;k为常数。
当岩层在受到剪切应力时,岩石以剪切破裂为主发育剪切裂缝,此时采用摩尔-库伦准则作为破裂判据,其裂缝密度的数学模型表示为[27]
| $ \left\{\begin{aligned} D_{\mathrm{vf}}= & \frac{\omega-\omega_{\mathrm{e}}}{\left(J_0+\Delta J\right)}=\frac{\sigma_1 \varepsilon_1+\sigma_2 \varepsilon_2+\sigma_3 \varepsilon_3}{2 E\left(J_0+\sigma_3 b\right)}- \\ & \frac{\sigma_{\mathrm{q}}^2-2 \mu \sigma_{\mathrm{q}}\left(\sigma_2+\sigma_3\right)}{4 E\left(J_0+\sigma_3 b\right)} \\ D_{\mathrm{lf}}= & \frac{2 D_{\mathrm{vf}} L_1 L_3 \sin \theta \cos \theta-L_1 \sin \theta-L_3 \cos \theta}{L_1^2 \sin ^2 \theta+L_3^2 \cos ^2 \theta} \end{aligned}\right. $ | (8) |
式中:Dlf为裂缝线密度,条/m;J0为单轴下的裂缝表面能,J/m2;ΔJ为围压产生的裂缝表面能,J/m2;b为裂缝开度,m;L1,L3分别为表征单元体沿σ1和σ3方向的边长,m。
当岩层在受到拉张应力时,岩石以张破裂为主发育张性裂缝,此时采用格里菲斯准则作为判据,其裂缝密度的数学模型表示为[27]
| $ \left\{\begin{array}{l} D_{\mathrm{vf}}=\frac{E\left(\sigma_1 \varepsilon_1+\sigma_2 \varepsilon_2+\sigma_3 \varepsilon_3\right)-\sigma_{\mathrm{t}}^2}{2 E\left(J_0+\sigma_3 b\right)} \\ D_{\mathrm{lf}}=\frac{2 D_{\mathrm{vf}} L_1 L_3 \sin \theta \cos \theta-L_1 \sin \theta-L_3 \cos \theta}{L_1^2 \sin ^2 \theta+L_3^2 \cos ^2 \theta} \\ \sigma_1+3 \sigma_3>0 \text { 且 } \sigma_3<0 \\ D_{\mathrm{lf}}=D_{\mathrm{vf}} \\ \sigma_1+3 \sigma_3 \leqslant 0 \text { 且 } \sigma_3<0 \end{array}\right. $ | (9) |
式中:ε1,ε2,ε3分别为岩石的最大、中间和最小主应变。
在新场须二段构造应力场数值模拟结果基础上,根据上述构造裂缝密度数学计算模型,得到新场须二段构造裂缝的密度模型(图 11)。为验证计算结果的有效性,将单井成像测井裂缝密度统计数据与预测结果对比验证(图 12)。结果表明,实测裂缝密度与模拟裂缝密度的误差较小,其平均绝对百分比误差为11.40%,说明此次预测结果是可靠的。对于部分单井裂缝密度与预测结果存在偏差,分析认为其误差主要与数值模拟和裂缝实测统计这2个因素有关。由于本次区域模拟预测上无法考虑层厚与层面对裂缝发育的影响以及实测中非构造缝的存在,导致了构造裂缝密度的预测结果相对偏低。
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下载原图 图 11 川西新场地区三叠系须二段构造裂缝密度分布及勘探有利区带预测 Fig. 11 Distribution of structural fracture density and prediction of favorable exploration zones of the second member of Triassic Xujiahe Formation in Xinchang area, western Sichuan Basin |
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下载原图 图 12 川西新场地区三叠系须二段成像测井与数值模拟裂缝密度对比 Fig. 12 Comparison of fracture density between imaging logging and numerical simulation of the second member of Triassic Xujiahe Formation in Xinchang area, western Sichuan Basin |
由图 11可知,研究区整体构造裂缝平均密度偏小,约为0.28条/m。断层带附近区域的构造裂缝最为发育,裂缝平均密度大于1.20条/m。不同岩相中的构造裂缝发育情况也有差异,在确保断层距离近似相同的情况下,提取了4种岩相的构造裂缝发育数据分析其构造裂缝密度与岩相类型之间的关系。石英类砂岩相裂缝密度平均为0.34条/m,泥岩相裂缝密度平均为0.10条/m,岩屑类砂岩相和长石类砂岩相平均裂缝密度分别为0.18条/m和0.24条/m,表现出构造裂缝发育受岩相控制明显。说明了研究区须二段构造裂缝的发育受断层、构造部位和岩相等因素共同控制。
构造裂缝是油气藏形成和分布的关键因素之一,对油气的运移、聚集和生产具有重要影响。构造裂缝的存在可以为油气提供运移通道,提高储层的渗透性,从而提高油气勘探成功率和开发效率[31-32]。通过裂缝的定量预测研究,可以更准确地定位潜在油气富集区域,指导钻井作业,减少勘探风险和成本。根据图 11预测的构造裂缝密度分布结果来看,X3井附近区域和X202井与X501井连片附近区域的裂缝密度平均大于0.30条/m,2片区域都伴随有断层的存在,且均以石英类砂岩相为主。大量资料显示,裂缝对油气的运移、成藏和产出具有促进作用,裂缝越发育的区域油气显示越活跃、富集程度越高[33-34]。因此,在对新场地区须二段裂缝预测的研究成果基础上,结合断层、构造部位及岩相3个要素,在图 11中以红色虚线标记出2片区域作为研究区须二段油气勘探的有利区带,为后续井网部署和高效勘探开发提供了指导。
4 结论(1)川西新场地区三叠系须二段NWW向构造裂缝最为发育,其次是NEE向、近EW向及近SN向;裂缝发育历程可划分为4个主要期次,受后期构造运动及成岩作用的影响,前期裂缝多被方解石或石英充填,且充填缝大部分为低角度缝,包含少量斜缝,未充填缝大部分为高角度缝和立缝;喜马拉雅期形成的裂缝大多未被充填而保持较高有效性,对研究区油气的运移与储集具有重要意义。
(2)喜马拉雅运动时期须二段水平最大主应力为65~100 MPa,水平最小主应力为50~85 MPa;应力场格局明显,高应力区集中于NE走向背斜两翼、石英类砂岩富集区及断层带周边,而低应力区则多见于断层及泥岩分布区,体现了构造格局与岩相差异对应力场的控制作用。
(3)研究区构造裂缝分布受断层、构造部位及岩相的共同控制,整体上密度较低,平均仅为0.28条/m,但在断层附近发育明显增强,大于1.20条/m;岩相差异对裂缝密度有明显影响,石英类砂岩裂缝密度平均达0.34条/m,泥岩中裂缝密度为0.10条/m;构造裂缝预测结果与实测数据的平均绝对百分比误差为11.40%,验证了结果的可靠性,为勘探有利区带预测及井位部署提供了重要的地质依据。
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