（地质学专业论文）低渗透油田c5井区储层裂缝预测与应用研究.pdf

j s 3 3 0 37 低渗透油田c 5 井区储层裂缝预测与应用研究 论文作者签名： 岔墨! 刍 指导教师签名： 论文评阅人1 ： 评阅人2 ： 评阅人3 ： 评阅人4 ： 评阅人5 ： 答辩委员会主席：王垂逐直级王猩娅太庞澶圈箍三丞油 委员1 ：扬挝簦教攫逝逗太堂理堂随 委员2 ：隆这挂熬援浙江太堂理堂瞳 委员3 - 汪堑教握逝婆太堂理堂瞳 委员4 ：厦王蕉麴援滥逗太堂理堂瞳 委员5 - 程瞳敦副熬援浙江太堂堡堂瞳 委员6 ：夔题进直级王猩短太麽澶里勤拯珏筮硒究瞳 答辩日期： e x t e r n a ir e v i e w e r s ： e x a m i n i n gc o m m i t t e ec h a i r p e r s o n ： e x a m i n i n gc o m m i t t e em e m b e r s ： d a t eo fo r a ld e f e n e e ： 浙江大学研究生学位论文独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。 除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成 果，也不包含为获得逝江盘堂或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我 同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。 学位论文作者签名珈瞒 签字日期 加膊 莎月 侈日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解逝江盘堂有权保留并向国家有关部门或机构送交本论 文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权澎姿盘鲎可以将学位论文的全 部或部分内容编入有关数据库进行检索和传播，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保 存、汇编学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 学位论文作者签名：渤奶 - 乒、 签字日期：9 0 l o 年6 月弓日 导师签名： 签字日期：年月 日 致谢 首先感谢导师汪新教授，给予我的关心和帮助，导师严谨求实的治学态度及真诚热情 的待人方式使我受益颇深从论文选题，论文结构安排到论文编写中的每个环节，导师都 给予了悉心指导和严格把关，导师的言传身教将使我铭刻终生。 此外，在论文编写过程中，得到了大庆油田有限责任公司第十采油厂地质大队副大队 长高级工程师郭培花老师的帮助和指导，得到了北京斯堪帕维科技有限公司熊文军，第十 采油厂地质大队薛东安、胡建平、关庆杰、秦国英等人的大力支持和帮助，借此表示诚挚 的谢意最后，特别感谢浙江大学给我们授课、指导和帮助的各位老师，感谢文夫高永阁、 女儿高语彤自始至终的支持、关心和帮助! i i 浙江大学硕士学位论文 摘要 a b s t r a c t ao i l f i l di sal o w - p e r m e a b i l i t yf r a c t u r e dr e s e r v o i r , t h ee x i s t e n c eo ff r a c t u r e sa g g r a v a t e st h e a e o l o t r o p i s m o ft h e r e s e r v o i r , i ta l s oe f f e c t s t h ed i s t r i b u t i o no fr e m a i n i n go i la n dt h e e s t a b l i s h m e n to fo i l f i l dd e v e l o p m e n tp l a n s oe s t a b l i s h i n gat e c h n i q u et of o r e c a s t ，c h a r a c t e r i z e f r a c t u r e s ，r a v e l i n gt h ed e v e l o p e dc h a r a c t e r i z i o no ff r a c t u r e sa r ev a l u a b l ef o re n h a n c i n gt h eo i l f i l d d e v e l o p m e n te f f e c t i v e n e s s b a s e do nt h ec o r ea n y l y s i s ，w e l ll o g g i n g ，s e i s m i ca n dd y n a m i cd a t a , t h i sa r t i c l es t u d i e dt h e a p p l i c a t i o na n df o r e c a s to fr e s e r v o i r 丘谊c t u r c t h et e c t o c l a s ca r ed e v e l o p e di nt h er e g a i no f i n t e r e s t ，t r e n d i n gn e a r l yn sa n dn e a r l yw e t h ew ef r a c t u r e sa r eo p e na st h en sf r a c t u r e sa r e c l o s e d t h ef r a c t u r em e c h a n i s ms t u d ys h o w st h a tt h el i t h o l o g y , t h i c k n e s sa n da s s e m b l a g eo ft h e r e s e r v o i rl a y e r sa r e t h ei n t e r n a lf a c t o r sf o rt h e d e v e l o p m e n to ff r a c t u r e s ，w h i l et h et e c t o n i c m o v e m e n ti sr e s p o n s i b l ee x t e r n a l l y v e r t i c a la n ds h a r pa n g l e df r a c t u r e sa r ed o m i n a t e di nt h e s a n d s t o n e ，w h i l eb e d d i n gf r a c t u r e sa r ef o r m e di nt h em u d s t o n e t h ef r a c t u r e si nt h es a n d s t o n e a r ec h a r a c t e r i z e db yl o wm i c r o s p h e r i c a l l yf o c u s e dr e s i s t i v i t ya n dh i g ha c o u s t i c t i m e w ea d o p t e d f r a c t u r et y p e sa s s e m b l i n g p o i mt op o i n tm o n i t o r i n gt e c h n i q u e st oc h a r a c t e r i z ef r a c t u r e s ，t h e c h a r a c t e r i z i n gr e s u l t sa r ew e l lc h a r a c t e r i z et ot h ec o r ea n y l y s i s a n dd y n a m i cd a t a 。u n d e rc o n t r o l o ft h es t u d i e so nc o r r e l a t i o nb e t w e e nf r a c t u r e sd e v e l o p i n ga n df a u l tt h r o w , f l e x u r a ls t r e n g t h , s e i s m i cd a t a , t h ef r a c t u r ei n t e n s i t ym o d e la b o u tt h er e g a i no fi n t e r e s tw a sb u i l d e d a f t e ri t ，t h e f r a c t u r ed i s c r e t em o d e lw a sb u i l d e dt oc h a r a c t e r i z ef r a c t u r e sb yt h r e e - d i m e n s i o n a ls p a c e 。b y m e a n so ft h ed u a lp o r o s i t yn u m b e r i c a lm o d e l ，i th a sq u a n t i f i e dt h er e m a i n i n go i la n do p t i m i z e d t h eo i l f i l dr e g u l a t ep l a n i ti se x p e c t e dt h a tt h er e c o v e r yc a nb cr a i s e d k e yw o r d s ：s a n d s t o n ef r a c t u r e ，f r a c t u r e i d e n t i f i c a t i o nf r o mc o n v e n t i o n a l l o g ，f r a c t u r e s f o r e c a s t i n gt e c h n i q u e i 浙江大学硕士学位论文 目次 目次 致谢i 摘要：i i a b s t r a c t 1 1 i 目次 1 引言1 1 1 裂缝预测研究的意义1 1 2 国内外研究现状1 1 3 研究思路和方法4 2 研究区概况，6 2 1 区域地质背景6 2 2 储层裂缝研究简况1 1 2 3 开发简况1 2 3 岩心裂缝发育特征1 3 3 1 岩心裂缝描述：1 3 。3 2 裂缝的性质和成因类型1 5 3 3 裂缝发育的影响因素二。1 6 3 4 裂缝的方位和形成时期分析1 7 4 常规测井裂缝评价1 9 4 1 测井方式选择及测井基本原理：1 9 4 2 常规测井裂缝单井解释2 0 4 3 测井裂缝解释评价小结j 2 5 5 裂缝预测模型建立。：2 7 5 1 离散裂缝网络模型2 7 5 2 测井裂缝强度属性体及裂缝控制因素2 8 5 3 裂缝预测模型建立3 4 5 4 裂缝模型的粗化3 8 6 裂缝预测模型应用4 2 6 1 双重介质数值模拟量化剩余油4 2 6 2 综合调整方案优选及效果4 5 7 结论和认识4 8 参考文献4 9 作者简介5 2 浙江大学硕士学位论文 1 引言 1 引言 1 1 裂缝预测研究的意义 裂缝性储层是指以裂缝及其连通的溶孔，溶洞为主要油气储集空闻和渗滤通道的储 层。孔隙度和渗透率均较低的致密砂岩、致密碳酸盐岩、泥岩甚至火成岩和变质岩等在岩 石内部裂缝发育的情况下，都可以形成裂缝性储层在碳酸盐岩储集层中一般裂缝发育， 裂缝既是储集空间，又是流体渗流通道在低渗透的致密砂岩裂缝性油藏，裂缝的存在一 方面极大地改善了储集层的渗滤特性，另一方面它还控制着油气藏的形成与分布1 裂缝性低渗透砂岩油田在国外已有百年历史，在我国开始于2 0 世纪六七十年代，大 庆油田于6 0 年代勘探发现的低渗透扶杨油层就属于裂缝性低渗透砂岩油层。2 0 世纪8 0 年 代a 油田投入开发，目前具有年产9 0 多万吨的生产能力a 油田在勘探开发过程中，通过 岩心、古地磁定向、地层倾角测试、压裂前后地面电位法测井、注水开发后的脉冲试井， 压力恢复曲线、注水井指示曲线及见水井反映等动态特征研究分析表明，油田轴部地区发 育东西方向为主的垂直构造缝，油田开发初期近东西向显裂缝导流能力最强，为最有效裂 缝组系，目前油田轴部地区已将注水井井网由原来的反九点井网调整为线状井网，取得了 较好的调整效果。但对该区裂缝的形成机制、裂缝的性质和裂缝分布规律并不十分清楚， 同时没有建立裂缝预测模型，无法进行双重介质数值模拟量化剩余油，影响了油田综合调 整挖潜的效果。因此，如何描述单井裂缝、建立储层裂缝预测模型，对于提高油藏数值模 拟精度j 指导油田开发调整挖潜具有重要意义 为此，我们在a 油田c 5 井区开展了裂缝三维预测技术的探索性研究，利用岩心分析、 测井、地震、生产动态等多种资料，描述储层裂缝，基于p e t r e l 软件建立“离散裂缝网 络模型”，并利用数值模拟双重介质模型进行剩余油分析、方案优选，实现了裂缝性低渗 透剩余油精细调整挖潜，在油田加强产能建设和寻找效益储量的新形势下，探索了一套适 合于低渗透砂岩储层地质特点的裂缝预测研究技术，具有重要意义。 1 2 国内外研究现状 1 2 1 国外裂缝性储层研究现状 国外关于裂缝性储层的研究和开发已有上百年的历史，6 0 年代以来，在国外以前苏联、 美国等为代表，侧重碳酸盐储层裂缝的研究，侧重于从岩心和测井方法来识别裂缝，为裂 缝性储层的表征和开发提供了强有力的理论和技术支持。 近年来，国外油公司和大学、研究机构着重在成像测井和多波多分量地震技术方面对 1 浙江大学硕士学位论文l 引言 裂缝进行检测，取得了重大进展。成像测井可以直观地显示裂缝在地下的赋存状态，在井 点裂缝识别方面发挥了巨大的作用，成为裂缝检测手段利用地震波纵波检测方法确定裂 缝的方向，快横波和慢横波在传播时间和地震波振幅的差异确定裂缝的密度和方向 2 - 1 7 1 从国外裂缝油藏的研究情况看，对井点裂缝的识别比较有把握，对裂缝分布规律预测 还没有很成熟的技术。 1 2 2 国内裂缝性储层开发和研究现状 ( 1 ) 国内裂缝储层研究技术现状 国内关于裂缝性储层开发和研究也有几十年的历史从2 0 世纪六七十年代开始，至2 0 世纪9 0 年代以前基本上限于传统的地质方法，只从井眼本身的资料研究裂缝的识别方法 9 0 年代初，曾经设立裂缝分布预测项目，以北京大学石油天然气研究中心钱祥麟教授为代 表，探索出利用构造力学和数值模拟技术反演古构造应力场进行裂缝预测的方法，并 在油气田开发行业得到普遍应用随着裂缝性油气藏勘探开发规模和研究水平的不断提 高，国内研究裂缝性储集层理论和技术也层出不穷，有地质法、地震预测方法、测井方法、 油藏生产动态法，以及建立在地质、地震或测井资料基础上的资料解释和处理技术，识别 和预测裂缝的神经网络、有限元、模糊聚类，。灰色评判等。 九十年代初，我国在地震识另4 裂缝领域的研究也取得了较大的进展，利用地震波横波 进行裂缝研究，利用纵波方位各向异性检测裂隙1 ，但由于目前常规地震资料分辨率较 低，使得地震方法在识别大断距断层方面起到重要作用，而对裂缝的预测识别仍然处于理 论研究阶段 利用测井资料对裂缝进行预测、识别，主要就是应用裂缝的非均质性，在测井曲线上 造成的电阻率异常、密度异常、声波波形异常、幅度异常、时差异常，地层倾角异常以及 井径异常来实现的常用来进行识别和预测裂缝的测井方法有中子测井( c n l ) 、声波时差 测井( a c ) 、密度测井( d e n ) 、深浅电阻率测井、井径、以及成像测井技术与常规测井相 比，成像测井用于识别裂缝虽然更直观，但其成本却相对高得多，而且资料数量也十分有 限因此，直到现在，双侧向、声波全波列、密度、地层倾角测井以及电磁波测井等各种 常规测井资料仍然被大量应用于裂缝的识别、预测，围绕这些常规测井资料的研究十分活 跃幢札。在应用于裂缝研究的各种常规测井资料中，一般都围绕双侧向测井资料，声波测 井及自然伽马资料开展，建立了双侧向测井裂缝评价模型，来估算裂缝孔隙度与张开度， 利用纵、横波时差计算了与裂缝有关的岩石力学参数，并根据研究靶区岩心实验结果建立 了裂缝宽度与裂缝渗透率的经验关系式来估算裂缝渗透率，运用人工神经网络技术，将所 浙江大学硕士学位论文 l 引言 估算的这些裂缝参数作为特征变量，对裂缝发育层段及裂缝发育程度进行综合评价。 地质方法预测和识别裂缝的优点是可以直观地观察裂缝的发育特征，但岩心露头资料 少，测量不便，因此在实际生产中存在一定困难；地震方法的优点是可以全面反映裂缝分 布规律，但预测结果只能得到区域上裂缝发育的大体部位，比较粗糙，一般只能分辨1 0 m 3 0 m 的岩层，不能精细地描述出裂缝发育情况，特别是对微小裂缝不能识别；测井方法识 别和预测裂缝具有精度高的优点，但裂缝分布的复杂性和对测井影响的随机性，无法用任 何单一常规测井方法来识别裂缝，而且测井方法只能应用单井，不能对平面上的裂缝分布 做有效预测通过以上分析，可以看出地质、测井、地震三种方法均可用于裂缝识别和预 测，又都具有缺憾，因此，近年来，研究方向往综合多种资料预测裂缝发展，中国石油勘 探开发研究院，组成了一支包括地质、测井、地震和油藏工程专家的多学科裂缝研究项目 组，通过总结国内外十余个裂缝性油藏的勘探开发实践，立足于中国裂缝性低渗透油田的 储层发育特征和实际开发现状，探索出一套综合的裂缝识别和分布预测地质评价一是在 岩心和测井资料的基础上，利用地质和地球物理成果，恢复裂缝主要形成期的古构造，模 拟相应时期的构造应力场，进而从裂缝的构造力学成因出发，作出裂缝预测；二是在 岩心裂缝发育特征的基础上，研究裂缝发育与构造、岩性的关系，应用模式识别技术，对 多种地震属性进行综合分析，优先出对裂缝发育最为敏感的均方根振幅，振幅绝对值、正 振幅质等地震属性来预测裂缝的分布”本论文采用综合方法，基于测井单井裂缝解释， 在岩心，地应力及地震资料控制下建立裂缝模型，对研究区裂缝进行识别和预测 ( 2 ) 松辽盆地裂缝储层研究成果 松辽盆地裂缝研究起始于低渗透油田开发初期，但研究成果发表较少。1 9 9 9 年以来， 裂缝研究成果主要为：一是扶余、杨大城子和高台子油层裂缝是在大安组沉积之前太平洋 板块向西俯冲，波及松辽盆地导致的强烈挤压、剪切应力作用下形成的，存在两组张裂缝 和两组共轭剪裂缝：一组为近东西向横张裂缝，一组为近南北向纵张裂缝，两组剪裂缝的 方位角为3 5 0 6 0 。和1 2 0 。一1 5 0 0 ，对油田注水开发有影响的为其中近东西向的横张 裂缝n ；二是松辽盆地伸展构造期主要形成一组近n s 向的拉张破裂裂缝和两组斜交共轭 剪裂缝，由于经历了较长时间的成岩作用，裂缝多被方解石充填，有效程度低；反转构造 期主要形成n e ，n w 向两组共轭剪裂缝和一组近e w 向的横张裂缝，此时期盆地内储层已经 成岩，在挤压作用下形成了有效的构造裂缝n ；三是三肇地区裂缝有三组，一组为方解石 充填的垂直缝或高角度缝，一组为张裂缝或“x ”型剪切缝，还有一组水平缝。利用古地磁 裂缝定向测定a 油田裂缝以9 0 。一1o o 。方向为主，主要是在反转构造期形成的；四 3 浙江大学硕士学位论文 l 引言 是松辽盆地南部裂缝走向为近南北向及近东西向两组，东西向裂缝主要是开启的，而南北 向裂缝是封闭的；五是采用3 d m o v e 软件结合地震、测井资料，利用地震相干处理、a v o 及a v a 等处理技术，得到反映裂缝发育程度、发育方向的信息，建立三维裂缝模型，从构 造地质成因的角度对裂缝进行预测 1 3 研究思路和方法 1 3 1 主要研究内容 ( 1 ) 应用岩心描述成果分析裂缝发育特征，从形成机制上研究裂缝与储层岩性及构造 运动的关系。 ( 2 ) 利用常规测井资料，建立单井测井裂缝解释模式，解释单井裂缝，与岩心描述及 裂缝开发动态反映相结合，验证单井裂缝结果 ( 3 ) 利用单井裂缝解释结果，在挠曲度、断层距离，蚂蚁体断裂系统分析控制下建立 三维裂缝网络模型 ( 4 ) 开展双重介质油藏数值模拟研究，定量描述剩余油，优选剩余油富集区，指导区 块注水综合调整。 1 3 2 研究的技术流程 根据项目研究内容，制定了本次裂缝预测研究 与应用的技术路线，应用岩心、测井资料解释单井 裂缝，在此基础上由构造挠曲、地震解释断裂系统 及断层距离控制建立裂缝模型，进而数值模拟量化 剩余油，优化综合调整方案，进行调整挖潜( 图 1 1 ) 1 3 3 主要关键技术 ( i ) 常规测井裂缝解释技术 图1 1 裂缝预测研究与应用流程图 采用具有高纵向分辨率的微球聚焦电阻率与高分辨率的声波时差测井响应曲线，利用 梯度曲线对比结果区分裂缝与岩性引起的模式差异，并结合采样点梯度变化曲线来进行裂 缝识别，研究和解释砂岩裂缝发育情况。 ( 2 ) 裂缝预测建模技术 应用裂缝建模技术，模拟计算裂缝在储集空间的分布形态，并对裂缝分布规律开展研 究；同时将裂缝及基质模型粗化到数模网格中，为数值模拟提供合理的三维地质模型。 浙江大学硕士学位论文 ( 3 ) 双重介质油藏数值模拟剩余油定量描述技术 应用数值模拟技术建立油藏渗流、流体模型，并进行历史拟合，从而优选剩 区，优化综合调整方案 浙江大学硕士学位论文 2 研究区概况 2 研究区概况 2 1 区域地质背景 2 1 1 研究区位置 松辽盆地是中国东北地区一个大型中、新生代沉积盆 地。在区域构造上，西北部是内蒙一大兴安岭海西期褶皱带， 东部是吉黑海西期褶皱带，南部靠近内蒙地轴a 油田位于北 纬4 5 04 d 一4 5 口5 0 7 ，东经1 2 5 00 27 1 2 5 04 5 7 之闻， 地跨黑龙江省肇东、肇洲及肇源三( 市) 县，在地质构造单 元上属于松辽盆地中央坳陷区东部朝阳沟阶地及长春岭背斜 带上，由朝阳沟背斜、翻身屯背斜、薄荷台鼻状构造和大榆树鼻状构造四个三级构造，研 究区位于朝阳沟背斜轴部( 图2 1 ) 2 1 2 地层概况 松辽盆地内部几乎全部为现代沉积物所覆盖，仅在盆地边缘和松花江沿岸有零星露 头根据钻井资料和地震资料，盆地内中新生代沉积总厚度超过1 0 0 0 0 米，包括侏罗系、 白垩系、第三系和第四系其中白垩系最为发育，总厚度大于7 0 0 0 米，是盆地内的主要 含油层系，地表均为第四系所覆盖 松辽盆地在古生界基底之上，主要发育中生界上侏罗统与白垩系地层，由多套粗、细 相带间互组成多旋回沉积所组成，反映盆地有规律的周期性升降活动的基本特征上侏罗 统火石岭组主要为间歇性火山喷发的中、酸性火山岩、凝灰岩与砂，泥岩，夹有薄煤层沉 积白垩系地层分布广，具有多旋回、多级次复合性沉积特点登娄库组、泉头组主要为 红色粗碎屑岩，厚度变化大，化石贫乏，属充填式沉积泉头组三，四段为正常的砂、泥 岩沉积，分布范围最大，以深湖、浅湖相为主，属于稳定下降沉积沉积末期湖盆收缩， 经构造变动，与上覆的四方台组为不整合接触。上统四方台组和明水组为一套红色夹绿色 中、细粒碎屑岩，以浅湖，滨湖及河流相沉积为主，沉积范围小，东部地区基本缺失，属 于瓮地缓慢上升时期的沉积，本系与下伏地层为不整合接触 研究区钻遇的地层从上到下，由新到老依次为第四系、第三系、白垩系上统明水组、 四方台组、白垩系下统嫩江组、姚家组、青山口组、泉头组和登娄库组地层目的层位扶 余油层属白垩系松花江群泉头组第三段中上部和第四段，顶界埋藏深度约7 0 0 一1 0 0 0 m ，地 层厚度约2 4 0 - 2 6 0 m 。由于嫩江组末期本区曾大面积抬升，遭受剥蚀，故本区地层层序中普 浙江大学硕士学位论文 2 研究区概况 遍缺失嫩五、嫩四段地层( 见表2 i ) 表2 ia 油田地层层序表 地震标准层 地层 油层 ( 底界) 第四系q 第三系 r t 0 2 k m 2 明水组 k m l 四方合组 k st ” k n 5 k n 4t 嫩江组 k n 3 黑帝庙油层 t k n 2t 0 7 k n lt l 姚家组 k y 2 + 3萨尔图油层 k y l 葡萄花油层 t l 白垩系 k q n 2 + 3高台子油层 青山口组 k q n l t 2 k q 4扶余油层 一 t 2 k q 3杨大城子油层 t 2 2 泉头组 k q 2 k q l t 3 k d 4 k d 3 t j l 登娄库组 k d 2 k d l l 侏罗系 j t ， 基底 2 1 3 构造特征及其演化 ( 1 ) 构造发育史 松辽盆地发生、发展经历了断陷一坳陷一萎缩的发展阶段，盆地具有下裂、上坳的双 重结构。它的基底主要是由古生代和前古生代的变质岩及古生代以来的各类火成岩组成 资料表明，在印支海西构造阶段，松辽盆地基底受南东一北西向的构造挤压运动，形成了 北北东向展布相间排列的三个复背斜和两个复向斜及一系列断裂由于地壳的运动，沿着 这些断裂不时有火成岩侵入或喷发，形成了大致n n e 向延伸的1 0 个古潜山带，朝阳沟一长 春岭就是其中一个。 浙江大学硕士学位论文 2 研究区概况 印支运动后，太平洋板块开始向欧亚板块壳下俯冲，松辽盆地进入了沉积盖层的发展 阶段，太平洋板块的相向运动和印支板块的北向挤压对松辽盆地构造应力场演化产生了非 常重要的影响，应力场方向以南东北西向为主，伴有左旋扭动作用构造应力总的来讲是 较小的，岩石的构造形变、位移、破裂较东部褶皱山区弱，构造应力场及裂缝分布在平面 上是不均进入中生代以来，松辽盆地经历了早期断裂、中期沉降、晚期褶皱的发展阶段， 中新生代沉积盖层具有下断上坳的双重结构：长期发育的同生构造和后期褶皱形成的后生 构造。在泉头组以上的中浅层，由于褶皱运动，形成了许多面积较大的短轴背斜、穹隆、 长轴背斜和鼻状构造，并被大量伴生的小断层复杂化 a 油田扶余油层的构造面貌，就是在这样一个大背景上，在该区基底古构造的基础上 继承性发展，又在后期经褶皱、断裂改造的产物 泉一段沉积时期，基底断裂仍然控制着沉积物分布中央隆起带将盆地分割为北部体 系( 富裕至葡西) 和南部体系( 怀德一九台一朝长地区) ；泉二段沉积时期，古盆地底渐趣平缓， 沉积体系继承发育，沉积范围开始超越断裂带控制；泉三段沉积时期，沉积范围进一步扩 大，古中央隆起的制约作用减弱，盆地由断陷向坳陷进一步发展，但盆地南部保康地区却 有较大幅度上升，致使本区蚀源地剥蚀作用增强，造就了丰富的碎屑物质和较发育的河流 沉积；泉四段盆地进入坳陷期，东南部怀德一九台地区大幅度上升，成为朝长地区沉积的 主要蚀源地，河流古地形在填平补齐中趋于平坦至中晚期，盆地形成统一水体但由于 气候干旱，蓄水体面积很小，河流沉积物仍占主导地位3 1 从青山口组沉积后期开始，受太平洋板块俯冲作用的影响，盆地内部构造应力场拉张 应力减弱，形成的断层数目明显减少，规模较小在青一段时，朝阳沟、翻身屯一带已有 了构造的雏形；薄荷台和大榆树也在其核部有了一点鼻状构造的显示到青二、三段沉积 完后，朝阳沟和翻身屯背斜构造的范围逐渐扩大，隆起幅度也都增加，在朝8 卜朝4 5 和朝 4 井一带形成圈闭，薄荷台鼻状构造的面积也有所扩大延伸至朝8 5 井一带整个姚家组时 期，朝、翻、薄三个构造都在继续发展、扩大，大榆树鼻状构造亦有了雏形 至嫩江组沉积时，朝长地区继续抬高，其东南尤甚在此期间，朝、翻、薄三个构造 隆起的面积进一步扩大，隆起的幅度进一步增高( 朝阳沟隆起幅度到了1 0 7 m ) ，并逐渐定型， 大榆树则进入了发展期嫩江组沉积末期，太平洋板块西向俯冲作用加强，盆地区域构造 应力场发生逆转，由张纽应力向压扭应力转化，包括朝阳沟背斜在内的一批北东向的局部 构造圈闭都基本定型。此时，由于东南部的快速抬升，朝长地区的大部也已成了剥蚀区。 在这整个过程中，一些源于基底的断裂仍在继续活动，形成了一些纵贯登娄库和泉头组的 8 蕊 锺萝浙江大学硕士学位论文 2 研究区概况 深大断层；明水组末期，发生了波及整个松辽盆地的挤压褶皱运动，使地层有了更多、更 剧烈的起伏，并造成了一批较小的断层，使构造变得更复杂一使构造定型成现今的状态。 老第三系喜山运动使盆地整体抬升，松辽盆地东南部缺失老第三系地层依安组，新第 三系地层与明水组地层呈角度不整合接触，构造应力场的性质基本不变，但方向却发生了 显著改变，由原来的南东一北西向的挤压变为北东一南西向的挤压，产生一批北西向的局 部构造，形成北西向的小兴安岭隆起。 a 油田由位于朝阳沟阶地上的朝阳沟背斜、翻身屯背斜、薄荷台鼻状构造和位于长春 岭背斜带上的大榆树鼻状构造组成。朝阳沟、翻身屯、薄荷台三个主要构造自东北向西南 依次相连，构成了油田主体。整个构造东北高而西南低，西北陡而东南缓。薄荷台和大榆 树分别是西南和东南单斜上的一个不明显的鼻状构造。 ( 2 ) 断层分布特征 a 油田扶余油层的断层十分发育，这些断层对控制油气聚集起着重要作用，尤其是南 北向延伸较长的断层因具同沉积性质，因此又控制着扶余油层的沉积和砂体分布 油田开发初期，在t 2 标准层构造图上发现有2 4 2 条断层，2 0 0 6 年利用三维地震重新 解释，t 2 标准层断层增至3 3 1 条( 其中朝阳沟背斜1 6 6 条) ，是大庆油区断层分布密度最 高的油田，平均0 13 条k m 2 。断裂主要分布在t 2 层和t 2 y 1 层，极少数断穿t 1 层，部分 断至t 3 、t 4 、t 5 层，垂直断距一般为2 0 6 0 m ，最大为1 0 0 m 。断层均为正断层，延伸方 向基本上为南北向与北东向，也存在少量的北北西走向及北北东走向断层，延伸长度一般 3 8 k m ，最大延伸长度1 5 k m 。断层延伸较长的断层纵向上也多为可以向下延伸到t 3 的较 深断层，一般深部断距大，浅部断距小，因此，断层又具同沉积性质。纵向上，断层多表 现为“y ”型、“x ”型、“人”字型、“入”字型和“阶梯”型等表现形式，在断裂条带内 部多为阶梯状或地堑、地垒相间排列的表现形式，地堑内断层大多呈反“s ”型左行排列， 延伸长度一般3 4 k m 。地垒上的断层则较稀少。区内这些断 层或交叉切割，或相互平行，造成了多个断块，使油田地质 情况十分复杂。表现在全油田没有统一的油气、油水界面， 界面深度最大相差约5 0 0 m ；油藏圈闭类型多样，可划分为四 种复合圈闭的油藏。 ( 3 ) 研究区构造特征 图2 2c 5 井区构造井位图 c 5 井区边部由两条近南北向大断层所控制，构造较平缓，整体趋势由东南向西北倾斜， 东南缓而西北陡( 图2 2 ) 。发育1 1 条正断层，断层密度为0 3 7 条k m 2 ，延伸长度一般在 9 浙江大学硕士学位论文 2 研究区概况 2 1 5 4 k m ，断距1 0 6 5 m ；受断层影响，区块被分割成几个单斜构造及鼻状构造，面积 最大的5 8 k m 2 ，构造高点位于朝8 4 - 8 4 井附近。扶余组顶平均海拔- 7 0 8 9 m ，最高点海拔 为- 6 3 3 i m ，平均油层中深9 8 4 0 m 。 2 1 4 储层特征 扶余油层是由白垩系下统的泉三、四段河流及三角洲沉积形成的砂岩储集油气的，油 气主要来自上覆青山口组一段烃源岩，盖层也是青一段发育的泥岩，属于上生下储式生储 盖组合。 ( 1 ) 层组划分 a 油田主要开采层为扶余油层，埋藏深度8 2 4 13 4 9 m ，共划分为三个油层组，1 7 个小 层，4 1 个沉积单元 ( 2 ) 沉积特征 扶余油层是在松辽盆地由断陷向坳陷发展的过渡时期，即大规模沉降前期形成的一套 + 以河流一三角洲沉积扶余油层沉积时期，盆地周边剥蚀区发育的六大水系向盆地中心汇 聚形成六个沉积体系研究区扶余油层厚度2 4 0 2 6 0 m ，泉三段扶三、扶二组沉积物源来 自松辽盆地西南保康沉积体系的扶余西- 新民南水系，泉四段扶一组沉积物源来自南部的 怀德一长春沉积体系的西南分支，泉三段末期与泉四段早期本区都处在三角洲平原环境， 分流河道砂岩发育，至泉四段晚期，随着凹陷的进一步扩大，湖平面上涨，沉积环境由三 角洲平原逐渐演变为三角洲前缘水下沉积部分和滨浅湖沉积。扶余油层砂体呈带状、透镜 状富集，延伸方向为南西一北东向，平均单层有效厚度约为9 m 受古地形影响，分布总趋 势构造轴部厚，翼部薄，砂体宽度在3 0 0 6 0 0 m 左右，延伸长度为2 0 0 0 1 2 5 0 0 m 油层为 正旋回沉积，自上而下为灰绿一紫红色块状泥岩( 多钙质团块) 一灰色、浅灰绿色泥粉一下部 为粉、细粒含油砂岩，底部滞留层中常见泥砾、钙砾及火成岩砾石，与下部呈冲刷面或岩 性突变接触通过对a 油田扶杨油层细分沉积相研究，按储层砂体成因可分为5 种沉积类 型： 一是低弯曲分流河道砂体以fi5 ，、fi7 ：时期最为典型，钻遇率3 0 一4 0 ，砂体仍 以侧向加积为主，在河道最后废弃的位置上充填的是垂向加积产物，砂体形态为一低曲折 的略窄条带状，宽度多在i k m 以内，厚度1 5 m ，层内薄泥质夹层数量有所增加，呈倾斜 或水平分布 二是顺直型分流河道砂体以fi6 ，、f i i2 。时期最为典型，钻遇率1 0 一2 0 ，砂体规 模十分窄小，组合形态繁多，不能明显区别正常- 9 废弃河道沉积。厚度为1 5 m ，宽度3 0 0 1 0 浙江大学硕士学位论文 2 研究区概况 5 0 0 m ，剖面呈顶平下凸或双凸的透镜状。 三是三角洲枝状分流河道砂体。以fi2 。、fi2 ：为典型，钻遇率小于1 0 3 0 ，砂体 宽度窄小，为网状一枝状分叉合并的小型分流河道砂体 四是分流间砂体。主要分布在泛滥一分流平原上，是由河流决口、泛滥的垂向加积作 用形成的垂向加积物质，主要有天然堤、河漫滩、决口扇、决口水道等砂体，单砂层厚度 较薄，一般小于2 m ，旋回性不明显，以微细交错、波状及水平层理为主。 五是湖沼相砂体。以fi1 、f i i l 5 最为典型，钻遇率小于1 0 ，单层碾平厚度一般小于 0 2 m ，砂体零散分布，面积一般为1 - 3 口井，很少数为大于5 口井面积的薄层席状砂。 由于储层沉积类型多，同一口井可钻遇多种类型油层，同一个油层平面上相变大，非 均质性严重，造成油田开发中层间、平面、层内矛盾突出。 ( 3 ) 岩性特征 扶余油层岩石类型以不等粒混杂型碎屑硬砂质长石细砂岩为主，砂岩粒度细，平均粒 度中值为0 0 9 4 m m ；分选差，分选系数平均值为4 9 5 ；泥质含量高，平均为1 5 9 ；砂岩 成分成熟度低，岩屑含量高，平均为2 7 6 ；长石含量3 4 3 ，石英含量3 0 1 ，长石含量 大于石英含量。成岩后生作用较强，粘土矿物中蒙脱石、绿泥石占5 1 6 ，高岭石占2 0 4 ， 伊利石占2 6 1 由于全油田不同构造部位埋深不同，各种粘土矿物所占比例也不同，朝 阳沟地区以蒙脱石一绿泥石混合层为主，占3 5 一4 0 。由于本区扶余油层属中成岩作用阶 段早期，石英次生加大3 - 4 级，故胶结类型以再生胶结为主。 ( 4 ) 物性特征 a 油田扶余油层属于特低渗透储层，通过8 6 口探井、几千个样品分析结果进行统计表 明：油层砂岩平均孔隙度1 5 3 ，孔隙类型以残余粒间孔隙和次生孔隙为主j 孔隙中普遍 存在微小的晶间孔，残余粒间孔和溶蚀孔是储层的主要渗流通道；平均渗透率1 0 8 1 0 七 m 2 ，属于中孔一低渗油层 2 2 储层裂缝研究简况 1 9 8 4 年设计a 油田注水开发试验区井位时，由于对储层中裂缝走向的认识还不清楚， 仅仅通过初步判断，设计井排方向为北东7 3 5 0 。试验区19 8 6 年8 月投产，19 8 7 年5 月 注水开发，2 个月后部分油井开始见到注水效果，日产油量上升。其中，c 1 13 5 3 井见水 4 0 天后含水高达9 5 ，在连通水井c 1 1 3 - 5 1 井注入示踪剂，6 4 5 小时后就到达油井， c 1 1 3 - 5 3 井暴性水淹是注入水沿东西向裂缝窜流所至。到1 9 8 7 年1 2 月份油井见水7 口， 浙江大学硕士学位论文2 研究区概况 全部位于水井排上，都具有明显的裂缝见水特征，表明裂缝方向与井排方向基本一致 1 9 8 9 年至1 9 9 3 年，为了进一步研究储层裂缝的发育特征及对注水开发的影响，利用 岩心描述、古地磁定向，构造应场反正演、地层倾角测试、压裂前后地面电位法测井、注 水开发后的脉冲试井、压力恢复曲线、示踪剂法、注水井指示曲线及油水井动态反映等方 法开展了裂缝研究工作结果表明构造轴部近垂直构造缝发育程度较高，裂缝密度0 1 3 条m ，一般裂缝长2 0 一4 0 c m ；主裂缝组系方向为北东8 5 0 ；储层中天然裂缝通常情况下是闭 合的，其导流能力与孔隙并无质的差异；区块处于晚成岩阶段，不稳定的斜长石、钾长石、 方解石、岩屑等可溶组分溶解而形成的成岩缝，但数量较少，影响开发的主要是构造缝1 1 9 9 3 年以来，利用裂缝的研究成果指导a 油田注水开发，把注水压力控制在储层产生垂直 裂缝的破裂压力之下注水；对裂缝方向上先见效的油井因势利导，不失时机地采取调参、 换大泵等措施，放大生产压差，对见效不明显的油井采取压裂引效夺取高产；对裂缝方向 上水淹油井进行注采系统调整，形成沿裂缝向两侧驱油的线性注水方式 2 3 开发简况 a 油田发现于1 9 6 2 年，1 9 8 6 年5 月投产，同年1 2 月转入注水开发。截至2 0 0 9 年6 月，a 油田投入开发面积：2 1 6 4 k m 2 ，动用地质储量1 6 1 6 8 1 0 4 t - , 油水井总数4 4 5 4 口，油 井3 0 9 3 口，累积产油2 0 9 4 1 2x1 0 4 t ，采油速度0 4 8 ，采出程度1 2 9 5 $ ，综合含水3 9 0 6 ； 注水井1 3 5 7 口，累积注水9 7 1 9 8 3x1 0 m 3 ，年注采比3 1 7 ，累积注采比2 6 3 研究区为 油田轴部的c 5 井区，面积6 3 3 k m 2 ，地质储量4 1 8 4 3 1 0 t ，平均单井有 效厚度1 1 2 m ，连通厚度8 9 m ，渗透率1 0 2x1 0 q u m 2 ，孔隙度为1 6 o ，含油饱和度5 6 o ， 原始地层压力为8 4 m p a ，饱和压力为6 8 m p a 总井数1 0 9 口井，水驱控制程度7 9 2 j 1 该 区块1 9 8 9 年9 月投入开发，初期采用反九点法面积井网布井，井排距3 0 0 x3 0 0 m ，初期井 网密度1 1 1 口k m 2 ，初期单井日产油4 o t 。1 9 9 0 年7 月转入注水开发阶段，1 9 9 0 年9 月 达到受效高峰期，平均单井日产油6 8 t 到2 0 0 6 年6 月，共有油水井7 3 口，其中油井 3 9 口，开井3 0 口；水井3 4 口，开井2 0i = i ，平均单井日产油2 2 t ，综合含水4 1 1 ；日 注水5 2 2 m 3 ，平均单井日注水2 6 m 3 ，注水压力1 2 6 m p a ，月注采比3 8 8 ，年注采比3 8 5 ， 累积注采比3 1 6 2 0 0 6 年1 1 月进入加密调整阶段，共调整加密井3 6 口，截止2 0 0 9 年6 月，该区平均单井日产油1 0 1t ，综合含水5 0 4 5 ；日注水8 2 4 m ，平均单井日注水2 1 7 m 3 浙江大学硕士学位论文3 岩心裂缝发育特征 3 岩心裂缝发育特征 由于裂缝发育段岩心收获率不高，易破碎，同时取心段所揭示的地层数量有限，井径 又较小，因此从岩心获得的有关裂缝信息往往带有局限性、随机性但它毕竟是唯一可直 接得到的裂缝信息，是十分宝贵的裂缝资料，具有十分重要意义 对裂缝的观察内容主要包括裂缝面特征、裂缝性质和交切关系。其中裂缝面特征包括 平整度、擦痕、阶步、充填物及析出物；裂缝的性质通过裂缝面擦痕、阶步、充填物及脉 体生长情况可初步判断裂缝的力学性质，即可分为张性、剪性、张剪性，破碎带，对难判 断的裂缝要与区域构造变形和局部构造特征结合起来加以分析；裂缝的交切关系可以确定 裂缝的形成期次。 在钻取岩心的过程中，可能由于各种原因( 如爆破、钻头齿对岩心的旋转刻压，水压 致裂，卸载作用，粗心的岩心处理，钻杆与岩心的相互作用等) ，产生人工裂缝若裂缝 有下列特征，则可以认为是人工裂缝：一是裂缝面很新鲜，或用水清洗后很新鲜；二是很 不规则或贝壳状；三是与层面一致而且很新鲜；四是呈杯形或在岩心边缘走向或倾