油藏构造描述

第一节：构造或圈闭描述第二节：地应力描述第三节：裂缝描述第四章油气藏构造描述第一节：构造或圈闭描述•构造描述的目的•构造描述的主要内容•构造描述的思路和流程•构造描述的工作步骤“构造”描述的目的我国石油天然气勘探工作者习惯于把油气盆地中控制油气聚集的局部构造称为构造或称为三级构造，包括背斜、鼻状构造、断裂构造和不整合构造等，它们使储集体形成一定的圈闭空间，从而控制石油天然气使之富集成藏，是构造描述的对象。传统意义上的“油气田构造研究”一般都是通过描述油气层顶面的起伏变化完成的。油气藏描述中的“构造描述”除要描述油气层顶面构造外，还要求搞清楚储集岩体底面的起伏和变化。这样实际上是对油气田构造进行立体描述，勾画出储集体的立体形态。由此，油气藏构造描述首要任务就是对构造宏观形态进行描述，建立目的层三维空间的概念。之一１.构造位置及其与周围构造的关系２.构造高点的位置及特点３.圈闭范围及幅度４.围斜部位的产状５.构造的性质６.构造内的断层７.断层描述８.主断面描述、制作断面构造图９.断裂系统及空间组合１０.纵向的继承性、复合性１１.地震标准层与油层顶面的对应关系１２.地震反射界面性质及其岩性组成１３.建立构造总体几何形态的三维数据体“构造”描述的主要内容之二构造研究工作根据不同勘探开发阶段的资料情况，可以采取以钻井资料为主参考地震资料或三维地震资料为主结合钻井资料的研究方法。在已投入开发、有较多钻井资料的油田应采用前者；在钻井资料较少的详探开发准备区可以采用后者。两种工作流程如下图：构造描述的思路及流程之三以钻井资料为主的构造研究工作流程图收集研究工作所需全部资料勾绘构造等高线平面断层组合油气藏剖面图组合断层地层对比准备工作把标准层数据标在井点上，分析构造形态把断点数据标在井点上分析断点组合分析地层关系油、气、水关系建立该区标准柱状剖面图编制标准井位底图了解区域地层发育状况过井地震剖面解释构造发育剖面分析断面图分析地震剖面水平切片构造图三维地震构造研究解释工作流程图收集研究工作所需全部资料利用钻井对比成果和速度资料解释骨干剖面辨认断点位置分析断层关系加密测线解释观察水平切片绘断裂系统图勾绘构造等值线水平切片垂直剖面构造图修饰图件准备工作熟悉前人研究成果观察水平切片观看垂直剖面建立构造轮廓初步印象确定层位建立标准波利用联络剖面进行发射波组闭合把断点标在平面图上分析断点组合1.地震资料：测线位置图、剖面图、水平切片2.钻井基本数据表（表1），井斜数据表（表2）、井斜水平投影图（图1）3.常规测井图4.录井资料：录井图、岩心录井图5.特殊测井资料：如：RFT，HDT6.动态资料：测试、试采、投产情况7.标准井位图（图2）资料准备构造描述的工作步骤(1)之四表1钻井基本数据表返回表2原始井斜数据表序号井深（米）斜度（度分）方位角（度分）水平距（米）序号井深（米）斜度（度分）方位角（度分）水平距（米）序号井深（米）斜度（度分）方位角（度分）水平距（米）序号井深（米）斜度（度分）方位角（度分）水平距（米）返回井斜水平投影图标准井位图1.对比的目的：更好地认识构造形态2.地层对比的依据：区域地层研究为基础测井、录井资料为主参考测试、试采等3.地层对比的方法：建立标准柱状剖面寻找对比标准层进行层组对比确定断层及不整合地层对比构造描述的工作步骤(2)之四1.选择剖面要求纵剖面图：沿构造长轴方向横剖面图：通过每个构造高点其它剖面图：控制各级断层2.作图层：包括全部钻遇地层3.比例尺：纵、横向应一致4.剖面方向：以南北子午线为界右：正北－北东－南东－东左：正南－北西－南西－西5.组合断层，给出剖面构造形态编绘构造剖面图构造描述的工作步骤(3)之四图3高60－28－17井构造剖面图目的：进一步分析含油气层组的油气水分布关系1.选择剖面要求对于简单构造：纵剖面图和横剖面图两条对于复杂构造：多条垂直主断层和通过构造高点的剖面2.作图层：油气层所在层位为中心3.比例尺：尽可能与构造图一致，也可放大4.剖面方向：以南北子午线为界右边：正北－北东－南东5.组合断层，给出剖面构造形态绘制油藏剖面图构造描述的工作步骤(4)之四图421井－卫317井油藏剖面图构造描述的工作步骤(5)编绘构造发育剖面图构造发育剖面图是反映某地区各沉积阶段古构造形态的一系列剖面图1选择剖面位置：在构造图上选择最能反映构造全貌的剖面位置2将剖面上各井的钻井资料经过地层对比后，算出各沉积时期的地层厚度。3有条件时，应对各层厚度作水深和压实校正4每一个沉积时期绘一条剖面，选定比例尺后，从老到新将每条剖面的基线和厚度标尺（按各时期的最大累加厚度）划好，将井位按比例尺标在基线上。5每个剖面的基线为0，将每口井这个时期的已沉积厚度标出来，再将同期厚度点连成线。之四图5濮卫地区构造发育剖面图构造图是在平面上用等高线反映地下某一层面构造形态的投影图。（图6，图7）1.作图层选定：a.油气层附近或内部的稳定标准层b.含油气层系或油层组的顶底面c.特殊层面（不整合面）2.准备工作：a.确定比例尺b.准备数据：井斜校正、海拔校正c.井位底图：井位、井号、作图层的海拔、断层3.组合断层、绘制断层面图（图8）、勾绘构造等高线编绘构造图构造描述的工作步骤(6)之四图8卫西1号断层断层面图图6用剖面投影图绘制构造图图7用剖面法编制构造图（逆断层）建立构造总体几何形态的三维数据体（１）建立统一的三维坐标系；（２）建立构造顶面深度数据组；（３）建立遮挡物（断层、不整合面）深度数据组；（４）采集含油砂体顶底面深度数据组；三维可视化构造的计算机描述构造描述的工作步骤(7)之四构造的文字描述是将构造图件所反映的构造形态用语言和数据表达出来，内容包括：a.描述对象所处的地理和区域构造位置b.有关认识构造的各种资料情况c.油藏构造基本特征描述：构造要素：轴线、轴长、闭合、高点、倾角（表3）断层要素：产状、规模、级别、组合关系（表4）断层的封闭性：？？断块区和断块：面积、岩层产状、边界断层（表5，表6）构造的文字描述构造描述的工作步骤(8)之四制图层位圈闭类型闭合面积闭合高度高点深度轴向构造长度构造宽度×翼倾角×翼倾角备注最大最小平均最大最小平均表3××油气田构造要素表断层名称级别性质延伸长度走向倾向倾角断距钻遇井井号备注表4××油气田断层要素表断块区名称断块名称断块面积岩层产状边界断层名称级别密封性合计表5××油气田断块数据表构造类型闭合面积断层数（条）断块（块数/古构造面积％）备注二级三级四级合计11～3表6××油气田断块汇总表KM2KM2KM2第二节：地应力描述在勘探方面，地应力描述可帮助构造（圈闭）和裂缝的发育历史分析和有效圈闭、裂缝的预测。在开发方面，测量、描述一个油田范围内的地应力状况是钻井、完井、井网布置、油层改造（人工压裂、注水）、水平井和斜井设计和套变等工程问题必须考虑的因素。是油田开发中一项重要内容。第二节：地应力描述•有关地应力场的概念•地应力值的确定•油田现今应力场分布模拟现今地应力场：一般把经过构造变形、破裂等应力释放后目前地层中的应力场称为现今应力场。现今应力场与古构造应力场往往有继承关系（一般与最后一期构造应力场相关最大）。古地应力场：地质历史中某一时期的地应力场，对于分析预测古构造裂缝分布等有参考价值。变形地应力场：地层在某次构造活动期因应力作用产生变形时的地应力场。有关地应力场的概念之一1.上覆地层自重及其诱导的水平应力（各向相同）；2.残余构造应力；3.地层压力；4.地层温差。现今地应力来源有关地应力场的概念之一图3-3沉积盆地中地应力状态类示意图地应力状态有关地应力场的概念之一构造行迹、裂缝行迹分析地应力反演技术现场测量技术岩心试验技术测井技术现今地应力场描述技术构造力学分析区域天然地震资料露头调查资料地震剖面资料单分量无源地震测量三分量无源地震测量水力压裂资料地应力井下应力测量井壁崩落分析成像测井分析现今地应力剖面的计算分析图28图4现今地应力场研究的主要方法古地磁岩心定向技术差应变分析波速各向异性分析声发射试验透射电镜分析定向取芯技术之一有关地应力场的概念常用的研究方法（１）微型压裂或常规压裂资料确定法（HPF）利用压裂施工资料确定地应力的方法是目前最直接最可靠的方法之一。通常称为HPF法。具体通过液压泵向钻孔内拟测定深度处加液压将钻孔壁压裂，测定压裂过程中各特征点压力及开裂方位，然后计算测点附近岩体中地应力的大小和方向。地应力值的确定之二基本原理地应力值的确定Po－地层压力Pb－初始开裂压力Ps－稳定开裂压力Pso－瞬时停泵压力Pbo－重新开裂压力①最小水平主应力（或σ3）的确定：σ3=Pso+ρ·H―Po―P摩式中:ρ—压裂液密度，g/cm3；H—压裂段井深，m；Pso—瞬时停泵压力，MPa；Po—地层压力，MPa。当停注时，上式中P摩=0，则：σ3=PO+ρ·H–Pp②地层条件下岩石抗张强度T的确定T=Ps－Pso式中：T—岩石的抗张强度，MPa；Ps—稳定开裂压力（延伸压力），MPa；Pso—关闭泵压后裂缝的闭合压力，MPa。计算方法之二③最大主应力计算当σ3确定为最小主应力之后，最大主应力σ1的计算公式为：σ1=σ3+4T④中间应力值计算当已知σ3的方向时，在孔壁垂直开裂条件下，σ2可由下式计算：σ2=（σ1+Pf－T）⑤破裂压力值计算Pf=Pf1+ρH－P摩阻式中：Pf1—破裂时泵压值，MPaPH—液柱压力，MPaP摩阻—沿程摩阻，Mpa计算方法之二为了确定σ1、σ2、σ3中应力的方向必须由压裂段上覆岩石的平均密度与孔隙压力求出垂向应力值σV：与σ1、σ2、σ3值比较，接近的则为垂直方向应力。地应力值的确定方向确定之二（2）利用岩石声发射资料确定现今地应力值方法（AES）利用岩石声发射资料计算地应力值的方法，是目前实验室确定地应力的重要方法之一。依据声发射活动对材料载荷历史中的最大载荷值有记忆能力的原理（Kaiser效应点），通过加外力（达到原来产生裂缝时的压力），促使岩石以弹性波（声波）形式释放能量，通过仪器检测这方面的信号；进而，进行地应力计算。地应力值的确定之二基本原理地应力值的确定声发射原理图测定Kaiser效应点对应的加载压力，进而进行地应力值计算。①最大水平主应力的估算σH=②最小水平主应力的估算σh=③应力方向的估算（定向岩心）tan2α=（σZ+σy－2σxy）/（σZ－σy）此时2α应满足关系式：并规定计算出的应力值,压应力为正，张应力为负;α角及由主应力方向逆时针施转到σx的方向为正，反之为负。如果式值小于零，则所求的α为最小水平主应力的应力方位角。22)()(222ysyxyxyx2ysy2xyxyx)()(22202tanssin2cos12sec)(xy,xxy,xxys计算方法之二（3）利用测井资料估算现今地应力值方法（ADS）测井资料中声波测井、密度测井及井径测井计算地应力值，测井资料间接求得现今地应力的方法，计算公式如下（了解）：σx=μb（mPb－αmPb）σy=mP0－αmPbσz=P0－αPb式中：σx、σy—为x、y方向水平有效应力。σz—为垂向有效应力（MPa）μb—为地层水平骨架应力的非平衡因子，无量纲。υ—泊松比，无因次；地应力值的确定之二计算方法应用双（多）井径测井、裂缝识别测井、FMI测井等资料确定井眼坌落的椭圆型长轴方向为最小主应力方向。确定地应力方向地应力值的确定之二3030303060606060NPlanes(Strike)AxialWeightedHistogramN=28图3-4-2川***井成像测井的长轴方向玫瑰图090270180图2-9安棚油田安****井定向取芯裂缝走向频率图应用数值模拟方法（常用有限元方法），根据地应力点测试结果，建立地质模型及力学模型，通过数值模拟反复正、反演计算，直到符合地质和力学的检验标准，得出油田现今应力场分布。常用有限元方法进行模拟的基本原理根据目前的构造形态，假设地层变形前为平面状态（平板），现今形