人工裂缝与天然裂缝耦合关系及其开发意义.pdf

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1、第l5卷第3期地质力学学报Vo1．15No．32009年9月JOURNALOFGEOMECHANICSSep．2009文章编号：1006．6616(2009)03—0245·08人工裂缝与天然裂缝耦合关系及其开发意义万晓龙，高春宁，王永康，张振红，闫海龙，安明胜(1．长庆油田公司超低渗透油藏开发部，西安710021；2．长庆油田公司勘探开发研究院，西安710021)摘要：通过野外露头、成像测井、古地磁定向岩心以及岩石差应变测试等资料，对鄂尔多斯盆地延长组超低渗储集层天然裂缝的发育特征进行了系统研究，并结合微地震监

2、测资料，对压裂缝展布规律及其与现今地应力和天然裂缝的关系进行了分析。人工压裂缝与天然裂缝具有较好的耦合作用，在陕北地区，由于天然裂缝发育，岩石的不均一性使得人工压裂缝主要沿着天然缝扩展；而在陇东地区，天然裂缝的发育程度相对较差，压裂缝的延伸方向及其形态主要受现今地应力的控制。因此，超低渗油田的开发井网部署时，既要考虑天然裂缝的发育程度，还应该考虑天然裂缝方位与地应力的匹配关系。关键词：天然裂缝；人工裂缝；地应力；耦合作用；开发意义中图分类号：TU459．4文献标识码：A0引言特低渗透储集层由于岩性致密，通常没有自

3、然产能，必须进行人工压裂改造才能获得较高的初期产能。注水开发保持地层能量，是目前实现油田稳产的有效手段之一。而这类储集层通常裂缝发育，裂缝提高了储集层的渗透性，尤其是基质渗透率小于1．0×10I3／．tm2的超低渗透储集层，裂缝是储集层中油气运移和流体渗流的主要通道，同时可能导致注水开发过程中油井水淹。目前为低渗透油田开发而进行的储集层裂缝的研究，主要集中在两个方面：一是天然裂缝的分布特征、形成机制及其发育规律的研究[1叫；二是人工压裂缝的研究，包括压裂施工参数的优化及压裂裂缝与现今地应力的最大主应力关系的研究n

4、]。而在天然裂缝对人工压裂缝的控制作用方面的研究较少n。本文以陕北沿河湾长陇东长。一长为例，从野外露头、岩心、成像测井等方面对鄂尔多斯盆地长长。超低渗天然裂缝发育特征进行了研究，结合微地震监测结果，对人工裂缝与天然裂缝和现今地应力的最大主应力的关系进行了分析，并对其开发意义进行了探讨。1地质概况鄂尔多斯盆地中生界上三叠统延长组是一套以大型内陆凹陷盆地为背景，以河流和湖泊收稿日期：2009．03．19作者简介：万晓龙(1978-)，男，江苏海安人，开发地质工程师，主要从事油田开发研究及管理工作。地址：陕西西安市经济

5、技术开发区凤城四路苏里格大厦1803，邮编710021。E-mail：WSIIXl—eq@petroehina．c0m．cn246地质力学学报2009相为主的陆源碎屑岩沉积。湖盆底形呈西陡东缓的箕状，在东北、西南两大物源控制下，形成了以东北河流三角洲、西南扇三角洲为代表的两大沉积体系。在两大物源沉积体系前缘的延长组主要由细砂岩、粉砂岩和砂质泥岩组成，由于沉积水体较深，受波浪影响较小，沉积物颗粒细，分选差，导致非均质性强，物性差，岩心孔隙度8％～10％左右，渗透率通常小于1．0×10一“rn2。本次研究重点对东北物

6、源沿河湾和西南物源的长、长储集层天然裂缝特征进行研究(见图1)。沿河湾长储集层位于东北沉积体系前端，为三角洲前缘水下分流河道沉积，储集层物性差，其平均孔隙度为7．5％，岩心的平均渗透率为0．17×10～肚rn2。陇东地区位于盆地西南部，属鄂尔多斯盆地西南的扇三角洲沉积体系。长。、长、长+亚期是延长组湖盆演化中的三大湖侵期，在三大湖侵期之间发育了长。、长两套特低渗储集层。如庄9井区长；储集层的平均渗透率为0．36×10～rn2、合水地区长储集层的平均孔隙度8．47％，平均渗透率仅0．11×10一Ill2。2天然裂缝

7、发育特征圈构造分区圈断层V-1工区图1研究区构造位置示意图Fig．1Structurallocationofthestudyarea通过地表与地下构造裂缝的定量观察描述，对沿河湾地区长、陇东长一长储集层天然裂缝发育程度进行了研究，厘定了裂缝发育的优势方位。2．1相似露头天然裂缝特点根据野外中侏罗统露头观测，沿河湾地区主要存在近EW及近SN向两组与层面近于垂直的共轭天然裂缝系统，裂缝产状稳定，延伸较远，为区域性裂缝，主要发育NE和NW两组裂缝。陇东地区平凉策底镇、平凉安口一铜城、铜川金锁关延长组剖面的天然裂缝观察，

8、三个剖面裂缝均发育NE和NW向两组裂缝，以NE向裂缝最为发育。沿河湾长地层天然裂缝主要发育在泥质粉砂岩和粉砂岩中，其裂缝线密度分别为11．5条／m、11．0条，m，其次是细砂岩，其裂缝线密度为3．8条／m。陇东长、长地层裂缝主要发育在粉砂岩、泥质粉砂岩中，裂缝线密度分别为1．7条／m、1．5条／m，以垂向裂缝为主。裂缝的分布及发育程度受岩相及构造应力场双重因素影响。沿河湾