任丘潜山型碳酸盐岩储层微观分析及裂缝预测研究

论文摘要

潜山型碳酸盐岩裂缝性油气藏是近年来石油增储上产的重要新领域,本学位论文以冀中坳陷任丘潜山型碳酸盐岩油气藏为例,对潜山型碳酸盐岩储集层裂缝形成的地质背景、储层的微观特征、地应力的分布情况、裂缝的分布规律以及影响裂缝发育的控制因素等进行了系统而深入的研究,内容包括基础实验、理论研究、数值模拟、自行开发软件四大部分,分别从微观和宏观不同尺度开展研究。主要工作及研究成果如下:（1）结合野外观察和研究资料对研究区的区域地质特征、储集空间特征、构造演化特征进行了研究,确定了断裂构造与裂缝的空间匹配关系,为裂缝的综合研究提供了基础资料。（2）利用扫描电镜、X射线能谱、显微荧光、红外光谱、拉曼光谱等多种技术对研究区储层进行了微观特征分析。确定了研究区油藏的成藏期次;对油气充注时古压力进行了恢复;由实验数据形成了光谱立方体数据库,从中提取了有机烃的基团甲基、亚甲基和缔合羟基的特征波长的单色图像;并利用图像光谱信息的数据融合技术进行了数据处理和综合分析,得出了这些化合物在样品中的空间分布情况;实现了利用显微荧光、红外光谱和拉曼光谱成像分析系统在光谱和空间两个方面对岩心样品进行分析和识别;得到岩心样品中不同化学组分、结构和基团的空间分布图等,从而更直观地揭示了不同烃类在岩石中的分布情况、孔隙的连通性等信息,为进一步的裂缝综合预测研究提供了依据。（3）基于岩石声学特性和力学特性之间的关系,建立了利用常规测井信息计算岩石力学参数的模型,并研究了储层岩石力学参数的随机性,预测分析了研究区储层岩石弹性模量及泊松比的概率分布类型,并得出其统计特征值,为下一步储层地应力的研究提供了基础资料。（4）鉴于潜山型碳酸盐岩储层所受的复杂多轴应力环境,考虑了地温场与地应力场的耦合作用,对研究区的地应力进行了系统研究。建立了以关键井点地应力的大小和方位为约束条件,利用多井多目标约束的最优化技术来确定储层岩石地应力分布规律的模型,并获取了任丘雾迷山组油藏储层平面内三向主应力的分布规律,回归拟合了研究区域地应力随深度变化的关系曲线。研究成果为:最大和最小水平主应力、最大剪切应力、最大和最小水平主压应力的大小及方向等成果图。通过模拟值与实测值的对比研究,发现这一方法确定的地应力符合实际情况,为下一步研究区储层裂缝的预测研究奠定了基础。（5）建立了利用Monte Carlo法随机有限元模拟技术预测分析碳酸盐岩储层岩石裂缝发育情况的模型方法。利用库伦-摩尔剪切破裂准则和格里菲斯张破裂准则,计算得出研究区储层裂缝的剪切破裂率和张破裂率,分析结果表明,通过裂缝发育指数与裂缝密度间的拟合关系,得到裂缝发育指数、裂缝密度分布图等成果图,较好地预测分析了研究区储层裂缝密度分布规律,并且自行设计开发了“储层岩石裂缝预测分析”软件,对ANSYS的后处理模块做了较大的改进,不仅提高了工作效率,而且减少了人为误差,实现了论文理论研究方法向油田实际应用的转化。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 创新点摘要
• 第一章 绪论
• 1.1 论文的研究意义
• 1.2 潜山型碳酸盐岩储层裂缝的国内外研究现状分析及存在的问题
• 1.2.1 国内外研究现状
• 1.2.2 存在的主要问题及发展趋势
• 1.3 主要研究内容及拟解决的关键问题
• 1.3.1 主要研究内容
• 1.3.2 拟解决的关键问题
• 1.4 拟采取的研究方法、技术路线
• 1.4.1 研究方法
• 1.4.2 技术路线
• 第二章 任丘潜山型碳酸盐岩储层裂缝形成的地质背景
• 2.1 任丘油田区域地质特征
• 2.1.1 任丘油田地层特征
• 2.1.2 任丘古潜山的构造特征
• 2.2 任丘潜山碳酸盐岩储集层的储集空间特征
• 2.2.1 任丘潜山碳酸盐岩储集空间
• 2.2.2 储集类型
• 2.3 任丘潜山型碳酸盐岩储集层发育与演化
• 2.3.1 任丘碳酸盐岩储集层的形成
• 2.3.2 任丘潜山构造带构造演化
• 2.4 本章小结
• 第三章 任丘潜山型碳酸盐岩储集层的微观分析
• 3.1 引言
• 3.2 任丘潜山型碳酸盐岩储集层的微观特征分析
• 3.2.1 任丘潜山型碳酸盐岩储集层微观特征的电镜及能谱定量分析
• 3.2.2 任丘潜山型碳酸盐岩储集层微观特征的荧光显微镜分析
• 3.3 碳酸盐岩储集层裂缝充填物的红外成像光谱研究
• 3.3.1 成像光谱基本原理
• 3.3.2 任丘潜山型碳酸盐岩储层裂缝充填物的红外光谱研究
• 3.4 碳酸盐岩储集层流体包裹体拉曼光谱研究
• 3.4.1 拉曼光谱学基本原理
• 3.4.2 任丘潜山型碳酸盐岩储集层流体包裹体拉曼光谱实验概况
• 3.4.3 任丘潜山型碳酸盐岩储集层流体包裹体差分拉曼光谱
• 3.4.4 任丘潜山型碳酸盐岩储集层流体包裹体深度剖析的拉曼光谱
• 3.5 岩心显微光谱成像信息的数据融合技术探索
• 3.5.1 问题的提出
• 3.5.2 光谱成像信息的数据融合技术
• 3.5.3 任28 井样品光谱成像信息的数据融合研究
• 3.6 微观分析在任丘油藏雾迷山组成藏期次与古压力恢复确定中的应用
• 3.6.1 流体包裹体特征及测试结果
• 3.6.2 均一温度及盐度
• 3.6.3 成藏期次确定及古压力恢复
• 3.7 本章小结
• 第四章 碳酸盐岩储集层岩石弹性力学参数的确定
• 4.1 引言
• 4.2 基于声波测井信息的岩石力学参数确定方法
• 4.2.1 计算方法
• 4.2.2 计算实例
• 4.3 岩石力学参数概率统计特性分析方法
• 4.4 冀中坳陷任丘油田雾迷山组三段岩石力学参数概率统计分析
• 4.4.1 任丘油田雾迷山组三段岩石弹性模量概率统计分析
• 4.4.2 任丘油田雾迷山组三段岩石泊松比概率统计分析
• 4.5 本章小结
• 第五章 碳酸盐岩储集层构造应力场的数值模拟
• 5.1 构造应力场数值模拟方法
• 5.2 以多目标井点为约束的边界力确定
• 5.3 冀中坳陷任丘油田雾迷山组三段地应力有限元模拟
• 5.3.1 关键井点处约束条件的确定
• 5.3.2 地应力场数值模拟
• 5.3.3 研究区储集层地应力分布规律
• 5.4 任丘油田主应力随深度变化规律研究
• 5.5 本章小结
• 第六章 碳酸盐岩储集层裂缝的预测分析
• 6.1 引言
• 6.2 岩石材料破裂准则
• 6.2.1 Griffith 破裂准则
• 6.2.2 Coulomb- Navier 剪破裂准则
• 6.3 任丘油田雾迷山组储集层裂缝预测研究
• 6.3.1 任丘油田雾迷山组储集层裂缝分布规律预测
• 6.3.2 任丘油田储集层裂缝密度分析
• 6.4 碳酸盐岩储层裂缝发育的控制因素
• 6.5 本章小结
• 第七章 储集层裂缝的随机模拟分析
• 7.1 岩石强度的概率统计特性
• 7.1.1 岩石材料力学性质的随机分布特征
• 7.1.2 岩石材料不同力学特性的概率统计分析
• 7.2 研究区储层裂缝随机性的径向基网络法
• 7.2.1 径向基网络模型的理论分析
• 7.2.2 径向基网络模型训练原理
• 7.2.3 基于径向基网络模型的随机有限元方法
• 7.3 碳酸盐岩储层裂缝预测分析软件开发
• 7.3.1 软件总体设计思路
• 7.3.2 主要功能模块介绍
• 7.4 计算实例
• 7.4.1 研究区块油藏岩石参数随机特征值
• 7.4.2 储层裂缝的随机特性分析
• 7.5 本章小结
• 结论及认识
• 参考文献
• 攻读博士学位期间取得的研究成果
• 致谢
• 作者简介