[发明专利]裂缝发育模式与储层基质-裂缝渗透率敏感性预测方法

摘要

本发明涉及油气田勘探开发领域，尤其是裂缝发育模式与储层基质‑裂缝渗透率敏感性预测方法。在建立裂缝性储层微小单元体的双孔双渗表征模型的基础上，模拟得到裂缝的孔渗参数分布，通过精细的小区块地质模型进行裂缝多参数模拟，划分不同地区裂缝的发育模式；利用基质的孔渗参数分布，建立储层基质‑裂缝渗透率敏感性数学模型；最后优选储层勘探、开发区块。本发明对于多裂缝发育模式与储层基质‑裂缝渗透率敏感性预测具有较高的实用价值，并且预测成本低廉、可操作性强，预测结果对裂缝性储层的勘探开发具有实际意义。

主权项

1.裂缝发育模式与储层基质-裂缝渗透率敏感性预测方法，预测的步骤如下：第一步 建立裂缝性储层微小单元体的双孔双渗表征模型；利用断层或者裂缝分布，建立研究区裂缝、基质分布的概念模型；通过测井解释确定小区块内基质的孔隙度、渗透率范围；在现今应力场中一般不再产生新的裂缝，裂缝的线密度、产状以及组系特征基本保持不变，但在三向挤压应力的影响下，裂缝会出现一定程度的闭合，渗流能力变差；现今地应力场改造后裂缝开度的计算公式： b = b 0 1 + 9 σ n ′ / σ n r e f + b r e s - - - ( 1 ) ]]>公式(1)中，b0、b分别为裂缝的原始、现今开度，m；σ′n为有效正应力，MPa；bres为裂缝的残余开度，m；σnref为裂缝开度减小90％时，对应的有效正应力，MPa；对于单个统计单元，不同尺度的裂缝导流能力不一，延伸长、开度大的裂缝通常在导流中起主导作用，不同尺度的裂缝导流能力借助于适当的模型进行评价，通过建立微小单元体模型，计算裂缝的孔渗参数；裂缝的孔隙度计算模型：裂缝的渗透率张量计算模型： K X Y Z i = K i ( n x sin θ + n y cos θ ) 2 + n z 2 ( n x cos θ - n y sin θ ) 2 n x 2 + n y 2 - ( n x sin θ + n y cos θ ) ( n x cos θ - n y sin θ ) - ( n x sin θ + n y cos θ ) ( n x cos θ - n y sin θ ) ( n x cos θ - n y sin θ ) 2 + n z 2 ( n x sin θ + n y cos θ ) 2 n x 2 + n y 2 - - - ( 3 ) ]]>在单元体内，裂缝最大渗透率方向上，渗透率大小Kmax表示为： K m a x = Σ i = 1 m [ b i 3 l i 12 · ( n x i sinθ m a x + n y i cosθ m a x ) 2 n x i 2 + n y i 2 + n z i 2 ( n x i cosθ m a x - n y i sinθ m a x ) 2 n x i 2 + n y i 2 ] · ρ r m a x · R Σ i = 1 m l i - - - ( 4 ) ]]>公式(2)-(4)中，R为统计单元边长，m；ρrmin为薄片尺度的裂缝面密度，m/m2；ρrrmax为岩心尺度的裂缝线密度，m/m2；m为裂缝分段数，是求取的单元体内裂缝渗透率的数目；nxi、nyi分别为第i组裂缝面的单位法向向量在X、Y轴的坐标轴的分量；用薄片尺度(缝长d>10-5m)的裂缝面密度计算孔隙度，该参数一定程度反映裂缝的储集、溶蚀能力；利用岩心尺度(缝长d>0.5m)的裂缝线密度计算渗透率的大小、方向；Ki为裂缝的平行渗透率值，10-3μm2；nxi、nyi分别为第i组裂缝面的单位法向向量在X、Y轴的坐标轴的分量；以裂缝为参照物建立静态坐标系(O-EENWS)，以大地坐标为参照物建立动态坐标系(O-XY)，定义θ为水平面内OX轴与正东方向的夹角，即动态坐标系的旋转角，通过调整θ的大小，求取裂缝在动态坐标系中不同方向的渗透率；定义OX轴位于北东向时，θ为负值；位于南东向时，θ为正值；第二步 建立裂缝发育模式划分模型；利用精细的小区块地质模型进行裂缝多参数模拟，通过古今应力场模拟确定裂缝的密度、开度、孔隙度以及渗透率，利用参数b/ρ、建立低孔低渗型、高孔高渗型、低孔高渗型、高孔低渗型以及中间过渡型裂缝的发育模式的临界值，建立不同地区裂缝的发育模式；第三步 建立储层基质-裂缝渗透率敏感性数学模型；利用测井解释确定小区块内基质的孔隙度、渗透率范围，裂缝的渗透率具有强烈的各向异性，通过调整θ的大小，提出了评价裂缝渗透率各向异性的评价参数-渗透率变异系数τy； K θ i = Σ j = 1 m [ b j 3 l j 12 · ( n x j sinθ i + n y j cosθ i ) 2 n x j 2 + n y j 2 + n z j 2 ( n x j cosθ i - n y j sinθ i ) 2 n x j 2 + n y j 2 ] · ρ r m a x · R Σ j = 1 m l j - - - ( 5 ) ]]> τ y = Σ i = 1 n ( K θ i - K ‾ ) 2 / ( n - 1 ) K ‾ + K r - - - ( 6 ) ]]>公式(5)-(6)中，Kθi为单元体内θi方向的渗透率值，10-3μm2；n为单元体内不同方向裂缝渗透率的数目；Kr为基质的渗透率，10-3μm2；单元体不同方向的平均渗透率，10-3μm2；nxi、nyi分别为第i组裂缝面的单位法向向量在X、Y轴的坐标轴的分量；ρrmax为岩心尺度的裂缝面密度，m/m2；通过不断地调整动态坐标系中θ值的大小，利用公式(6)能够分析不同地区裂缝渗透率的非均质性；裂缝对不同基质渗透率的储层影响是不同的，基质渗透率增大，裂缝的非均质性降低，但不同地区的变化趋势不一致；第四步 优选储层勘探、开发区块；利用划分的裂缝发育模式以及裂缝对不同基质渗透率的储层影响，优选低孔高渗、高孔高渗的裂缝发育模式区域以及裂缝对基质敏感性弱的区块作为优选勘探、开发区域。