2009年11月
文章编号：1005-8907（2009）06-040-03
断块油气田FAULT-BLOCK OIL &GAS 断块油气FIELD 田
第16卷第6期
储层裂缝的研究内容及方法
范晓丽
苏培东
闫丰明
（西南石油大学资源与环境学院，四川成都610500）
摘要储层中裂缝既是储油空间，又是油气运移的主要通道，因此储层裂缝的研究显得尤为重要。主要研究了储层
裂缝系统的成因，确定了基质流动系统和裂缝流动系统的岩石物性参数，评价了基质和裂缝孔隙度系统的相互影响及储集层的分类。另外，还简单介绍了岩心、露头、测井、试井、数值模拟等研究储层裂缝的几种方法。
关键词
储层裂缝；裂缝成因；岩石物性；岩心描述；露头分析；断层应力效应
文献标识码：A
中图分类号：TE122.2+3
Study contents and methods of fracture in reservoir
Fan Xiaoli Su Peidong Yan Fengming
(Schoolof Resources and Environment, Southwest Petroleum University, Chengdu 610500, China)
Fractures in the reservoir are the storage space of petroleum and the main passage of its transportation. Therefore, the study on fractures in the reservoir is essentially important. This paper mainly introduces on the genetic interpretation of fracture system, determines the petrophysical parameters of matrix flow system and fracture flow systems, evaluates the interaction between matrix and fracture porosity system and classifies the reservoir. In addition, it also introduces on several methods for studying fracture, such as analysis of core and outcrop, logging, well testing and numerical simulation.
Key words:fracture in reservoir, fracture genesis, petrophysical parameters, core description, outcrop analysis, stress effect of fault.
1
1.1
研究内容
裂缝系统的成因
研究裂缝系统的成因可对裂缝几何形态和分布的
定裂缝系统的物理形态和分布及估计与裂缝系统特征有关的储集性质（孔隙度和渗透率等）［2］。
1）裂缝形态。天然破裂面的形态有4种基本类型：
开启裂缝、变形裂缝（包括被断层泥充填的裂缝和具擦痕面的裂缝）、被矿物充填的裂缝、孔洞裂缝。
可预测性有所了解。对于裂缝，通常以力学成因和地质成因来分类［1］。
2）裂缝宽度和渗透率。天然裂缝系统对储集层性
质及产能定量评价有重要的影响。地下裂缝宽度和渗透率的确定是了解裂缝对油层动态的影响所必须的地质参数。
1）力学成因分类。在实验室的挤压、扩张和拉张试
验中，可以观察到与3个主应力以一致和可预测的角度相交所形成的3种裂缝类型：剪裂缝、张裂缝和张剪
缝，所有裂缝必然与这些基本类型中的一类相符合。
3）裂缝间距。同裂缝宽度一样，裂缝间距是预测储
集层裂缝孔隙度和裂缝渗透率的又一个重要参数［3］。
2）地质成因分类。裂缝的形成受到各种地质作用
的控制，如局部构造、区域应力、成岩收缩、卸载、风化等。主要裂缝类型有构造裂缝、区域裂缝、收缩裂缝、卸载裂缝、风化裂缝、层理缝等。另外，还有次火山岩中的隐爆裂缝、岩溶体系中的岩溶裂缝等。
1.3裂缝与基质孔隙度的联系
裂缝在油气生产及储存上起重要作用的任何储集
层必须看成是双孔隙度系统，一个系统在基质中，另一个在裂缝中。如果由于2种孔隙度之间存在不利的相互影响而使储集层分析不能识别出衰竭开采的最大产
1.2影响油藏动态的裂缝性质
阐述岩石-裂缝系统的岩石物理性质，将为预测因
基质和裂缝系统特征的横向变化或因环境条件（深度、孔隙压力的衰减、流动方向等）的改变而引起的不同深度，构造位置上储集层响应的变化提供依据。这包括确
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收稿日期：2008-12-04；改回日期：2009-09-10。
作者简介：范晓丽，女，1983年生，在读硕士研究生，主要从事构造、裂缝方面的研究。E-mail ：[email protected]。
第16卷第6期
范晓丽，等：储层裂缝的研究内容及方法
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量，则将导致储量和采收率的错误估计。由于裂缝性储集层的这种复杂性，裂缝性油气藏储量和采收率的早期可靠估算比常规油气藏更为复杂。通过对破裂面的薄片观察和对某些能表示基质与裂缝之间的相互影响及流动速度的全岩心方向的渗透率分析，可能对裂缝与基质间的相互作用作出早期预告。
在许多情况下，这2个系统之间的流动联系是良好的。但在其他的储集层中，这种联系可以被裂缝内的矿化或沿破裂面的变形所阻止。沿裂缝的变形或裂缝内的矿化都能使基质与裂缝的联系变差。缺少这种联系，可能会造成生产上的问题，也可能不会产生问题，这要视2个系统的岩石物性而定。另一方面，在一个高渗透率的裂缝系统与一个具有大量潜在可动烃类的基质系统之间缺乏联系，则在生产和评价上都是一个严重的问题。如果未能认别出裂缝的不渗透衬层，那么将会错误地估计基质对裂缝系统及随后对井筒的贡献。
心塞分析资料更好地说明裂缝性质；4）岩心观察要与适宜的测井曲线分析相结合以便对未取心井进行分析；5）同时进行岩心的构造和岩石学描述。
图1中展示了对裂缝性油层进行岩心描述时所必需的参数及其含义。
1.4储层分类
依据裂缝系统对储集层整体性能的影响对储集层
图1
描述岩心所用的参数及含义
进行以下分类。1）裂缝提供了基本的储集孔隙度和渗透率；2）裂缝提供了基本的储集渗透率；3）裂缝提高了一个本身可生产的储集层渗透率；4）裂缝未提供额外的孔隙度和渗透率，但造成了储集层的强烈非均质性。
在上述分类中，前3类描述了裂缝系统对储集性质的有利贡献。尽管第4类与前3类不太一样，裂缝的重要性不在于它对储集性能的贡献，而在于它所造成的内在流动的非均质性和对储集层的分隔。这一分类的优点是，它刻画了储集层定量评价中最重要的裂缝系统参数，并为预测可能出现的生产问题创造了条件。
2.1.2露头描述
研究露头是获得地质构造与裂缝，缝合线及流动
通道等关系全貌的最好办法，最细微的详情只有在新鲜露头面才可能得到。最好观察较大的露头，应记录及测量的参数基本上与观察岩心是一致的。在露头区还要观察地层受到破坏作用的变形，并试图对比由于破裂的冲击引起变形的程度，可以从构造地质图上推论破裂的强度［5］。
2研究方法
储层裂缝的研究是油气勘探中的难点，通常使用
2.2裂缝系统性质定量化的压力和生产分析2.2.1测井技术
测井分析已成功用于发现井裂缝，但确定井中裂缝分布的能力较为有限。定量测量出的地下裂缝孔隙度和渗透率结果是多变的和不精确的，特别是当不能与取自目的裂缝带的岩心密切配合时。若把这些测井方法与详细的岩心分析结合起来确定具有统计意义的孔隙值，就能测出裂缝孔隙度（总孔隙度与基质孔隙度之差）的变化。在基质孔隙度中等到较低而相对于总孔隙来说裂缝体积较大的储集层中，这些技术通常是很精确的。如井孔重力仪就是这样一种方法，它能最终成功地发现和定量确定裂缝孔隙度［6］。另外，随着成像测井技术（尤其微电阻率成像测井FMI ）的开发, 使得近井壁地质现象可以得到直观、定量地评价［7］。
多种方法综合研究。
2.1分析方法
岩心和露头描述都是研究裂缝性油层的必要手
段。从岩心或露头中获取有意义的裂缝资料。根据裂缝特征和密度对裂缝系统分布所作的初步评价能确定其“裂缝地层学”特征。
2.1.1岩心分析［4］
在进行岩心裂缝分析时应考虑下述5点：1）岩心
观察是不可替代的，特别是在油田开发初期；2）大直径岩心优于小直径岩心，它能描绘更为规则间距的高角度裂缝，更好地反映裂缝间距和储集层性质；3）优先选择使用全岩心孔隙度和渗透率分析资料，它们能比岩
2.2.2试井
单井和多井试井都有助于定量表示裂缝储集层的
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某些参数。裂缝孔隙度、整个渗透率的非均质性方向或有效的开启裂缝方位都是最好描述的参数。通过压力不稳定分析、压力脉冲试井和干扰试井可确定短期流体流动响应的裂缝性质及长期液体流动响应的基质性质，进而可有效地获得上述及其他参数。
2.7生产地质资料统计处理
对生产地质资料进行统计处理，可以达到2个目
的：1）基质单元的形状及平均大小；2）整个油田的裂缝发育强度。这种方法得到的结果是近似的，常常不是结论性的，必须结合使用其他技术。
2.3地质学中的数值模拟
在裂缝储集层研究中，数值模拟在预测岩石破裂、
2.8岩心磁共振
核磁测井所利用的核磁特性主要是纵向驰豫时间
整个构造的形状、裂缝方位及裂缝密度或间距方面是很有用的。分析方法和数值方法是2类基本的研究方法。前者能给出应力-应变边界值问题的准确解，后者能给出应力-应变边界值问题的近似解。物理性质明显变化的复杂体在地质问题中是常见的，最好采取数值模拟技术来解决［8］。
常用的数值模拟技术是有限元和有限差分技术。有限差分技术最适用解决当模型和实体穿过网格时结点阵列保持静止的问题。有限元模拟技术中的单元是可变形的或者说当实体运动时它一起发生运动，这种技术最常用于石油工业以预测地下构造形态和天然断裂作用。对于预测裂缝分布来说，有限元技术远远优于简单的曲率分析技术，因为它们以最佳的形式，采用真实的岩石实验数据来模拟变形特点，不但能预测塑性变形，而且能预测脆性变化。
T 1、横向驰豫时间T 2和扩散系数D 。在裂缝性储层情况
下，核磁测井的响应特征与砂泥岩剖面的响应特征差异较大。因此，开展该实验研究，以利用核磁测井正确识别裂缝性储层中的流体类型［9］。
2.9断层应力效应分析
通过对断层应力场的数值模拟，总结断层应力效
应及对裂缝系统形成的影响，并由此可得知断层附近裂缝发育的一般规律，为裂缝性储层评价、合理布井勘探裂缝性油气藏提出参考性建议［10］。
3结束语
介绍了几种储层裂缝研究方法，不同岩性需要采
用不同的研究方法。有些方法有其本身的局限性，通常是几种方法综合应用。必须对这些方法进行更深入和更全面研究，尽量用更精确的地质参数来描述储层裂缝，更有益于指导裂缝性油气藏的勘探与开发。
参
［1］［2］［3］［4］［5］［6］［7］［8］
2.4岩石力学的应用
岩石力学包括计算油层受到构造影响时所产生的
应力，可根据岩石破裂点的知识预测各种特性。岩石力学的数学模型是根据均质、各向同质介质的弹性理论提出来的，但有限元技术所导出的模型能够处理更为复杂的情况。当岩石性质已经停止不再具弹性时，这种模型不再代表受到破裂产生的不连续性，而是给出油层在没有发生破裂作用下的应力图，从图上可以推导破裂强度的可能分布。
考文献
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刘建中，孙庆友，徐国明，等．油气田储层裂缝研究［M ］．北京：石油工业出版社，2008：34-50.
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2.5油层的原地观察
目前，已经发展了几种装置可直接观察井壁，
“BHTV ”的工作原理与声纳相同，在实际应用上并不受限制，但图像不够清楚，因此很少运用。照相及闭路电视的效果极好，但是只能在特殊环境下才可应用这种设备。作为光学仪器，它需要井壁没有泥饼，井中的流体也应是透明的。
Louis H R ．裂缝性储层研究方法［J ］．新疆石油地质，1985，6（1）：66-77．
秦启荣，黄润秋．构造应力场数值模拟在哈密凹陷四道沟地区
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2.6地震剖面的应用
强烈的破裂可扰乱地层的声学性质，使地震剖面
产生异常，一旦油层已知是高度破裂了的，所有的地震剖面可以拿来对比，就可得出地震异常强度的区域分布，这种异常可以同其他油层性质对比以研究裂缝。
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（编辑高学民）