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基质渗透率小于50×10<-3>μm<2>的低渗透砂岩储层是我国陆相沉积盆地中一种重要类型,其探明储量占油气资源总量的1/4以上。目前,低渗透砂岩储量的动用程度不高,已投产的这类油藏的开发效果普遍不好,与储层强烈非均质性和裂缝有关。裂缝是低渗透砂岩储层的主要渗流通道,影响其注水开发效果。因此,低渗透砂岩储层裂缝的形成、分布及预测研究,对提高我国低渗透砂岩储量的动用程度及其开发水平具有十分重要的意义。
低渗透砂岩储层裂缝以高角度构造裂缝和近水平成岩裂缝为主。剪切裂缝在压应力作用下形成,以两组共轭剪切裂缝的形式出现,但由于低渗透砂岩储层强烈非均质性的影响,通常使两组裂缝的发育程度不均一,鄂尔多斯盆地两组正交裂缝即为岩层强烈非均质性制约下的两期剪切裂缝。在西部前陆盆地的中砂岩和粗砂岩中,还发育一类近水平的剪切裂缝。张性裂缝可以分为扩张裂缝和拉张裂缝两类,扩张裂缝在压应力作用下形成,而拉张裂缝的形成至少要求最小主应力为张应力状态,主要与异常高压流体作用有关。构造挤压是我国西部前陆盆地异常流体高压形成的主导因素,挤压应力可以通过流体介质转变为拉张应力状态,从而在挤压构造区形成拉张裂缝。
与特低渗透砂岩储层相比,超低渗透砂岩储层的岩心微细裂缝、成岩裂缝以及粒内缝、粒缘缝更发育,裂缝的密度更大;但裂缝张开度偏小,裂缝渗透率偏低。粒内缝和粒缘缝是沟通超低渗透砂岩储层基质粒间孔和粒内溶孔的重要通道,使得储层的连通性变好。在长石细砂岩中沿微层理面发育的成岩裂缝(或层理缝)是影响单井产能的重要因素。低渗透砂岩储层裂缝的分布受岩性、层厚、沉积微相、构造、应力、流体压力及岩层非均质性等因素影响。在多期构造作用下,早期裂缝的几何形态、组合型式、保存状态、发育程度以及后期构造应力方向、强度、叠加方式影响后期裂缝的分布。
低渗透砂岩储层裂缝预测方法主要包括三维地震资料的裂缝检测和数值模拟方法。受地震识别精度和地震品质的限制,地震裂缝检测目前还难以满足油藏工程的需求。构造主曲率法主要适应于岩层弯曲变形产生的纵张裂缝的预测,其适用地质条件非常有限。从控制低渗透砂岩储层构造裂缝形成与分布的内外因素入手,在相控非均质性地质建模的基础上,通过裂缝形成时期构造应力场的数值模拟,并结合油田实际的岩石破裂准则和单井裂缝资料,是定量预测低渗透砂岩储层构造裂缝发育规律的有效途径,经多个油田实际资料的检验,其符合率在80%以上。低渗透砂岩储层普遍发育多组裂缝,但在现今应力场作用下,与最大主应力方向近平行的裂缝通常表现为主渗流裂缝,其地下开度大,连通性好,渗透率高,开启压力小。由于不同组系裂缝的渗流和压力敏感性特征,在油田注水开发过程中,不同方向裂缝的渗流作用发生改变,因而在开发中晚期需要进行相应的井网调整。低渗透砂岩储层人工压裂缝受天然裂缝、地应力和岩层非均质性的影响,当差应力值较小时,天然裂缝和岩层非均质性甚至可以成为控制人工裂缝分布的主导因素。并针对低渗透砂岩储层的两套非均质性特征,从开发地质上提出了储渗单元的概念以及从沉积、成岩和构造作用综合分析入手划分储渗单元的方法。储渗单元是低渗透油藏开发的基本单元,对指导低渗透砂岩油藏合理开发具有重要意义。