[發明專利]一種致密砂巖儲層天然裂縫建模方法

有效

• 申請號: 201910732445.1
• 申請日: 2019-08-09
• 公開（公告）號: CN110286421B
• 公開（公告）日: 2020-12-18
• 發明（設計）人: 李輝;林承焰;任麗華;李師濤;陳雁雁
• 申請（專利權）人: 中國石油大學（華東）
• 主分類號: G01V99/00
• 分類號: G01V99/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明是一種針對致密砂巖儲層中天然裂縫的建模方法，包括以下步驟：1)識別單井裂縫與斷層破碎帶內部結構；2)基于沉積相控與斷裂地震解釋，采用確定性與多種隨機性算法相結合的建模方法，建立巖相?構造耦合下基質地質模型；3)在巖相?構造耦合基質地質模型約束下，采用序貫指示模擬結合垂向概率體的趨勢建模方法，建立三維非均勻巖石力學模型；4)對三維非均勻巖石力學模型進行有限元數值模擬，獲取三維空間應力場模型；5)通過建立應力場與裂縫參數間關系，采用離散裂縫網絡建模的方法建立裂縫模型。本發明能夠準確的對天然裂縫在地下的空間展布進行很好的描述，可廣泛適用于非常規儲層裂縫建模領域。

技術領域

本發明涉及非常規儲層表征與建模領域，是一種針對致密砂巖儲層中天然裂縫的建模方法。

背景技術

致密砂巖儲層中，孔喉半徑小，孔隙空間有限，天然裂縫成為這類非常規儲層中油氣運移與儲集的通道與場所。因此，明確天然裂縫在地下儲層中的空間分布是核心內容，對天然裂縫進行建模是最為立體直觀展現天然裂縫空間分布的手段，同時，為后期進行油藏數值模擬建立準確的裂縫-基質模型。天然裂縫建模一直是世界上存在的難題，時至今日，通過地球物理手段對地下天然裂縫進行識別與建模是最為直接的方法。但由于裂縫存在多尺度的問題，從地球物理手段進行建模存在局限于單井，同時空間上僅能對較大尺度的裂縫進行識別的問題，本文提出一種基于斷層破碎帶地質概念模式指導下，從裂縫發育力學成因入手，借助有限元數值模擬的方法，通過模擬應力場的空間分布，建立離散裂縫網絡模型的方法。是一種從機理角度，建立真實地層下天然裂縫網絡模型的方法。

進行有限元數值模擬，準確的非均質巖石力學模型是關鍵。從沉積-構造同時控制儲層形成角度入手，首先建立巖相-構造耦合下的基質地質模型，對非均質巖石力學模型進行約束。致密砂巖儲層中，天然裂縫往往發育在斷層等構造部位區域，因此，斷層破碎帶的內部結構制約著天然裂縫的空間發育；同時，在遠離斷層區域，天然裂縫的發育受控于巖石力學性質的差異性，受巖相控制作用明顯。以往的模型中，更多注重將沉積或巖相的空間分帶性刻畫的較為詳細，斷層僅作為一個二維的存在。本次發明中，將斷層考慮成體，將斷層破碎帶的分帶性與巖相分布的分帶性進行耦合，建立巖相-構造耦合下的基質地質模型。

在傳統連續性屬性建模過程中，往往是基于沉積相控下的序貫高斯模擬算法，存在相帶邊界條件控制范圍過大，垂向分辨率較低的問題。在本次發明中，是在巖相-構造耦合下的基質地質模型約束下，將平面模擬效果較好的序貫高斯算法，和垂向模擬效果較好的垂向概率體方法，通過趨勢建模的方法進行整合，建立起準確的非均質巖石力學模型。

以往對地質模型進行有限元數值模擬，其地質模型多為均一巖石力學分布，或僅斷層處做特殊賦值的方法進行。本文將前期獲得的三維非均質巖石力學模型通過網格賦值法進行力學模型的建立，模擬了非均質儲層狀態下應力場的空間分布，更為真實的反應了地下應力的空間分布狀態。

將巖石破裂時釋放的應變能與巖石破裂時新增的表面積通過能量守恒建立聯系，進而對裂縫密度等參數進行基于應力場的空間計算，最后采用離散裂縫網絡建模方法建立裂縫模型。該方法真正從裂縫形成力學機理角度出發，對裂縫空間分布進行刻畫。

發明內容

本發明的目的是為了建立一種對沉積和構造共同控制下所形成的強非均質儲層，進行基于應力場模擬的裂縫建模方法。能夠更為準確的描述地下天然裂縫的空間分布，建立起更符合實際地質情況的裂縫模型。

本發明通過以下步驟實現：

步驟一，識別裂縫與斷層破碎帶內部結構。通過巖心和測井對單井裂縫和斷裂帶內部結構進行定量描述，確定裂縫密度參數和斷裂帶內部結構樣式。獲取裂縫密度參數主要依據巖心上的觀察與測量；斷裂帶內部結構的刻畫主要依據白云巖化作用的強弱，結合裂縫密度進行判斷。