FracaFlow在火山岩裂缝预测中的应用

刘继军

研究背景：

作为盆地深层油气储集主体的火山岩已成为重要的非常规油气勘探领域，我国在松辽、准噶尔、吐哈、辽河、三塘湖、二连盆地等多个盆地中均发现大量火山岩油气藏。石炭系火山岩也成为准噶尔盆地重要的勘探目的层。

研究结论：

石炭系火山岩裂缝以构造缝为主，次为成岩缝、风化缝；早期近东西向裂缝充填程度较高，以低角度缝为主，晚期近南北向高角度缝仍处于开启状态，是重要的渗流通道；研究区裂缝分布在近东西向、近南北向两组逆掩断层附近，集中于4个发育区。

裂缝是火山岩油藏重要的输导通道，位于裂缝发育带附近的钻井，虽储层厚度较小，但产液指数、试油产能远高于其他区域，是造成各断块单井产液能力差异的重要原因。

研究流程：

1.岩心及成像裂缝特征分析（图1-图5）；

2.裂缝密度与属性相关性分析（图6-图8）；

3.裂缝模型建立与裂缝参数场等效模拟（图9-11）

图文说明：

1.Z井断块石炭系火山岩岩心及成像裂缝特征分析

(1) 岩心裂缝特征（图1）

图1  火山岩岩心裂缝特征

a.  Z124井，2790.9m，火山角砾岩，构造缝；b.Z127井，2750.6m，英安岩，马尾状风化缝；c.Z122井，3832.1m，火山角砾岩，脉状风化缝中充填泥质、碳酸盐；d.Z115井，2930.1m，英安岩，冷凝收缩缝；e.Z127井，3804.3m，英安岩，斑晶炸裂缝；f.Z井，3002.6m，安山岩，层理缝；g.Z115井，2928.5m，溶孔缝。

（2）火山岩裂缝走向分析（图2）

根据裂缝走向进行有效裂缝分组分析，断块张开缝分近东西和近南北走向两组裂缝，近东西向裂缝（EW_Frac）为北东96°走向，占总裂缝数的60.6%，近南北向裂缝（SN_Frac）为北东24°走向，占总裂缝数的39.4%。本区以近东西向裂缝为主。

图2 石炭系火山岩裂缝走向玫瑰花图

（3）裂缝倾角特征分析（图3）

Z井断块石炭系裂缝倾角主要分布在30-60°之间，由南向北裂缝倾角逐渐增大，整体上以中高角度斜交缝为主。

裂缝倾角与单井含水率存在一定的关系，开发过程中北部油井含水较南部油井上升快。北部断块裂缝倾角主要分布在40-80°之间，高角度斜交缝发育，开发过程中含水上升快。

图3    Z121井断块石炭系裂缝倾角与含水率曲线对比

（4）岩性岩相裂缝方位及倾角特征（图4 图5）

溢流相中的裂缝占总裂缝数71%，比爆发相裂缝发育。溢流相中裂缝走向为明显的两个，即近东西向和近南北向，爆发相中裂缝走向以近南北为主。

两种相中的填充缝角度以北东向为主。  

图4  爆发相张开缝角度特征

图5  溢流相张开缝角度特征

2.裂缝密度与属性相关性分析

（1）石炭系火山岩裂缝密度特征（图6 图7）

根据成像单井裂缝测井运算成果，对裂缝密度进行统计，Z井断块中、北部断块较南部断块裂缝密度大。

图6   SN_Frac裂缝密度直方图

图7  EW_Frac裂缝密度直方图

（2）裂缝密度与属性相关性分析

Z井断块石炭系火山岩裂缝密度与层面绝对曲率值呈现幂函数正相关，当曲率绝对值小于0.001，裂缝密度随曲率的增大呈现幂指数增长。裂缝密度与相干体表现为线性负相关，相干值越小，裂缝相对越发育。（图8）

图8  裂缝密度与属性相关性交会分析图

（3）建立裂缝密度趋势体

利用地质统计算法，在数据变换和变差函数分析基础上，以裂缝密度趋势属性体为约束条件,分别获得两组裂缝的裂缝密度发育体。由裂缝模型运算结果得到，Z井断块石炭系火山岩近东西向裂缝密度明显大于近南北向裂缝密度。近东西向裂缝平均密度为0.43条/m，裂缝发育区密度大于1条/m。近南北向裂缝平均密度为0.18条/m，裂缝发育区密度在0.5条/m左右。

3. 裂缝模型建立与裂缝参数场等效模拟

应用FracaFlow软件的DFN（Discrete Fracture Network）建模算法，分裂缝组计算实际观测裂缝的角度及其偏差，根据岩心实测成果和动态认识设置裂缝的长度、开度、传导率与密度等参数，建立了石炭系火山岩单井的近井区域裂缝模型（图9）。

图9   Z井断块近井地带裂缝模型中的过井裂缝片

采用FracaFlow软件的解析等效模拟方法，裂缝等效孔隙度平均值为0.11%，等效渗透率Kx>Ky>Kz，等效东西向渗透率平均值为25.25mD，等效南北向渗透率平均值为12.69mD，等效垂向渗透率平均值为5.51mD。（图10 图11）

图10  裂缝等效孔隙度模型

图11 裂缝等效渗透率模型

研究成果：

受近东西向、近南北向两组逆掩断层影响，Z井断块石炭系火山岩裂缝呈条带状分布，集中于Z15井西断裂、Z井西断裂、Z井北断裂和东断裂等4个裂缝发育带。

裂缝密度随到断层距离缩短而增大，尤其是位于断裂交汇处的Z、Z2和Z124井，构造变形强度大，裂缝发育程度也最高。

研究区总体呈一个自北西向南东倾斜的单斜，裂缝密度也呈由北向南减弱趋势，且北部以近南北向高角度裂缝为主，充填程度较低，仍具有较好的渗流能力，是研究区有利勘探目标区，向南裂缝倾角逐渐降低，以近东西向低角度斜交缝为主，裂缝充填程度较高，相应的产液能力较低。

PS：

了解进一步技术细节，可加微信：mysega2012；或QQ：64421847。

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