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油藏地应力与裂缝分析预测系统 Geo-Fracture V3.0
 
油藏地应力与裂缝分析预测系统(Geo-Fracture V3.0
                       (Reservoirs Crustal Stress & Fracture Analysis System V3.0)
1)地应力优化反分析算法
v      为方便反分析方法应用于有限元模拟之中,利用序列无约束目标极小化技术(SUMT);
v      推导出与有限元计算相关联的反分析数值计算模型;
v      该模型的主要思想是通过添加惩罚函数的方法把约束问题转化为无约束问题;
v      选定一组合理的目标函数,利用最优化方法调整、搜索参数,用有限元数值算法正演计算值;
v      将观测值与计算值代入目标函数,判断目标函数的大小;
v      若目标函数没有达到极小,用反分析方法继续调整、搜索参数,重复上述过程,直到目标函数达到极小值,从而获得边界载荷参数;
v      用反演得到的边界载荷进行正演计算,从而可以获得储层的地应力场。
2)边界条件
v      以研究区块内控制井压裂资料(破裂压力和破裂方位)和测井资料作为多目标约束条件
3)计算精度控制
v     本软件的优势在于确保研究区块内控制井位置的地应力大小误差小于10%,方位误差小于10度。
4)低渗透油藏储层裂缝分析预测系统软件界面

 
5)裂缝预测模型:
v      Giffith(格里菲斯)破裂准则: (张开型破裂)
v      库伦—纳维破裂准则: (张开型破裂)
v      能量原理: 应变能密度理论 (剪切型破裂)
v      储层裂缝密度计算的二元法(混合法)
v      岩石裂缝破裂率V
v      岩石裂缝破裂密度I
v      Fn指标法预测分析储层裂缝发育程度
6)裂缝预测模块:
输入必要的样本点基本数据、储层数据等参数后,可以利用现行的各种储层裂缝预测方法或准则进行裂缝的发育程度预测,求出岩石的破裂值、裂缝密度、应变比能、能量比率、剩余抗剪强度等裂缝预测参数。
7)裂缝发育程度输出模块
  本模块与裂缝预测模块和数据管理模块有一定的联系。裂缝预测结束后,软件根据各样本点的破裂值、裂缝密度、应变比能、能量比率、剩余抗剪强度等裂缝预测参数进行绘图,可给出研究区块的样本点裂缝位置分布图、裂缝方位分布图、裂缝发育程度等值线图、裂缝方位图、裂缝密度分布预测图等。
8)数据库管理模块
第一部分数据库输入参数部分;该部分数据主要是通过该软件的连接接口,可直接读取有限元分析的结果输出文件;第一部分用来存放系统在裂缝预测前需输入的各种相关地质参数,它是一个关系型数据库,包括三个关系,它们是样点基本数据、地层参数表、储层参数表;
第二部分为裂缝预测结果输出数据部分。输出破裂值、裂缝密度、应变比能、能量比率、剩余抗剪强度等裂缝预测参数
第三部分是裂缝预测结果数据库,用来存放样本点各种裂缝预测结果数据。对于数据库,该软件提供浏览、添加、删除、修改和查询操作等功能。
 
数据库管理模块界面

9软件输出结果:                                      

                                     最小水平主应力(上图)、最大水平主应力(下图)空间分布对比图
 

v 最大水平主应力大小方向分布规律。 阜一段储层水平最大主应力分布在57~71MPa之间,方向则主要分布在 NE50o~ NE95o之间。

v  油田水平最小主应力分布在41~52MPa之间,方向则主要分布在NW40o~ NE25o之间,基本上与最大主应力的方位正交。

     油田阜一段的剪应力主要分布在-9.5 MPa~8MPa之间;研究区域内的剪应力场的分布具有左旋和右旋两种剪切模式,目标工区内东北部的北东向断裂构造分布的区域表现为右旋剪切,其余部位主要表现为左旋剪切.

   地层空隙压力分布特征
v 区块油藏阜一段的地层孔隙压力主要分布在16MPa~34MPa之间,随地层深度的增加油藏地层压力逐渐增大,在断裂构造两侧往往具有一定的压差,研究区域内从东向西随底层深度的逐渐变浅而呈现出逐渐增减小的趋势,

v  区块油藏阜一段破裂压力主要分布在38MPa~55MPa之间,其中低值出现在区块油藏东南部断裂构造较发育的区域。
 
主要从多目标约束的优化反分析数值模拟,充分利用区块油藏的地震反演构造图、测井资料、取心井岩心测试、注水井压裂施工数据及裂缝监测信息等资料,分别对油田及其所属的几个主要子区块的油藏地应力进行模拟分析,获取了研究区域的三向主应力、孔隙压力及破裂压力的分布情况,同时回归出了区块油藏的三向地应力随深度变化的关系曲线,为储层裂缝的分析预测及综合应用研究提供了必备数据资料。
 
 
Griffith 破裂准则预测张拉型裂缝方位及裂缝密度

v   发育的张裂缝主要属于区域性裂缝,方位分布较为稳定,张裂缝走向变化平缓,主要分布在NW10°~NE40°之间,受主要断裂构造走向的影响,张裂缝方位自西部到东部、北部呈现出顺时针方向的偏转。
 
 
库仑—纳维准则预测剪裂缝方位及密度分布

v      阜一段储层剪破裂率的主要分布范围在0.2~1.25之间,区块构造剪切裂缝发育程度相对较低,但其分布仍具有较明显的分区分块的特点,即剪切裂缝的仅发育在断裂构造内部及其附近区域,甚至是多条断裂构造密集的区域。
 
 
Fn指标法预测分析储层裂缝发育程度

v   区块油藏阜一段储层的Fn指标值主要分布在0.4~2.8的范围内,具有西南东北向的分带分布的特点,研究工区西部较低,东部较高,断裂构造是其主要的影响因素之一。现已开采油田断块都具有较高的Fn指标值,多条断裂构造汇集区域也是Fn指标的高值区

 
应变能密度准则分析裂缝规律

v      研究区块内应变能密度主要分布在之间。整体上,区块油藏阜一段储层的应变能密度值自西向东逐渐增大,断裂构造较为密集的区域应变能密度亦较高。在断裂构造内部及其附近区域应变能密度一般变化梯度较其他地区要大,说明断裂带的存在对于研究区内的裂缝分布有非常大的影响。
 
 
区块油藏储层裂缝等级划分

v      区块油藏阜一段储层裂缝发育指数主要分布在0.2~1.7之间,高值区主要分布研究区域的东北部和断裂构造附近及其内部区域,而距断裂构造稍远的区域裂缝发育指数明显降低。
 
 
裂缝系分类和组合模式

v  在构造应力场的作用下,研究区域目标层段主要发育有三种性质的裂缝:张拉裂缝、剪切裂缝和张剪混合裂缝。其中,剪切裂缝主要分布在断裂构造附近区域,多呈现出与主断裂带雁行分布形态。张拉裂缝主要产生于距断层较远、受到的剪切、扭转等作用影响较小的区域。

 
 
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