基于目结土实验的裂缝预测方法和系统

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基于目结土实验的裂缝预测方法和系统
技术领域
[0001] 本发明涉及石油勘探技术，尤其涉及一种基于目结土实验的裂缝预测方法和系统。
背景技术
[0002] 库车前陆盆地内具有良好的石油地质条件，目前在盐下深层白垩系砂岩储层中已发现了一系列大型气田。由于储层埋深较大，平均埋深近7000m，因此该区域内裂缝对于天然气的开发具有重要的影响因素。
[0003] 目前针库车前陆盆地深层裂缝研究方法主要集中在以下几种(1)地表裂缝建模，可以通过地表露头观察的手段，统计裂缝条数、宽度计算裂缝的发育密度；(2)曲率法，通过对背斜的形态进行模拟，根据曲率计算裂缝发育密度及分布范围；(3)应力场模拟法，即通过地应力模拟结合岩石破裂参数预测裂缝发育区带；(4)地震属性反演法，利用地震资料属性进行三维空间裂缝模拟。上述四种方法都是常用的冲断带裂缝建模方法，在油气勘探的过程中发挥了重要作用。
[0004] 然而，针对库车盐下深层裂缝储层预测，由于地表裂缝是多期叠加裂缝且与地下应力条件差别明显，库车前陆冲断带构造变形复杂，目的层埋深大，很难建立准确的地应力场，不能反应地下裂缝的真实状态，导致对库车前陆冲断带的裂缝储层预测准确性低。
发明内容
[0005] 本发明提供一种基于目结土实验的裂缝预测方法和系统，用于解决现有技术中库车前陆冲断带构造变形复杂，目的层埋深大，很难建立准确的地应力场，不能反应地下裂缝的真实状态，导致对库车前陆冲断带的裂缝储层预测准确性低的问题。
[0006] 本发明一方面提供一种基于目结土实验的裂缝预测方法，包括：
[0007] 选取目结土，根据预先设置的模型长度、宽度和厚度将所述目结土铺设成目结土实验模型；
[0008] 根据预先设置的速率对所述目结土实验模型进行挤压，获取所述目结土实验模型在被挤压过程中裂缝的演变参数；
[0009] 根据所述演变参数和预先获取待预测裂缝储层的地质资料，进行裂缝发育规律预测用以指导测井和钻井。
[0010] 可选的，所述目结土无杂质，且可塑指数大于或等于28。
[0011] 可选的，所述选取目结土，根据预先设置的模型长度、宽度和厚度将所述目结土铺设成目结土实验模型，包括：
[0012] 选取灰色、无杂质、细度为800且可塑指数大于或等于28的目结土；
[0013] 将所述目结土加水调配成预设粘度后放入成型器内，待定型后进行切割处理，得到目结土分块；
[0014] 根据预先设置的模型长度、宽度和厚度，将所述目结土分块铺设在实验槽内，并采用彩色沙粒打好网格，形成目结土实验模型。
[0015] 可选的，所述根据预先设置的速率对所述目结土实验模型进行挤压，获取所述目结土实验模型在被挤压过程中裂缝的演变参数，包括：
[0016] 将驱动马达的速率设置为0.01mm/s-0.03mm/s范围内的任一速率对所述目结土实验模型进行挤压；
[0017] 在对所述目结土实验模型的挤压过程中，间隔预先设定时间记录所述目结土实验模型的断层照片；
[0018] 根据至少一张所述断层照片，获取所述目结土实验模型在被挤压过程中裂缝的演变参数。
[0019] 可选的，所述演变参数包括：断层缩短量、断层断距、背斜幅度、裂缝带长度和裂缝带宽度。
[0020] 可选的，所述预先获取待预测裂缝储层的地质资料包括测井资料和岩心资料。
[0021] 可选的，所述根据所述演变参数和预先获取待预测裂缝储层的地质资料，进行裂缝发育规律预测用以指导测井和钻井，包括：
[0022] 根据所述演变参数和预先获取待预测裂缝储层的地质资料，进行定量分析建立所述待预测裂缝储层的断层发育模型、褶皱发育模型和裂缝分布模型；
[0023] 根据所述断层发育模型、所述褶皱发育模型和所述裂缝分布模型对所述待预测裂缝储层进行裂缝发育规律预测用以指导测井和钻井。
[0024] 本发明第二方面提供一种基于目结土实验的裂缝预测系统，包括：采集设备、控制设备、实验箱、定速马达；
[0025] 所述实验箱用于按照预先设置的模型长度、宽度和厚度铺设选取的目结土并获取目结土实验模型；
[0026] 所述定速马达用于根据预先设置的速率对所述目结土实验模型进行挤压；所述采集设备用于获取所述目结土实验模型在被挤压过程中裂缝的演变参数；
[0027] 所述控制设备用于根据所述演变参数和预先获取待预测裂缝储层的地质资料，进行裂缝发育规律预测用以指导测井和钻井。
[0028] 可选的，所述实验箱具体包括防水地板、固定板、活动板和两个玻璃板。
[0029] 本发明提供的基于目结土实验的裂缝预测方法和系统，选取目结土，根据预先设置的模型长度、宽度和厚度将所述目结土铺设成目结土实验模型，根据预先设置的速率对所述目结土实验模型进行挤压，获取所述目结土实验模型在被挤压过程中裂缝的演变参数，根据所述演变参数和预先获取待预测裂缝储层的地质资料，进行裂缝发育规律预测用以指导测井和钻井，通过实验模拟断背斜裂缝的发育规律，观察到裂缝的走向、裂缝分布构造及裂缝的组合样式等裂缝的演变过程，并结合地质资料对待预测裂缝数据拟合、总结规律进行预测来指导钻井和测井工作，有效提高对库车前陆冲断带类型的裂缝储层预测准确性。
附图说明
[0030] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0031] 图1为本发明基于目结土实验的裂缝预测方法实施例一的流程图；
[0032] 图2a为本发明基于目结土实验的裂缝预测方法实施例二的流程图；
[0033] 图2b为本发明基于目结土实验的裂缝预测方法实施例二的实验示意图；
[0034] 图3a为本发明基于目结土实验的裂缝预测方法实施例三的流程图；
[0035] 图3b为本发明基于目结土实验的裂缝预测方法实施例三的实验示意图；
[0036] 图3c为本发明基于目结土实验的裂缝预测方法实施例三得到的裂缝示意图；
[0037] 图4为本发明基于目结土实验的裂缝预测系统的结构示意图。
具体实施方式
[0038] 为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0039] 图1为本发明基于目结土实验的裂缝预测方法实施例一的流程图，如图1所示，该基于目结土实验的裂缝预测方法的具体步骤为：
[0040] S101：选取目结土，根据预先设置的模型长度、宽度和厚度将所述目结土铺设成目结土实验模型。
[0041] 在本实施例中，将选取的目结土加水调配，根据设计好的初始模型的长度、宽度及厚度，将目结土分块铺设于实验槽内，用铲子将目结土的表面抹平，以进行构造定量分析。
[0042] 具体可选的，所述目结土无杂质，且可塑指数大于或等于28，并且该目结土为灰色、无杂质、细度为800且可塑指数大于或等于28的目结土。
[0043] S102：根据预先设置的速率对所述目结土实验模型进行挤压，获取所述目结土实验模型在被挤压过程中裂缝的演变参数。
[0044] 在本实施例中，使用驱动马达对目结土实验模型进行挤压，观察实验过程，并进行记录，以便获取演变参数。
[0045] 一般情况下，该演变参数包括：断层缩短量、断层断距、背斜幅度、裂缝带长度和裂缝带宽度。
[0046] S103：根据所述演变参数和预先获取待预测裂缝储层的地质资料，进行裂缝发育规律预测用以指导测井和钻井。
[0047] 在本实施例中，根据记录构造的断层缩短量、断层断距、背斜幅度及裂缝带长度、裂缝带宽度等演变参数，根据定量数据拟合公式，总结规律，结合实际地质资料进行裂缝带预测。
[0048] 本实施例提供的基于目结土实验的裂缝预测方法，根据预先设置的模型长度、宽度和厚度将所述目结土铺设成目结土实验模型，根据预先设置的速率对所述目结土实验模型进行挤压，获取被挤压过程中裂缝的演变参数，根据所述演变参数和预先获取待预测裂缝储层的地质资料，进行裂缝发育规律预测用以指导测井和钻井，通过实验模拟断背斜裂缝的发育规律，观察到裂缝的走向、裂缝分布构造及裂缝的组合样式等裂缝的演变过程，并结合地质资料对待预测裂缝数据拟合、总结规律进行预测来指导钻井和测井工作，有效提高对库车前陆冲断带类型的裂缝储层预测准确性。
[0049] 图2a为本发明基于目结土实验的裂缝预测方法实施例二的流程图，图2b为本发明基于目结土实验的裂缝预测方法实施例二的实验示意图，如图2a所示，在上述实施例的基础上，S101的具体实现步骤为：
[0050] S201：选取灰色、无杂质、细度为800且可塑指数大于或等于28的目结土。
[0051] S202：将所述目结土加水调配成预设粘度后放入成型器内，待定型后进行切割处理，得到目结土分块。
[0052] 在本实施例中，优选目结土，灰色，细度800，无杂质，可塑指数大于或等于28。加水调配至合理粘度后放入成型器内成型，待定型后对粘土进行切割以方便铺设。
[0053] S203：根据预先设置的模型长度、宽度和厚度，将所述目结土分块铺设在实验槽内，并采用彩色沙粒打好网格，形成目结土实验模型。
[0054] 在本实施例中，根据设计好的初始模型的长度、宽度及厚度，将目结土分块铺设于实验槽内，用铲子将目结土的表面抹平，在其上用彩色沙粒打好网格以进行构造定量分析。
[0055] 在上述图1、图2a和图2b所示的实施例的基础上，图3a为本发明基于目结土实验的裂缝预测方法实施例三的流程图，图3b为本发明基于目结土实验的裂缝预测方法实施例三的实验示意图；图3c为本发明基于目结土实验的裂缝预测方法实施例三得到的裂缝示意图；如图3a所示，S102：根据预先设置的速率对所述目结土实验模型进行挤压，获取所述目结土实验模型在被挤压过程中裂缝的演变参数，和S103：根据所述演变参数和预先获取待预测裂缝储层的地质资料，进行裂缝发育规律预测用以指导测井和钻井的具体实现步骤如下：
[0056] S301：将驱动马达的速率设置为0.01mm/s-0.03mm/s范围内的任一速率对所述目结土实验模型进行挤压。
[0057] S302：在对所述目结土实验模型的挤压过程中，间隔预先设定时间记录所述目结土实验模型的断层照片。
[0058] S303：根据至少一张所述断层照片，获取所述目结土实验模型在被挤压过程中裂缝的演变参数。
[0059] 在本实施例中，所述演变参数包括：断层缩短量、断层断距、背斜幅度、裂缝带长度和裂缝带宽度。
[0060] S304：根据所述演变参数和预先获取待预测裂缝储层的地质资料，进行定量分析建立所述待预测裂缝储层的断层发育模型、褶皱发育模型和裂缝分布模型。
[0061] 在本实施例中，所述预先获取待预测裂缝储层的地质资料包括测井资料和岩心资料。
[0062] S305：根据所述断层发育模型、所述褶皱发育模型和所述裂缝分布模型对所述待预测裂缝储层进行裂缝发育规律预测用以指导测井和钻井。
[0063] 在上述图1、图2a、图2b、图3a、图3b和图3c所示的实施例的基础上，下面举几个在实际预测过程中的应用以说明本方案的效果，具体如下：
[0064] 实例一：库车前陆冲断带ks2号构造是位于库车前陆冲断带盐下层断背斜圈闭，埋深超过6500m，平均孔隙度5％，为特低孔、低渗型储层，储层内裂缝普遍发育，是影响产能的重要原因。受埋深大、地震资料品质差、钻井取芯资料少的影响，裂缝发育模式不明。通过本方法对ks2号构造开展了裂缝发育特征的模拟，模拟结果表明该构造内应发育东西向挤压缝、近南北向调节裂缝及斜列张裂缝。其中南北向调节裂缝及斜列张裂缝张开程度最大，最利于高产。根据实验结果建立了南北向调节裂缝带发育在断层断距抖动带的模型，预测了该构造带内存在9个调节裂缝带。实钻证明，在调节裂缝带内5口钻井均获得超过30万方的高产，平均产能大于构造内其他钻井，证明了该项结果预测的准确性。
[0065] 实例二：库车前陆冲断带ks8号构造是位于库车前陆冲断带盐下层断背斜圈闭，位于ks2构造南部，埋深超过6500m，平均孔隙度5％，为特低孔、低渗型储层，储层内裂缝普遍发育，是影响产能的重要原因。受埋深大、地震资料品质差、钻井取芯资料少的影响，裂缝发育模式不明。通过本方法对ks8号构造开展了裂缝发育特征的模拟，模拟结果表明该构造内应发育东西向挤压缝、近南北向调节裂缝及斜列张裂缝。其中南北向调节裂缝及斜列张裂缝张开程度最大，最利于高产。根据该实验数据建立断层断距抖动带的模型，预测了该构造带内存在7个调节裂缝带。实钻证明，在调节裂缝带内4口钻井均获得超过百万方的高产，成为库车前陆冲断带平均日产量最高的圈闭，证明了该项成果预测的准确性，极大地推动了该区块勘探开发进程。
[0066] 本实施例提供的基于目结土实验的裂缝预测方法在实际应用中效果显著，库车前陆冲断带克拉苏构造带克深区带白垩系砂岩埋深普遍大于7000m，裂缝是控制天然气产能的主要因素。该区块应用该项发明成果对克深、博孜区块进行了裂缝发育规律的模拟研究，取得良好的效果，为高产井的选取提供了新的方法。该方法模拟了断背斜裂缝发育规律，通过实验过程可以直观地观察到裂缝的走向、裂缝带分布构造部位及裂缝带的组合样式，为深层断背斜裂缝的平面分布特征研究提供了实体模型。实验可以恢复断背斜的形成演化过程，在实验结果中可以观察到裂缝的生长、连接及张开过程，为裂缝的演化历史研究提供了依据。通过对实验结果的定量分析可以建立断层、褶皱发育与裂缝分布规律的定量模型，根据模型可以对实际地质体裂缝的发育进行预测，指导钻井部署大大加快了勘探开发节奏。
传统裂缝研究方法时间较长，需要做大量的野外工作及地震资料的处理解释工作。应用本方法主要以室内实验为主，实验过程清晰，各环节衔接紧密，极大地节约了时间，提高了研究效率。大大节约了成本，传统裂缝研究方法成本高昂，需要耗费大量的人力、物力。本方法主要应用计算机软件和室内实验设备完成，操作成本低廉，材料购买方便，价格低廉成果可信度高可以极大地节约勘探成本。
[0067] 2013-2014年利用该技术成果在克拉苏构造带进行重点研究，通过与实钻资料的对比该方法预测的裂缝带吻合率高，裂缝的方向、密度及产能均与理论模型符合。其中在有利的裂缝发育带内钻井均获高产。平均天然气日产量超50万方，重点区块平均日产超百万方。
[0068] 图4为本发明基于目结土实验的裂缝预测系统的结构示意图，如图4所示，该基于目结土实验的裂缝预测系统10，包括：采集设备11、控制设备12、实验箱13、定速马达14；所述实验箱13用于按照预先设置的模型长度、宽度和厚度铺设选取的目结土并获取目结土实验模型；所述定速马达14用于根据预先设置的速率对所述目结土实验模型进行挤压；所述采集设备11用于获取所述目结土实验模型在被挤压过程中裂缝的演变参数；所述控制设备
12用于根据所述演变参数和预先获取待预测裂缝储层的地质资料，进行裂缝发育规律预测用以指导测井和钻井。
[0069] 其中，所述实验箱13具体包括防水地板、固定板、活动板和两个玻璃板。
[0070] 本实施例提供的基于目结土实验的裂缝预测系统，用于执行图1-3任一所示的方法实施例的技术方案，其实现原理和技术效果类似，根据预先设置的模型长度、宽度和厚度将所述目结土铺设成目结土实验模型，根据预先设置的速率对所述目结土实验模型进行挤压，获取被挤压过程中裂缝的演变参数，根据所述演变参数和预先获取待预测裂缝储层的地质资料，进行裂缝发育规律预测用以指导测井和钻井，通过实验模拟断背斜裂缝的发育规律，观察到裂缝的走向、裂缝分布构造及裂缝的组合样式等裂缝的演变过程，并结合地质资料对待预测裂缝数据拟合、总结规律进行预测来指导钻井和测井工作，有效提高对库车前陆冲断带类型的裂缝储层预测准确性。
[0071] 最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。