完井的工程地质基础.ppt

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1、完井的工程地质基础完井的工程地质基础一、储层岩性特征一、储层岩性特征二、储层物性二、储层物性三、储层流体三、储层流体四、油气藏分类四、油气藏分类五、地应力的概念与确定五、地应力的概念与确定1储层岩性：储层岩性：碎屑岩和碳酸盐岩为主，碎屑岩和碳酸盐岩为主，少量岩浆岩和变质岩，甚至页岩。少量岩浆岩和变质岩，甚至页岩。1.碎屑岩储层碎屑岩储层岩石类型：砾岩、砂砾岩、粗砂岩、中砂岩、细岩石类型：砾岩、砂砾岩、粗砂岩、中砂岩、细砂岩和粉砂岩。砂岩和粉砂岩。砂岩中四种基本孔隙类型：粒间孔、溶蚀孔、基砂岩中四种基本孔隙类型：粒间孔、溶蚀孔、基质微孔和裂缝。质微孔和裂缝。一、储层岩性特征2-砂岩中次生孔隙有以

2、下五种基本成因类型：砂岩中次生孔隙有以下五种基本成因类型：1）沉积物溶解的孔隙。沉积物溶解的孔隙。2）胶结物溶解的孔隙。胶结物溶解的孔隙。3）交代作用产物溶蚀的孔隙。交代作用产物溶蚀的孔隙。4）收缩孔隙。收缩孔隙。5）岩石体积收缩、上部沉积压实或构造应力岩石体积收缩、上部沉积压实或构造应力 产生的裂缝。产生的裂缝。一、储层岩性特征3溶蚀孔隙形成过程 1胶结物石英长石孔隙 一、储层岩性特征4岩岩砂砂石石长长一、储层岩性特征岩岩砂砂铁铁含含5岩岩砂砂硬硬岩岩砂砂粉粉一、储层岩性特征62.碳酸盐岩储层碳酸盐岩储层碳酸盐岩储层主要岩性：碳酸盐岩储层主要岩性：石灰岩、白云岩及其过渡岩石类型。石灰岩、白云

3、岩及其过渡岩石类型。主要储集在粒屑灰岩、生物骨架灰岩和白主要储集在粒屑灰岩、生物骨架灰岩和白云岩三种岩类的孔隙中。云岩三种岩类的孔隙中。碳酸盐岩储层孔隙类型：碳酸盐岩储层孔隙类型：原生孔隙和次生孔隙。原生孔隙和次生孔隙。一、储层岩性特征7洞洞 穴穴 2 毫米毫米巨巨 孔孔 1.02.0毫米毫米粗粗 孔孔 0.51.0毫米毫米中等孔中等孔 0.250.5毫米毫米细细 孔孔 0.10.25毫米毫米很细孔很细孔 0.010.1毫米毫米极细孔极细孔 0.01 毫米。毫米。一、储层岩性特征碳酸盐岩储层中次生孔隙空间往往变化很大，碳酸盐岩储层中次生孔隙空间往往变化很大，根据孔隙直径的大小又可分为：根据孔隙

4、直径的大小又可分为：8根据储集空间孔隙与裂缝搭配，四类储层：根据储集空间孔隙与裂缝搭配，四类储层：1）裂缝裂缝孔隙型孔隙型 2）裂缝裂缝洞穴型洞穴型 3）孔隙型孔隙型4）裂缝型裂缝型一、储层岩性特征9石石 灰灰 石石一、储层岩性特征10平板石灰石一、储层岩性特征113.岩浆岩和变质岩储层岩浆岩和变质岩储层随着研究的深入和勘探的扩大，世界各国在岩随着研究的深入和勘探的扩大，世界各国在岩浆岩和变质岩中发现了不少油气田。浆岩和变质岩中发现了不少油气田。我国东北兴隆台地区太古代花岗岩和中生界我国东北兴隆台地区太古代花岗岩和中生界花花岗角砾岩、火山喷发岩岗角砾岩、火山喷发岩中获得了工业性油流。中获得了工

5、业性油流。酒西盆地鸭儿峡油田志留系酒西盆地鸭儿峡油田志留系变质岩变质岩中找到了裂中找到了裂缝性油藏。缝性油藏。该两类储层中还有较多的潜在储量。该两类储层中还有较多的潜在储量。一、储层岩性特征12一、储层岩性特征花花 岗岗 岩岩黑云母花岗岩黑云母花岗岩13一、储层岩性特征燧石角砾石燧石角砾石火山角烁石火山角烁石144.页岩储层页岩储层一般情况下页岩是盖层或隔层，一般情况下页岩是盖层或隔层，特定条件下也可以形成油气藏。特定条件下也可以形成油气藏。产层的特点是自然伽玛值高。产层的特点是自然伽玛值高。对获取新的油气资源很有价值。对获取新的油气资源很有价值。一、储层岩性特征15一、储层岩性特征粘土页岩粘

6、土页岩 含碳页岩含碳页岩16油油页页岩岩一、储层岩性特征17油层物性是评价储集能力基本参数，包括：油层物性是评价储集能力基本参数，包括：孔隙度（孔隙度（Porosity）渗透率（渗透率（Permeability）孔隙结构（孔隙结构（Pore structure）润湿性润湿性（Wettability）二、储层物性18储层类型储层类型名称名称孔隙度，孔隙度，%渗透率渗透率 10-3m-2特高孔特高渗特高孔特高渗302000高孔高渗高孔高渗25305002000中孔中渗中孔中渗1525100500低孔低渗低孔低渗101510100特低孔特低渗特低孔特低渗10101.孔隙度孔隙度 衡量岩石衡量岩石储集

7、流体能力储集流体能力的参数的参数 砂岩孔隙度：主要决定因素是碎屑颗粒的大砂岩孔隙度：主要决定因素是碎屑颗粒的大小以及分选程度好坏小以及分选程度好坏。二、储层物性19碳酸盐岩孔隙发育情况与砂岩相似。碳酸盐岩孔隙发育情况与砂岩相似。裂裂隙隙(缝缝)孔孔隙隙度度一一般般很很低低，0.016%，大部分很少超过大部分很少超过3。碳碳酸酸盐盐岩岩的的孔孔隙隙仍仍然然是是储储油油气气空空间间，裂缝则主要形成高渗透带。裂缝则主要形成高渗透带。二、储层物性20二、储层物性 2.渗透率渗透率岩石允许流体通过能力的大小岩石允许流体通过能力的大小 绝对渗透率、相对渗透率、有效渗透率绝对渗透率、相对渗透率、有效渗透率影

8、响孔隙度的地质因素也影响孔隙系统绝对渗透率影响孔隙度的地质因素也影响孔隙系统绝对渗透率渗透率同孔隙度、粒径、分选、排列方式关系密切渗透率同孔隙度、粒径、分选、排列方式关系密切国外：国外：0.01m2为孔隙型油层高渗和低渗区分标准为孔隙型油层高渗和低渗区分标准 0.1m2 为裂缝型油层高渗和低渗区分标准为裂缝型油层高渗和低渗区分标准21 储层流体充填于岩石孔隙，油、气、水三大类。储层流体充填于岩石孔隙，油、气、水三大类。1.原油原油原原油油是是由由各各种种烃烃与与少少量量杂杂质质组组成成的的液液态态可可燃燃矿矿物物，原油的重要物理性质包括密度、粘度、凝固点等。原油的重要物理性质包括密度、粘度、凝

9、固点等。我我国国按按粘粘度度将将原原油油划划为为常常规规油油和和稠稠油油两两大大类类：油油层层温温度度下下脱脱气气原原油油粘粘度度小小50mPaS常常规规油油，油层温度下脱气原油粘度油层温度下脱气原油粘度大于大于50mPaS 稠油稠油。三、储层流体222.天然气天然气天然气存在状态：天然气存在状态：伴随原油产出的溶解气；伴随原油产出的溶解气；气顶产出的游离气（或气藏、薄夹层）；气顶产出的游离气（或气藏、薄夹层）；地层水中的溶解气。地层水中的溶解气。天然气主要成分：天然气主要成分：甲烷为主，少量乙烷、丙烷、丁烷、戊烷和重烃；甲烷为主，少量乙烷、丙烷、丁烷、戊烷和重烃；非烃气体包括非烃气体包括N2

10、、CO2、H2S、He等。等。三、储层流体23地地层层水水：天天然然出出现现在在岩岩石石中中，并并且且在在钻钻井井以前一直存在的水。以前一直存在的水。油油田田水水：任任何何与与油油气气藏藏伴伴生生的的水水，这这些些水水有某些突出的化学特征。有某些突出的化学特征。原原生生水水：至至少少在在地地质质时时期期的的大大部部分分时时间间中中已经同大气失去接触的化石水。已经同大气失去接触的化石水。三、储层流体3.水水24四、油气藏分类 1.按照油气按照油气储集空间和流体流动储集空间和流体流动主要通道的不同主要通道的不同：1）孔隙型油藏）孔隙型油藏 以粒间孔隙为储油空间和渗流通道。以粒间孔隙为储油空间和渗流

11、通道。砂岩、砾岩、生物碎屑岩储油层。砂岩、砾岩、生物碎屑岩储油层。2）裂缝型油藏）裂缝型油藏 裂缝既是主要储油空间又是渗流通道裂缝既是主要储油空间又是渗流通道。可能不存在原生孔隙或有孔隙而不连通、不渗透。可能不存在原生孔隙或有孔隙而不连通、不渗透。碳酸盐岩、变质岩、泥页岩储油层都可形成。碳酸盐岩、变质岩、泥页岩储油层都可形成。253）裂缝孔隙型油藏）裂缝孔隙型油藏 以粒间孔隙为主要储油空间，以裂缝为主要渗以粒间孔隙为主要储油空间，以裂缝为主要渗流通道；流通道；裂缝往往延伸较远而孔隙渗透率却很低裂缝往往延伸较远而孔隙渗透率却很低。四、油气藏分类264）孔隙裂缝型油藏）孔隙裂缝型油藏 粒间孔隙和裂

12、缝都是储油空间，又都是渗流通道粒间孔隙和裂缝都是储油空间，又都是渗流通道.裂缝发育而延伸不远，油层孔隙度较低裂缝发育而延伸不远，油层孔隙度较低。5）洞隙型油藏）洞隙型油藏 溶洞、孔洞、孔隙和裂缝既是储油空间，又是渗溶洞、孔洞、孔隙和裂缝既是储油空间，又是渗流通道。流通道。储油层均属可溶性盐类沉积层，基本上没有原生储油层均属可溶性盐类沉积层，基本上没有原生孔隙，只有次生孔隙。孔隙，只有次生孔隙。四、油气藏分类27 2.油藏按几何形态分类：油藏按几何形态分类：1）块状油藏）块状油藏 油层有效厚度大（大于油层有效厚度大（大于10m)，有气顶、底水，有气顶、底水，统一水动力系统和良好连通性，底水有补给

13、能力。统一水动力系统和良好连通性，底水有补给能力。2）层状油藏）层状油藏多属背斜圈闭，构造完整，具有统一的油水界面。多属背斜圈闭，构造完整，具有统一的油水界面。3）断块油藏）断块油藏 断裂十分发育，构造被切割成许多大小不等断块。断裂十分发育，构造被切割成许多大小不等断块。4）透镜体油藏）透镜体油藏 砂体几何形态的地质描述一般以长宽比划分。砂体几何形态的地质描述一般以长宽比划分。四、油气藏分类28 3.按原油分类按原油分类:（1）常规油藏：）常规油藏：地层原油粘度小于地层原油粘度小于50mPa S，可采用注水开发。可采用注水开发。（2）稠油油藏：）稠油油藏：地层原油粘度大于地层原油粘度大于50m

14、Pa S，热采，热采（3）高凝油藏：）高凝油藏：蜡基原油，原油流温必须高于蜡基原油，原油流温必须高于 凝固点，才能维持正常生产。凝固点，才能维持正常生产。四、油气藏分类29五、地应力的概念与确定内力：内力：物体受到外力作用，在它内部同时产生一个物体受到外力作用，在它内部同时产生一个与此外力相对抗以保持平衡的力。与此外力相对抗以保持平衡的力。应力：应力：单位面积上的内力称为应力。单位面积上的内力称为应力。地壳不同部位出现受力不均衡，分别受到挤压、拉地壳不同部位出现受力不均衡，分别受到挤压、拉伸、旋扭等力作用，促使地壳中岩层发生变形。伸、旋扭等力作用，促使地壳中岩层发生变形。地应力：地应力：岩层产

15、生一种反抗变形的力，这种内部产岩层产生一种反抗变形的力，这种内部产生的并作用在地壳单位面积上的力，称为地应力。生的并作用在地壳单位面积上的力，称为地应力。地应力的概念地应力的概念30假设油田地层处于三轴地应力作用，其三个主方假设油田地层处于三轴地应力作用，其三个主方向的主应力为最大水平主应力、最小水平地应力向的主应力为最大水平主应力、最小水平地应力和垂向应力。和垂向应力。来源：来源：1.岩体自重岩体自重 2.构造应力构造应力 3.温度升高产生附加应力温度升高产生附加应力岩体自重引起垂向应力。岩体自重引起垂向应力。水平向地应力由岩体自重、地质构造运动、地层水平向地应力由岩体自重、地质构造运动、地

16、层流体压力及地层温度变化产生。流体压力及地层温度变化产生。五、地应力的概念与确定31地应力测量，根据技术原理主要有两类方法地应力测量，根据技术原理主要有两类方法：直接测量：直接测量：通过测量岩石的破裂直接确定。通过测量岩石的破裂直接确定。间接测量：间接测量：通过测量岩石变形和物性变化反演。通过测量岩石变形和物性变化反演。具体确定方法可以分为四大类：具体确定方法可以分为四大类：1.矿场应力测量矿场应力测量 2.利用地质地震资料分析利用地质地震资料分析 3.岩心测量岩心测量 4.地应力计算地应力计算五、地应力的概念与确定321.矿场应力测量：矿场应力测量：水力微压裂法水力微压裂法井壁崩落法（方向）

17、井壁崩落法（方向）长源距声波法长源距声波法地面电位法（方向）地面电位法（方向）井下微地震波法（方向）井下微地震波法（方向）五、地应力的概念与确定33机理机理:根据井眼受力状态及其破裂机理来推算地应力。破裂压力：液压克服地层破裂压力：液压克服地层抗拉强度使其破裂，形成抗拉强度使其破裂，形成井漏，造成压力突然下降井漏，造成压力突然下降 延伸压力：压力趋于平缓延伸压力：压力趋于平缓的点，为裂隙不断向远处的点，为裂隙不断向远处扩展所需的压力。扩展所需的压力。瞬时停泵压力：裂缝延瞬时停泵压力：裂缝延伸到离开井壁应力集中伸到离开井壁应力集中区，瞬时停泵区，瞬时停泵 裂缝重张压力：瞬时停泵裂缝重张压力：瞬时

18、停泵后重新开泵向井内加压。后重新开泵向井内加压。使闭合的裂缝重新张开。使闭合的裂缝重新张开。地层破裂试验曲线地层破裂试验曲线 五、地应力的概念与确定342.利用地质地震资料分析：利用地质地震资料分析：利利用用断断层层类类型型、井井眼眼稳稳定定、取取芯芯收收获获率率、地地质质构构造造等，可定性出大范围应力场分布，不能精确描述；等，可定性出大范围应力场分布，不能精确描述；3.岩心测量：岩心测量：室内测定，应用广泛；室内测定，应用广泛；只能给出地应力相对岩心的方位，如何确定在地下只能给出地应力相对岩心的方位，如何确定在地下 原方位，是该方法的关键；原方位，是该方法的关键；很难模拟井下条件，影响精确性。很难模拟井下条件，影响精确性。五、地应力的概念与确定354.地应力计算地应力计算 借借助助数数学学和和力力学学方方法法有有限限元元数数值值模模拟拟，通通过反演得到构造应力场；过反演得到构造应力场；基础数据的可靠性、本构方程、初边条件等影基础数据的可靠性、本构方程、初边条件等影响计算的精确性。响计算的精确性。五、地应力的概念与确定36本章小结完井的定义、目的、内容完井的定义、目的、内容各类储层的岩性特征各类储层的岩性特征储层物性储层物性油藏分类油藏分类地应力的概念与确定方法地应力的概念与确定方法37