<储层地质力学>储层储集空间变形分析

7月前浏览1550

Zoback教授和他的博士开展Deformation analysis in reservoir space（DARS）研究，小编初步理解为储层储集空间的变形分析。

如上图所示，Zoback院士将剑桥-黏土模型（储层地质力学课程<通过剑桥-黏土模型理解多孔岩石的破坏与应力的关系>）应用至储层岩石孔隙的变形分析，如下图所示，假设该储层应力环境为正断层，即上覆岩层压力为最大地应力，将q-p空间的剑桥-黏土模型转换到储层岩石孔隙变形分析中，下图右侧图，横坐标为孔隙压力，纵坐标为有效水平最小地应力，最上方横线为上覆岩层压力。

随着油气资源的持续产出，地层孔隙压力必然降低，为表示储层中这一应力变化路径，储层储集空间变形分析图（DARS）中添加红色箭头，如下图所示，红色圆点表示储层的初始压力状态，倾斜的虚线表示断层启动临界应力条件，假设随着油气资源的采出，地层有效应力沿红色箭头路径变化，当应力状态越过椭圆包络线时，地层孔隙坍塌，孔隙减小，这会称为化石能源产出的动力，但是当红色箭头越过倾斜曲线时，就会引起断层的滑动，引发次生灾害，例如孔隙度、渗透率的降低，断层剪切滑动造成的套管变形及井眼坍塌等；依据下图就可以判断储层能承受多大程度的压力衰减。

在上述理论的基础上，Zoback院士对墨西哥湾X油田进行了实例解析，如下图所示，随着开采时间延长，测得的地层压力逐渐降低，同时开展了多次地应力测试。

将上述现场测试数据绘制在DARS分析图中，如下图所示，横坐标为孔隙压力，纵坐标为有效水平最小主应力，测试数据如图中圆点所示，连接测试数据，并外推，可以发现外推的应力路径与断层滑动的临界应力状态线橡胶，说明在更早的时间内，储层已经产生了断层。

目前地质勘探解释的墨西哥湾X油田断层分布情况如下图所示，与上图分析结果一致。

依据上述测得的水平最小主应力和地层压力数据，在室内开展了实验，测试了在应力环境及应力路径下的变形特征，绘制ADRS分析图如下图所示，分析可得，随着孔隙压力的降低，岩石孔隙度减小4.9%，推测到储层，说明该储层整体厚度可能减小了5%，由此可对实际地层的套管及水泥环造成实际的损害。可根据该研究指导油田的勘探开发的生产设计。