基于数值模拟表征岩石组构对裂缝性储层发育影响程度的机理研究：以济阳坳陷花岗质岩石为例

摘要

裂缝性油气藏是全球范围内重要的油气储量增长点，已探明地质储量约占总探明地质储量的30%以上，其分布范围广泛且勘探潜力巨大。岩石组构(矿物组分、粒度和结构)是控制裂缝发育程度的根本因素，颗粒离散元法已应用于脆性矿物力学性质和微裂缝破裂机制的研究，然而岩石组构差异对裂缝发育程度的影响和机理研究较弱。本文针对组构差异约束下的花岗质基岩成缝机制这一关键科学问题，构建矿物含量、矿物粒径、矿物定向排列与宏观力学参数以及裂缝发育模式的离散元数值模型，明确岩石组构对裂缝发育的控制机理，从而为裂缝性油气藏的勘探提供指示意义。以济阳坳陷花岗质裂缝性基岩储层为例，通过岩心观察描述、铸体薄片鉴定和XRD等分析测试，定量表征岩石组构特征，建立岩石组构-裂缝预测初始离散元数值模拟模型。运用岩石单轴力学压缩试验和声发射监测，标定并验证初始模型细观参数。综合数值模拟结果，构建岩石组构对岩石力学性质和裂缝发育控制作用的综合定量预测模型。研究结果表明：(1)通过对矿物的晶内缝数量化后，发现碱性长石对储层裂缝发育贡献程度最高，其含量与岩石微裂缝发育总数呈正相关，斜长石次之，石英最低，其含量与岩石微裂缝发育总数呈负相关；(2)随着花岗质岩石粒径由2.0 mm增大至5.0 mm,单轴抗压强度呈下降趋势，发育微裂缝所需的构造应力越小，易于生成裂缝性储层，但在构造应力作用足够大时，微裂缝密度有所下降；(3)通过对矿物的晶间缝数量化后，发现相对于构造应力方向的矿物定向排列倾角与晶间微裂缝数占比呈正相关，具片麻理的花岗质岩石相较块状花岗质岩石的抗压强度低的，且微裂缝之间的连通性更好，更容易发育优质储层。该研究成果可为裂缝性储层预测提供重要理论依据。

关键词

裂缝性油气藏 / 岩石组构 / 数值模拟 / 定量预测

基金资助

中国石油大学(北京)2024年度“学科前沿交叉探索专项(2462024XKQY004)”; 国家科技重大专项(2024ZD14049-004); 中国石油化工股份有限公司研究项目“济阳坳陷太古界潜山油气成藏条件及目标评价(P22067)”