石油学报 ›› 2018, Vol. 39 ›› Issue (10): 1175-1185.DOI: 10.7623/syxb201810009

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页岩储层微观裂缝三维精细表征方法

戚超1, 王晓琦2, 王威1, 刘洁1,3, 妥进才4, 刘可禹2,5   

  1. 1. 中山大学地球科学与工程学院 广东广州 510275;
    2. 中国石油勘探开发研究院 北京 100083;
    3. 广东省地质过程与矿产资源探查重点实验室 广东广州 510275;
    4. 甘肃省油气资源研究重点实验室 中国科学院油气资源研究重点实验室 甘肃兰州 730000;
    5. 中国石油大学地球科学与技术学院 山东青岛 266580
  • 收稿日期:2017-06-19 修回日期:2018-05-14 出版日期:2018-10-25 发布日期:2018-12-05
  • 通讯作者: 刘洁,女,1967年8月生,1988年获中国矿业大学(徐州)学士学位,2006年获中国地震局地质研究所博士学位,现为中山大学地球科学与工程学院教授、博士生导师,主要从事多尺度计算地球动力学,包括微观结构与岩石物性、尺度放大等问题研究。Email:liujie86@mail.sysu.edu.cn
  • 作者简介:戚超,男,1990年3月生,2014年获辽宁工程技术大学岩土工程专业学士学位,现为中山大学地球科学与工程学院硕士研究生,主要从事微观层析成像技术与应用研究。Email:qich3@mail2.sysu.edu.cn
  • 基金资助:

    国家重点基础研究发展计划(973)项目"中国陆相致密油(页岩油)形成机理与富集规律"(2014CB239004)和中山大学高校基本业务费超算应用培育计划项目(14lgic)资助。

Three-dimensional fine characterization method of micro-fractures in shale reservoirs

Qi Chao1, Wang Xiaoqi2, Wang Wei1, Liu Jie1,3, Tuo Jincai4, Liu Keyu2,5   

  1. 1. School of Earth Science and Engineering, Sun Yat-sen University, Guangdong Guangzhou 510275, China;
    2. PetroChina Research Institute of Petroleum Exploration and Development, Beijing 100083, China;
    3. Guangdong Provincial Key Laboratory of Mineral Resources & Geological Processes, Guangdong Guangzhou 510275, China;
    4. Key Laboratory of Petroleum Resources, Gansu Province; Key Laboratory of Petroleum Resources Research, Chinese Academy of Sciences, Gansu Lanzhou 730000, China;
    5. School of Geosciences, China University of Petroleum, Shandong Qingdao 266580, China
  • Received:2017-06-19 Revised:2018-05-14 Online:2018-10-25 Published:2018-12-05

摘要:

裂缝在非常规油气开发中具有重要意义,但高精度观察裂缝三维空间分布特征较为困难。微观层析成像技术(微米CT)使得在微观尺度上观测裂缝的三维结构成为可能。对准噶尔盆地二叠系芦草沟组烃源岩的多个泥页岩样品进行了微米CT扫描;利用Avizo软件对微米CT图像进行处理和分割,获得岩心内部三维裂缝结构模型;使用自主开发的CTSTA程序对岩心内部微裂缝进行定量描述,包括裂缝大小、延伸方向和延伸尺度等参数,同时统计裂缝分类特征、各向异性分布;在统计分析的基础上提取裂缝分布的分形维数。研究表明:裂缝的几何特征在大尺度和小尺度上具有相似性,并可以通过指数律进行描述,分形维数是一个较典型的指数;通过对微观尺度上三维裂缝的定量描述或精细表征,可以获得裂缝在大尺度上分布特征的认知。

关键词: 致密油气储层, 微观层析成像技术, 裂缝, 精细表征, 分形

Abstract:

Fractures are crucial for unconventional hydrocarbon exploitation, but it is difficult to accurately observe the 3D spatial distribution characteristics of fractures. Microtomography (micro-CT)technology makes it possible to observe the 3D structures of fractures at micro-scale. In this study, micro-CT scanning is conducted on multiple mud-shale samples of source rocks in the Permian Lucaogou Formation, Junggar Basin. The Avizo software is applied to process and segment the micro-CT images, so as to obtain the 3D fracture structure model inside rock core. Therefore, the independently-developed CTSTA program is adopted to quantitatively describe the micro-fractures inside rock core, including fracture dimension, extension direction and extension scale. Meanwhile, this study summarizes the classification characteristics of fractures and their anisotropy. On this basis, the fractal dimensions of fractures can also be extracted. Previous studies have shown that the geometric features of fractures have self-similarity at a large or small scales, which can be described by exponential laws; and the fractal dimension is a typical exponent. Through the quantitative description or characterization of 3D fractures at micro-scale, the distribution characteristics of fractures on a large scale could be known.

Key words: tight hydrocarbon reservoir, microtomography, fracture, fine characterization, fractal

中图分类号: