一种基于风化裂缝性质的岩溶水流动方向分析系统

1.本发明属于地质分析领域，尤其涉及一种基于风化裂缝性质的岩溶水流动方向分析系统。


背景技术：

2.国内碳酸盐岩风化壳岩溶储层可追溯至上世纪七十年代，而后在鄂尔多斯盆地奥陶系马家沟组马五段也报道了岩溶储层的发育，此外，在四川盆地、塔里木盆地均发育岩溶储层。岩溶古地貌的恢复能够有力支撑碳酸盐岩岩溶储层发育带的圈定及油气成藏条件的分析。前人常用的岩溶古地貌恢复方法包括残厚法、印模法、沉积学法等，印模法虽简单易行，能较精细恢复古地貌，不必考虑构造运动导致的剥蚀问题，但其基准面的确定存在较多因素干扰，受压实的地层校正困难，受基准面侵蚀程度影响，残厚法则可以半定量恢复岩溶古地貌，但地层沉积前的地形差异和后期风化剥蚀差异会较大影响恢复精度。而随着技术进步，衍生出了层序地层学法、双界面法等方法，现处于起步阶段。而这些方法均不能直接证实岩溶水的流动路径。


技术实现要素：

3.为了解决背景系统中的问题，本发明提出了一种基于风化裂缝性质的岩溶水流动方向分析系统。
4.一种基于风化裂缝性质的岩溶水流动方向分析系统，包括如下模块：
5.1.单井风化裂缝识别模块
6.将取心井岩心和岩心薄片开展鉴定，对其中发育的裂缝进行识别，主要针对非构造裂缝中的风化裂缝。
7.表层风化淋滤裂缝发育于近地表，其形成受到物理、机械风化作用影响，主要表现为垂直的树枝状裂缝，末端可见分叉；
8.网状风化裂缝常存在于中晚期风化破碎带，较晚发育，且充填程度高；
9.岩溶崩塌裂缝有三种类型：
10.(1)风化期形成较大溶洞的坍塌形成裂缝；
11.(2)陡坎在重力的作用下形成的坍塌；
12.(3)地层中发育的可溶部分(含膏盐)溶蚀发生溶孔坍塌。
13.对研究区内不同单井的岩心、薄片资料中观察到的裂缝开展识别后可以获取到不同区域风化裂缝的原始数据库，再将这些识别出的风化裂缝进行人工精细划分，从产状、长度、充填程度几个方面进行统计以作为水流方向分析的基础。
14.2.裂缝性质分析模块
15.将岩心拼接后使用皮尺测量风化裂缝延伸长度，并以岩心取心方向为垂向，使用量角器测量裂缝倾角，以获得不同区位取心井风化裂缝长度、倾角参数，裂缝充填程度以宏观岩心观察和微观薄片鉴定双重评估验证，以获取其充填程度，得到岩溶水流动方向的结
论(古地貌低势区的汇水特征)。
16.3.动静态资料对古水流向的验证模块
17.(1)静态资料验证：通过储层发育厚度的变化对古水流示踪结果的合理性进行验证；
18.通过储层发育厚度验证：地貌高低的不同将导致水文条件的变化，使岩溶作用强度存在差异，最终使岩溶储层的空间分布产生差异。岩溶高地高于潜水面，易受到大气淡水淋滤作用，溶蚀作用强烈，岩溶作用以垂向渗滤为主，往往使储层大面积缺失，无法形成优质储层。
19.(2)生产动态资料验证：通过单井产能数据，对结果进行验证，产能高的地方对应较低势区。
20.通过产能验证：岩溶坡地和岩溶残丘比潜水面高，地下水活动较强，岩溶作用普遍，溶蚀作用强而胶结物的充填作用较弱，可形成具有溶蚀孔洞的有利储集体，岩溶构造地势最低，总体地形平缓，是水流汇集区，水动力条件弱而化学胶结充填作用强，孔隙空间多被胶结物充填，不利于形成大面积有利储集体。
21.在静态资料验证单元或生产动态资料验证单元验证过程中，均使用传统印模法，利用上覆石炭系本溪组沉积厚度划分古地貌单元。
22.有益效果
23.1.采用本发明提供的古水流向示踪与古地貌恢复结果并无矛盾，仅收集三类易于识别的风化裂缝参数便能有效地支撑研究区马五段岩溶古地貌的恢复。
24.2.此风化裂缝识别方法的基础资料可直接由开发过程中必需的岩心中同步获得，简易便捷而无需额外设计实验与研究方案，能够节省研究成本。该成果已经在鄂尔多斯盆地大牛地气田得到应用。
25.3.在验证过程中，使用传统印模法，利用上覆石炭系本溪组沉积厚度划分古地貌单元，便于对比风化裂缝对古水流向的示踪结果。
附图说明
26.图1为研究区岩心风化裂缝宏观特征图a；
27.图2为研究区岩心风化裂缝宏观特征图b；
28.图3为研究区岩心风化裂缝宏观特征图c；
29.图4为研究区岩心风化裂缝宏观特征图d；
30.图5为研究区岩心风化裂缝宏观特征图e；
31.图6为研究区岩心风化裂缝宏观特征图f；
32.图7为研究区薄片显示的风化裂缝微观特征图a；
33.图8为研究区薄片显示的风化裂缝微观特征图b；
34.图9为研究区薄片显示的风化裂缝微观特征图c；
35.图10为研究区薄片显示的风化裂缝微观特征图d；
36.图11为研究区薄片显示的风化裂缝微观特征图e；
37.图12为研究区薄片显示的风化裂缝微观特征图f；
38.图13为研究区井位图；
39.图14为大牛地马五5亚段部分岩心风化裂缝长度特征图；
40.图15为大牛地马五5亚段部分岩心风化裂缝产状特征图；
41.图16为研究区部分岩心风化裂缝充填状况特征图ⅰ；
42.图17为研究区部分岩心风化裂缝充填状况特征图ⅱ；
43.图18为研究区部分岩心风化裂缝充填状况特征图ⅲ；
44.图19为研究区部分岩心风化裂缝充填状况特征图ⅳ；
45.图20为大牛地气田不同区位储层厚度散点图；
46.图21为大牛地气田本溪组地层厚度与累计产气量关系图；
47.图22为本发明流程图。
具体实施例
48.为使本发明的目的、系统方案和优点更加清楚，下面结合附图对本发明中的系统方案进行清楚、完整地描述。
49.风化壳不整合面以下的地层抬升出露地表后，遭受广泛的风化剥蚀致使地层减薄，并因物理、化学作用等造成岩石破裂，形成密集风化裂缝。风化裂缝发育的密集程度、产状、长度等性质取决于地层露头所处的岩溶古地貌部位。风化裂缝多在高地貌区形成密集垂向裂缝带，并将引导大气淡水淋滤向下渗流。向低处，裂缝垂向延伸呈减弱趋势，将趋于近水平向的分散式网状发育。相较于古地貌低点，高部位的风化裂缝渗流空间大、速度快，不利于流体汇集，裂缝充填程度偏低，而流经低部位时满足汇集条件，矿物沉淀致使裂缝充填程度高。由此，风化裂缝在不同地貌高度的产状及充填程度等性质存在差异。基于风化裂缝的长度、产状和充填状况特征，能够恢复古岩溶水流动路径，这也是最终进行岩溶古地貌恢复的有效手段。
50.根据图22所示，一种基于风化裂缝性质的岩溶水流动方向分析系统，包括如下模块：
51.1.单井风化裂缝识别模块
52.将取心井岩心和岩心薄片开展鉴定，对其中发育的裂缝进行识别，主要针对非构造裂缝中的风化裂缝。
53.表层风化淋滤裂缝发育于近地表，其形成受到物理、机械风化作用影响，主要表现为垂直的树枝状裂缝，末端可见分叉；
54.网状风化裂缝常存在于中晚期风化破碎带，较晚发育，且充填程度高；
55.岩溶崩塌裂缝有三种类型：
56.(1)风化期形成较大溶洞的坍塌形成裂缝；
57.(2)陡坎在重力的作用下形成的坍塌；
58.(3)地层中发育的可溶部分(含膏盐)溶蚀发生溶孔坍塌。
59.对研究区内不同单井的岩心、薄片资料中观察到的裂缝开展识别后可以获取到不同区域风化裂缝的原始数据库，再将这些识别出的风化裂缝进行人工精细划分，从产状、长度、充填程度几个方面进行统计以作为水流方向分析的基础。
60.4.裂缝性质分析模块
61.识别风化裂缝后，针对风化裂缝的长度、产状和充填状况三类性质进行分类统计。
将岩心拼接后使用皮尺测量风化裂缝延伸长度，并以岩心取心方向为垂向，使用量角器测量裂缝倾角，以获得不同区位取心井风化裂缝长度、倾角参数。裂缝充填程度以宏观岩心观察和微观薄片鉴定双重评估验证，以获取其充填程度。
62.5.动静态资料对古水流向的验证模块
63.(1)静态资料验证：通过储层发育厚度的变化对古水流示踪结果的合理性进行验证；
64.通过储层发育厚度验证：地貌高低的不同将导致水文条件的变化，使岩溶作用强度存在差异，最终使岩溶储层的空间分布产生差异。岩溶高地高于潜水面，易受到大气淡水淋滤作用，溶蚀作用强烈，岩溶作用以垂向渗滤为主，往往使储层大面积缺失，无法形成优质储层。
65.(2)生产动态资料验证：通过单井产能数据，对结果进行验证，产能高的地方对应较低势区。
66.通过产能验证：岩溶坡地和岩溶残丘比潜水面高，地下水活动较强，岩溶作用普遍，溶蚀作用强而胶结物的充填作用较弱，可形成具有溶蚀孔洞的有利储集体，岩溶构造地势最低，总体地形平缓，是水流汇集区，水动力条件弱而化学胶结充填作用强，孔隙空间多被胶结物充填，不利于形成大面积有利储集体。
67.在验证过程中，使用传统印模法，利用上覆石炭系本溪组沉积厚度划分古地貌单元，便于对比风化裂缝对古水流向的示踪结果。
68.实施例1
69.1.单井风化裂缝识别模块
70.根据图1-12所示，将鄂尔多斯盆地大牛地地区马家沟组马五段的多口取心井岩心和岩心薄片开展鉴定，对其中发育的裂缝进行识别，主要针对非构造裂缝中的风化裂缝。在岩心上可见明显的岩溶崩塌裂缝，薄片上也可识别出方解石充填的网状微裂缝。
71.图1-6的研究区岩心风化裂缝宏观特征为：
72.图1：dei井，灰色含泥灰岩，岩溶崩塌裂缝；
73.图2：dfd井，岩溶崩塌裂缝；
74.图3：dda井，灰黑色含泥砾微晶灰岩，风化斜交缝，沿缝见溶洞；
75.图4：dfd井，黑色灰岩，岩溶崩塌裂缝；
76.图5：dei井，高角度风化裂缝；
77.图6：dgf井，方解石全充填的近垂直裂缝
78.图7-12研究区薄片显示的风化裂缝微观特征为：
79.图7：dgh井，泥晶灰岩，风化网状裂缝；
80.图8：db-fda井，泥晶灰岩，风化网状裂缝，可见岩溶角砾；
81.图9：dei井，含生屑灰岩，网状裂缝；
82.图10：dda井，白云岩，网状裂缝；
83.图11：djc井，微晶白云岩，网状裂缝；
84.图12：djc井，微-粉晶白云岩，网状裂缝。
85.表层风化淋滤裂缝发育于近地表，其形成受到物理、机械风化作用影响，主要表现为垂直的树枝状裂缝，末端可见分叉，网状风化裂缝常存在于中晚期风化破碎带，在研究区
内较为发育，且充填程度高；岩溶崩塌裂缝在研究区有三种类型，即风化期形成较大溶洞的坍塌形成裂缝、陡坎在重力的作用下形成的坍塌、以及地层中发育的可溶部分(含膏盐)溶蚀发生溶孔坍塌(如图12膏溶现象)。
86.对研究区内不同单井的岩心、薄片资料中观察到的裂缝开展识别后可以获取到不同区域风化裂缝的原始数据库，再将这些识别出的风化裂缝进行人工精细划分，从产状、长度、充填程度几个方面进行统计以作为水流方向分析的基础。
87.2.裂缝性质分析模块
88.根据图1-19所示，识别风化裂缝后，针对风化裂缝的长度、产状和充填状况三类性质进行分类统计。将岩心拼接后使用皮尺测量风化裂缝延伸长度，并以岩心取心方向为垂向，使用量角器测量裂缝倾角，以获得不同区位取心井风化裂缝长度、倾角参数。裂缝充填程度以宏观岩心观察和微观薄片鉴定双重评估验证，以获取其充填程度。
89.获取基础资料后，将不同区位取心井分组，并将各井风化裂缝从长度、倾角和充填程度三个方面进行分组对比。db-fda、pgch、dfa和dbab井为第一组，dda、dei和dgh井为第二组，ddh、dbcc井为第三组，dii井为第四组。
90.第1组的裂缝以高角度缝为主，长度大于10cm的长裂缝发育，裂缝多为方解石或泥质全充填，少量裂缝呈半充填，表明岩溶水主要为垂向流动且影响深度较大，指示为岩溶古地貌高势区的泄水特征；第2组的裂缝仍以高角度缝为主，但网状缝和水平缝明显增加，除网状缝外裂缝长度均小于10cm，少量裂缝未被充填，表明岩溶水开始发生横向运动，且单期活动的风化裂缝垂向影响深度减小，指示古地貌有所降低；第3组中，高角度缝数量已明显减少，网状缝、低角度缝和水平缝发育，裂缝长度多小于10cm，表明岩溶水持续横向流动，垂向影响进一步减小，指示古地貌继续降低；第4组中，网状风化裂缝非常发育，均为方解石全充填，表明岩溶水近水平向流动，为古地貌低势区的汇水特征。
91.3.动静态资料对古水流向的验证模块
92.根据图20-21所示，静态资料验证：通过储层发育厚度的变化对古水流示踪结果的合理性进行验证；
93.生产动态资料验证：通过单井产能数据，对结果进行验证，产能高的地方对应较低势区。在验证过程中，使用传统印模法，利用上覆石炭系本溪组沉积厚度划分古地貌单元，便于对比风化裂缝对古水流向的示踪结果。
94.通过储层发育厚度验证：地貌高低的不同将导致水文条件的变化，使岩溶作用强度存在差异，最终使岩溶储层的空间分布产生差异。岩溶高地高于潜水面，易受到大气淡水淋滤作用，溶蚀作用强烈，岩溶作用以垂向渗滤为主，往往使储层大面积缺失，无法形成优质储层。根据大牛地气田马五5亚段有效储层厚度验证，发现研究区内岩溶残丘的有效储层厚度较大，岩溶坡地次之，岩溶阶坪和岩溶沟槽最小，其发育规律与不同区位的四组单井风化裂缝分析结论一致。
95.通过产能验证：岩溶坡地和岩溶残丘比潜水面高，地下水活动较强，岩溶作用普遍，溶蚀作用强而胶结物的充填作用较弱，可形成具有溶蚀孔洞的有利储集体，岩溶构造地势最低，总体地形平缓，是水流汇集区，水动力条件弱而化学胶结充填作用强，孔隙空间多被胶结物充填，不利于形成大面积有利储集体。根据天然气产量叠合对比，发现研究区内岩溶残丘的累计产气量大，岩溶坡地次之，岩溶阶坪和岩溶沟槽最小，与不同区位的四组单井
风化裂缝分析结论一致。
96.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的系统方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通系统人员应当理解，其依然可以对前述各实施例所记载的系统方案进行修改，或者对其中部分系统特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应系统方案的本质脱离本发明各实施例系统方案的精神和范围。