張克銀，王瑩 （中石化西南油氣分公司勘探開(kāi)發(fā)研究院，四川 成都610041）

隨著勘探開(kāi)發(fā)技術(shù)的不斷進(jìn)步，占資源量80%左右的非常規(guī)油氣 （一般指空氣滲透率小于1mD或地層滲透率小于0．1mD的油氣）如頁(yè)巖氣、煤層氣、致密氣、致密油、頁(yè)巖油等已引起廣泛關(guān)注，并得到了有效開(kāi)發(fā)，其在油氣儲(chǔ)量、產(chǎn)量中所占比例也逐年提高［1］。四川盆地發(fā)育多套頁(yè)巖氣地層，是中國(guó)重點(diǎn)的頁(yè)巖氣勘探地區(qū)［1，2］。川西坳陷的上三疊統(tǒng)具有良好的生烴能力，須家河組五段 （T3x5）埋深介于1800～4057m，地層厚度介于466～600m，為一套三角洲－濱淺湖相沉積，總體以黑色、灰黑色泥頁(yè)巖為主［3］，是川西坳陷最主要的烴源巖發(fā)育層段［2］。新場(chǎng)地區(qū)位于龍門(mén)山前緣的中段，中三疊世以來(lái)，經(jīng)歷了印支、燕山和喜馬拉雅等多期次大的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的改造［4，5］，是西南地區(qū)重點(diǎn)的勘探、開(kāi)發(fā)區(qū)塊。

前人研究表明［6］，裂縫的發(fā)育可以改善滲流條件，往往成為高產(chǎn)的關(guān)鍵因素之一。裂縫的分布具有非均質(zhì)性強(qiáng)、規(guī)律復(fù)雜等特點(diǎn)。已有的研究成果［7］雖對(duì)裂縫的特征和分布有一定的認(rèn)識(shí)，但在裂縫的分布規(guī)律、成因、期次及受控因素等方面的研究還相對(duì)薄弱。因此，探討新場(chǎng)地區(qū)T3x5天然裂縫的分布規(guī)律不僅對(duì)該層位的油氣勘探、開(kāi)發(fā)具有十分重大的現(xiàn)實(shí)意義，同時(shí)也在非常規(guī)油氣領(lǐng)域的深化研究方面具有非常重要的探索意義。

1 方法與數(shù)據(jù)

研究區(qū)T3x5深埋大，缺少地表露頭，對(duì)其裂縫的研究主要依賴于地震、測(cè)井資料及巖心的觀察。電成像測(cè)井能夠在實(shí)際溫度、壓力和流體環(huán)境下較為準(zhǔn)確地提供裂縫二維空間信息，精細(xì)地描述巖性、裂縫、構(gòu)造地應(yīng)力方向等特性。通過(guò)對(duì)上述信息及特性的研究，可以更為深入地對(duì)裂縫成因類(lèi)型及形成期次進(jìn)行綜合分析與判斷［8～10］。

筆者依據(jù)周文［11］提出的裂縫類(lèi)型劃分標(biāo)準(zhǔn)，將區(qū)內(nèi)裂縫劃分為水平縫、低角度斜交縫、高角度斜交裂縫、垂直裂縫等4類(lèi) （表1）。

利用電成像測(cè)井資料進(jìn)行裂縫密度計(jì)算時(shí)，一般用線性密度表示：

表1 以裂縫產(chǎn)狀為標(biāo)準(zhǔn)的裂縫類(lèi)型劃分方案

式中：Fd為視裂縫密度，條／m；H為評(píng)價(jià)井段長(zhǎng)度為評(píng)價(jià)井段裂縫的總數(shù)，條［12］。

筆者利用Erf指標(biāo)來(lái)進(jìn)一步考察、評(píng)價(jià)裂縫在不同巖性中的發(fā)育情況：

式中：nr為某巖性中發(fā)育的裂縫數(shù)，條；nτ為裂縫的總數(shù)，條；Hr為某巖性的總厚度，m；Hτ為地層總厚度，m。Erf指標(biāo)如為正值則代表有利于裂縫發(fā)育；負(fù)值則代表不利于裂縫發(fā)育，其最小值為－100；0則代表沒(méi)有影響。筆者擬通過(guò)電成像測(cè)井的手段，對(duì)研究區(qū)內(nèi)6口重點(diǎn)井T3x5發(fā)育的天然裂縫資料進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)、分析。

2 裂縫分布特征

2．1 裂縫分布特征

1）裂縫方向分布 裂縫主要集中在3個(gè)方向：ESE－WNW 至ENE－WSW 向、NNW－SSE向、NNE－SSW向 （圖1）。其中，ESE－WNW至ENE－WSW向裂縫分布最為廣泛，在統(tǒng)計(jì)的6口井中均有發(fā)育；NNW－SSE向裂縫在X206井中表現(xiàn)的最為突出，在Dey1井中有少量發(fā)育；NNE－SSW向裂縫在CL562井中表現(xiàn)的最為突出，在XC28井中有少量發(fā)育。

2）裂縫傾角 對(duì)選取的6口井的裂縫傾角進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，結(jié)果顯示，主要發(fā)育低角度斜交裂縫，其次為高角度斜交裂縫，水平縫、垂直縫不發(fā)育（圖 2）。Dey1 井、XC8 井、X206井中發(fā)育的裂縫全部為低角度斜交裂縫，而XC28井和CL562井發(fā)育的低角度斜交裂縫也都超過(guò)了裂縫總數(shù)的75%，僅有XY1井的低角度斜交裂縫所占比列小于50%；高角度斜交裂縫在XY1井中所占比例最高，為60%，在XC28井和CL562井中所占比例小于25%。

3）裂縫線密度 對(duì)6口井的裂縫線密度進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析，結(jié)果顯示，Dey1井的裂縫線密度最大為0．0865條／m。其他井的裂縫線密度均小于0．03條／m，其中 XY1井、XC8井、X206井的裂縫線密度均小于0．02條／m （圖3）。

圖1 川西新場(chǎng)地區(qū)T3x5裂縫產(chǎn)狀分析圖

2．2 裂縫分布與巖性的關(guān)系

所選取6口井的巖性主要為頁(yè)巖、細(xì)砂巖、粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)頁(yè)巖 （圖4），根據(jù)巖性的不同，分別考察其裂縫的發(fā)育情況。結(jié)果顯示，細(xì)砂巖、頁(yè)巖、粉砂巖是裂縫的主要載體。其中，細(xì)砂巖中發(fā)育的裂縫所占比例大多數(shù)超了過(guò)50%，在XC8井中更是達(dá)到了100%，但在XC28井中卻不到35% （圖4）。頁(yè)巖中，XC28井、X206井中的比例超過(guò)了50%，而XY1井、XC8井的頁(yè)巖中未見(jiàn)裂縫發(fā)育 （圖4）。泥質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)頁(yè)巖中的比例一般小于10%或者不發(fā)育裂縫 （圖4）。

圖2 川西新場(chǎng)地區(qū)T3x5裂縫傾角分布圖

圖3 川西新場(chǎng)地區(qū)T3x5裂縫線密度分析圖

圖4 川西新場(chǎng)地區(qū)T3x5各井巖性組成 （a）及裂縫在不同巖性中的發(fā)育特征 （b）

在Erf指標(biāo)方面，只有細(xì)砂巖的值為正值，平均為205．38%；而粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)頁(yè)巖、頁(yè)巖的的平均值均為負(fù)值，分別為－10．20%、－75．67%、－96．95%、－48．28% （表2，圖5）。值得注意的是，XC28井、X206井中頁(yè)巖的表現(xiàn)為正值，分別為8．20%和26．53%。

表2 川西新場(chǎng)地區(qū)T3x5的Erf指標(biāo)統(tǒng)計(jì)表

2．3 裂縫線密度與層厚的關(guān)系

通過(guò)裂縫線密度與層厚對(duì)應(yīng)關(guān)系的回歸分析 （圖6）可知：

1）頁(yè)巖、細(xì)砂巖中的裂縫線密度呈較為明顯的隨層厚增加而減小的趨勢(shì)，而且該趨勢(shì)在裂縫線密度低于0．8條／m時(shí)表現(xiàn)的最為明顯。

2）粉砂巖中，當(dāng)層厚小于6m時(shí)，表現(xiàn)出較為明顯的隨層厚增加而減小的趨勢(shì)。

3）粉砂質(zhì)頁(yè)巖、泥質(zhì)粉砂巖中，由于數(shù)據(jù)較少，規(guī)律并不明顯。

圖5 川西新場(chǎng)地區(qū)T3x5各井的Erf指標(biāo)對(duì)比分析圖

3 討論

只有掌握好裂縫的分布規(guī)律才能更準(zhǔn)確地判斷裂縫的成因，從而提高裂縫預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性。沉積巖儲(chǔ)層裂縫主要以構(gòu)造裂縫為主，構(gòu)造裂縫的發(fā)育狀況往往與構(gòu)造樣式、構(gòu)造位置及地層巖石力學(xué)特性密切相關(guān)［13］。

前人在構(gòu)造對(duì)裂縫分布的控制方面開(kāi)展了大量的研究工作。Peacock［14］認(rèn)為，在同一應(yīng)力環(huán)境下，與斷層同時(shí)形成的裂縫在線密度上會(huì)有所體現(xiàn)，離斷層越近，裂縫的線密度越大，斷裂形成前或斷裂形成后發(fā)育的裂縫則沒(méi)有該特點(diǎn)。新場(chǎng)地區(qū)東部的龍泉山斷裂系統(tǒng)構(gòu)成了川西坳陷的東部邊界，在孝泉－豐谷地區(qū)走向近SN。從線密度的角度分析，大致上距斷裂系統(tǒng)越近，裂縫的線密度就越小。由此可以說(shuō)明，T3x5的裂縫在成因上與龍泉山斷裂系統(tǒng)并沒(méi)有對(duì)應(yīng)關(guān)系，或者說(shuō)兩者并不是在同一應(yīng)力環(huán)境下形成的。Lisle［15］則提出了根據(jù)自然構(gòu)造的高斯曲率分析確定異常高變形構(gòu)造帶，并利用該方法研究了懷俄明州Goose Egg穹隆構(gòu)造并獲得了成功。構(gòu)造主曲率大的部位往往是構(gòu)造的高部位，為油氣的最有利聚集區(qū)［16］。有研究表明，褶皺曲率和裂縫發(fā)育的相關(guān)性十分有限，對(duì)于預(yù)測(cè)具有剪切屬性的裂縫發(fā)育則不適用［17］。整體上看，在新場(chǎng)地區(qū)ENE向背斜翼部的裂縫線密度要大于軸部，簡(jiǎn)單應(yīng)用構(gòu)造主曲率法來(lái)解釋其形成機(jī)理似乎不太有效。當(dāng)然，這僅是基于6口井的電成像測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)而得出的認(rèn)識(shí)，隨著高質(zhì)量資料的增多，可能會(huì)得出不同的認(rèn)識(shí)。

圖6 川西新場(chǎng)地區(qū)T3x5層厚與裂縫線密度的回歸分析

前人對(duì)裂縫期次的研究認(rèn)為［18］，新場(chǎng)地區(qū)存在印支期、燕山期、喜馬拉雅期裂縫。根據(jù)斷裂在空間的展布特點(diǎn)及相互切割關(guān)系，部分學(xué)者認(rèn)為：NE－SW向裂縫發(fā)育于印支晚期－燕山早期；NW向裂縫發(fā)育于喜馬拉雅晚期。而馬旭杰等［18］認(rèn)為近EW向的有效裂縫形成于喜馬拉雅期四幕。結(jié)合該次研究，筆者更傾向于新場(chǎng)地區(qū)T3x5的4組裂縫與地質(zhì)時(shí)期的對(duì)應(yīng)關(guān)系為：NNE－SSW向裂縫形成于印支晚期－燕山早期；NNW－SSE向裂縫形成于喜馬拉雅晚期；ESE－WNW至ENE－WSW向裂縫形成于喜馬拉雅期四幕。

4 結(jié)論

1）新場(chǎng)地區(qū)須家河組五段 （T3x5）天然裂縫主要有3組：NNE－SSW向裂縫形成于印支晚期－燕山早期；NNW－SSE向裂縫形成于喜馬拉雅晚期；ESE－WNW至ENE－WSW向裂縫形成于喜馬拉雅期四幕。

2）研究區(qū)T3x5主要發(fā)育低角度斜交裂縫，其次為高角度斜交裂縫，水平縫、垂直縫不發(fā)育。

3）T3x5的裂縫與龍泉山斷裂系統(tǒng)并非在同一應(yīng)力環(huán)境下形成，距斷裂系統(tǒng)越近裂縫的線密度越小。背斜翼部的裂縫線密度要大于軸部，構(gòu)造主曲率較大的地方，裂縫線密度反而較小。

4）細(xì)砂巖、頁(yè)巖、粉砂巖是裂縫的主要載體。裂縫在細(xì)砂巖中發(fā)育最好，而粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)頁(yè)巖、頁(yè)巖則不利于裂縫的發(fā)育。

5）頁(yè)巖、細(xì)砂巖中的裂縫線密度呈較清晰的隨層厚增加而減小的趨勢(shì)；粉砂巖中，當(dāng)層厚小于6m時(shí)，裂縫線密度隨層厚增加而減小。

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