李昊晟，趙孟軍，卓勤功，黃家強(qiáng)，宛利紅

（1.長江大學(xué)油氣資源與勘探技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖北武漢430100；2.長江大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)院，湖北荊州434100；3.中國石油勘探開發(fā)研究院，北京100083；4.中國石油集團(tuán)科學(xué)技術(shù)研究院，北京100083）

庫車低孔滲砂巖裂縫發(fā)育主控因素研究

李昊晟1，2，趙孟軍3，卓勤功3，黃家強(qiáng)4，宛利紅2

（1.長江大學(xué)油氣資源與勘探技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖北武漢430100；2.長江大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)院，湖北荊州434100；3.中國石油勘探開發(fā)研究院，北京100083；4.中國石油集團(tuán)科學(xué)技術(shù)研究院，北京100083）

庫車坳陷屬于超深超高壓、低孔低滲、構(gòu)造復(fù)雜的區(qū)域，針對該區(qū)域在地質(zhì)勘探過程中出現(xiàn)的影響裂縫發(fā)育控制因素?zé)o法描述的問題，該文以研究超深超高壓裂縫性砂巖巖性為核心，通過巖性與裂縫參數(shù)關(guān)系對比、區(qū)域構(gòu)造與裂縫特征定量分析的方法，得出了庫車地區(qū)裂縫分布具有層位性，且在空間上分布主要受構(gòu)造應(yīng)力場影響的結(jié)論，最后系統(tǒng)的預(yù)測了該區(qū)域的裂縫分布，為庫車山前沖斷帶超深超高壓氣藏油氣勘探研究提供堅(jiān)實(shí)的地質(zhì)基礎(chǔ)。

庫車坳陷；低孔滲砂巖；裂縫；構(gòu)造

總的來講，目前國內(nèi)外對砂巖裂縫型儲(chǔ)層油氣藏的研究還處于探索和研究階段，還沒有一套成熟系統(tǒng)地解決這類問題的思路和方法。近年來，一些學(xué)者從不同側(cè)面作過許多工作，主要通過露頭、測井、試井、地震、巖芯、鉆井、試油試采等資料綜合分析，尋找裂縫發(fā)育的控制因素，在地質(zhì)規(guī)律上得出定量和半定性的認(rèn)識(shí)［1］。為此，筆者根據(jù)庫車坳陷地質(zhì)條件復(fù)雜（超深超高壓、低孔低滲、構(gòu)造復(fù)雜）、缺乏有效的裂縫評(píng)價(jià)描述手段和方法的實(shí)際情況，通過露頭、巖性等綜合分析了研究區(qū)塊的裂縫發(fā)育控制因素，并預(yù)測了一些區(qū)域的裂縫分布情況，為之后的工程決策和施工提供有效的地質(zhì)依據(jù)。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

庫車前陸盆地是一個(gè)疊加復(fù)合型前陸盆地，盆地形成后經(jīng)歷了多期構(gòu)造事件的改造和疊加，在不同的地質(zhì)時(shí)期呈現(xiàn)不同的構(gòu)造格局，控制了不同地層單元的發(fā)展和發(fā)育［2］。從白堊紀(jì)－第三紀(jì)，塔北隆起、庫車坳陷主要受到了燕山早期運(yùn)動(dòng)隆升、燕山晚期運(yùn)動(dòng)、喜山早期運(yùn)動(dòng)、喜山中期運(yùn)動(dòng)、喜山晚期運(yùn)動(dòng)共5期構(gòu)造事件的影響。庫車前陸盆地?cái)嗔褬O其發(fā)育，不僅數(shù)量眾多，分布廣泛，而且規(guī)模宏大，是一個(gè)完全受斷裂系統(tǒng)控制和被多級(jí)次斷裂復(fù)雜化的盆地［2］。

圖1 各巖性裂縫密度統(tǒng)計(jì)直方圖

圖2 各巖性裂縫面縫率統(tǒng)計(jì)直方圖

2 裂縫發(fā)育控制因素研究

野外露頭、統(tǒng)計(jì)結(jié)果與巖心觀察表明，克深2區(qū)塊構(gòu)造裂縫較為發(fā)育，裂縫發(fā)育程度在不同區(qū)域不同層位表現(xiàn)為明顯的非均質(zhì)性［3］。下面主要從巖性、區(qū)域應(yīng)力場和局部構(gòu)造的關(guān)系等幾個(gè)方面，討論裂縫發(fā)育控制因素及其規(guī)律。

2.1 巖性是裂縫層位性發(fā)育的基礎(chǔ)

研究表明，該區(qū)域裂縫發(fā)育程度：中-細(xì)砂巖＞砂礫巖＞粉砂巖＞泥礫巖＞泥質(zhì)粉砂巖＞泥巖。其中巖石力學(xué)性質(zhì)影響因素包括：巖石類型及膠結(jié)物特征；圍壓、溫度；應(yīng)變速率；含流體性質(zhì)；載荷作用。通過分析可知：

（1）隨溫度升高，巖石抗壓強(qiáng)度和彈性模量均降低；（2）隨圍壓增高，巖石抗壓強(qiáng)度、彈性模量和泊松比均降低；（3）隨深度增加，地層溫壓均增大，巖石破裂程度減小。

2.2 庫車地區(qū)不同巖性與各裂縫參數(shù)發(fā)育關(guān)系統(tǒng)計(jì)

由圖1、圖2可以看出，庫車地區(qū)細(xì)砂巖、含礫砂巖和粉砂巖中裂縫發(fā)育程度高。

2.3 庫車地區(qū)裂縫分布具層位性

巖性主要為細(xì)砂巖，次為泥巖和粉砂巖，其他巖性較少。巴一段上部及巴一段底部-巴二段上部是砂巖主要分布層位，向下其他層段泥巖增多，砂層變薄。裂縫發(fā)育段集中在巴一段，巴二段頂部、中上部、底部。

庫車坳陷自中生代以來，受北天山造山帶向南的強(qiáng)烈逆沖推擠，形成庫車前陸盆地構(gòu)造形態(tài)，形成北山南盆的古地貌格局，受古地理背景控制，在白堊系沉積時(shí)期，庫車坳陷位于盆地邊緣，碎屑沉積物源豐富，并且地勢平坦，水體能量總體較弱，大量碎屑物質(zhì)入湖，形成由北向南的沖積扇、扇三角洲或辨狀河-辨狀三角洲、濱淺湖沉積體系［4］。形成平面多套扇體拼合，垂向多期扇體疊置穿插。進(jìn)而呈現(xiàn)出白堊紀(jì)規(guī)模巨大的砂體沉積。

2.4 空間上裂縫發(fā)育分布受構(gòu)造應(yīng)力場和構(gòu)造部位控制，表現(xiàn)為發(fā)育分布的非均質(zhì)性

庫車前陸沖斷帶呈東西向展布，南部緊靠拜城坳陷，北鄰南天山造山帶，其中克拉蘇、西秋里塔格構(gòu)造帶為庫車前陸勘探重點(diǎn)區(qū)塊［5］。受南天山強(qiáng)烈褶皺隆升作用，在垂向剪切力和斜向擠壓力共同作用下，盆地內(nèi)形成一系列變形沖斷構(gòu)造，上覆古近系鹽巖層的存在，導(dǎo)致沖斷變形特征明顯。表現(xiàn)出鹽上帶發(fā)生層內(nèi)滑脫形成一系列逆沖斷層及相關(guān)褶皺，鹽下帶產(chǎn)生一系列切穿基底的逆沖斷層和滑脫于中生界層內(nèi)的逆沖疊瓦斷層及相關(guān)褶皺?？死K深層構(gòu)造帶樣式主要為受克拉蘇斷層與拜城北斷層共同夾持的楔形斷塊。受滑脫面的影響，楔形塊體內(nèi)發(fā)育一系列相同傾向的逆沖斷層，其間夾持著背斜構(gòu)造，構(gòu)成逆沖疊瓦沖斷構(gòu)造。其中逆沖斷層溝通深部烴源層，成為油氣向淺部運(yùn)移的良好通道；而背斜構(gòu)造則提供了良好的油氣匯聚場所，利于大型氣藏的形成［6］。這些局部構(gòu)造控制著裂縫分布的優(yōu)勢區(qū)域。比如：背斜核部裂縫密度較大，且多為張性裂縫；背斜翼部多以剪切裂縫為主，裂縫張開度??；斷上盤裂縫密度大，裂縫也以張性縫為主；斷下盤受擠壓作用為主，裂縫數(shù)量相對上盤顯著減少，且裂縫參數(shù)較差。

根據(jù)庫車河野外露頭資料顯示，巴什基奇克組裂縫在背斜核部以大型張裂縫為主，受多期應(yīng)力作用，發(fā)育一定規(guī)模小裂縫組，多為剪切裂縫，背斜兩翼裂縫多以剪切裂縫為主，裂縫多成組出現(xiàn)，裂縫密度低于背斜核部，延伸長度較短［7］。

圖3 大北-克深井下構(gòu)造樣式與裂縫分布模式

圖4 依南井下構(gòu)造樣式與裂縫分布模式

根據(jù)露頭區(qū)構(gòu)造形態(tài)與裂縫分布模式，結(jié)合庫車地區(qū)構(gòu)造資料，刻畫出大北-克深井下構(gòu)造樣式（見圖3）和裂縫分布模式和依南井下構(gòu)造樣式與裂縫分布模式（見圖4）。

2.5 構(gòu)造樣式與裂縫特征定量分析

大北-克深地區(qū)背斜核部和翼部的裂縫發(fā)育程度不同，距離核部越遠(yuǎn)裂縫發(fā)育程度越低，距背斜核部3.8 km范圍內(nèi)，裂縫發(fā)育程度高，在0 km～0.7 km最為發(fā)育。各類裂縫參數(shù)與距離背斜核部遠(yuǎn)近也均有差異，其中裂縫面縫率、密度、張開度均表現(xiàn)為隨與背斜核部的距離增大而降低（見圖5、圖6）。

大北、克深地區(qū)逆沖斷層上盤距斷裂距離的遠(yuǎn)近不同，裂縫發(fā)育程度不同，距主斷裂0.8 km范圍內(nèi)，裂縫發(fā)育程度高。裂縫密度、面縫率、張開度與單井距主斷裂距離存在負(fù)相關(guān)性，其中密度、面縫率對應(yīng)的相關(guān)性較好（見圖7、圖8）。

2.6 裂縫分布預(yù)測

根據(jù)前述裂縫發(fā)育受控因素、分布機(jī)制、量化分析及已鉆井的裂縫發(fā)育參數(shù)資料，對克深2區(qū)塊進(jìn)行裂縫的平面分布模式進(jìn)行預(yù)測（見圖9）。

圖5 面縫率與背斜核部距離相關(guān)性

圖6 裂縫密度與背斜核部距離相關(guān)性

圖7 面縫率與主斷裂距離相關(guān)性

圖8 裂縫密度與主斷裂距離相關(guān)性

圖9 克深2井區(qū)白堊系巴什基齊克組頂面裂縫分布圖

3 結(jié)論

（1）通過裂縫發(fā)育規(guī)律連井對比圖及平面分布圖的編制，研究發(fā)現(xiàn)裂縫在斷裂、背斜等應(yīng)力集中區(qū)更發(fā)育：距背斜核部3.8 km范圍內(nèi)或主斷層0.8 km的范圍內(nèi)的裂縫發(fā)育程度高，背斜核部、近斷裂、翼部的裂縫發(fā)育程度的級(jí)別、裂縫段厚度、裂縫參數(shù)依次降低。

（2）綜合裂縫發(fā)育分布控制因素及規(guī)律，為運(yùn)用Petrel軟件建立克深2區(qū)塊地層、構(gòu)造和裂縫參數(shù)三維模型奠定了基礎(chǔ)。

［1］鞏磊，曾聯(lián)波，張本健，等.九龍山構(gòu)造致密礫巖儲(chǔ)層裂縫發(fā)育的控制因素［J］.中國石油大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2012， 36（6）：6－12.

［2］李世川，成榮紅，王勇，等.庫車坳陷大北1氣藏白堊系儲(chǔ)層裂縫發(fā)育規(guī)律［J］.天然氣工業(yè)，2012，32（10）：24－27.

［3］張小莉，馮喬，尹成明，等.柴達(dá)木盆地紅溝子構(gòu)造裂縫控制因素與定量模擬［J］.西北大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2009，39（3）：497－500.

［4］朱慶杰，蘇幼坡，陳艷華.輪南地區(qū)奧陶系天然裂縫形成的控制因素與發(fā)育機(jī)理［J］.地質(zhì)災(zāi)害與環(huán)境保護(hù)，2002，13（4）：64－69.

［5］楊玲，胡明.東營凹陷太古界儲(chǔ)層裂縫發(fā)育控制因素及油氣勘探方向［J］.特種油氣藏，2010，17（2）：35－38.

［6］周進(jìn)松，童小蘭，馮永宏.柴窩堡背斜儲(chǔ)層構(gòu)造裂縫發(fā)育特征及控制因素［J］.石油學(xué)報(bào)，2006，27（3）：53－56.

［7］張震，鮑志東.松遼盆地朝陽溝油田儲(chǔ)層裂縫發(fā)育特征及控制因素［J］.地學(xué)前緣，2009，16（4）：166－172.

Study on the main control factors of Kuqa low permeability sandstone fracture development

LI Haosheng1，2，ZHAO Mengjun3，ZHUO Qingong3，HUANG Jiaqiang4，WAN Lihong2
（1.Oil and Gas Resources and Exploration Technology Key Laboratory of the Ministry of Education，Yangtze University，Wuhan Hubei 430100，China；2.College of Computer Science，Yangtze University，Jinzhou Hubei 434100，China；3.Exploration and Development Research Institute of PetroChina，Beijing 100083，China；4.Institute of Science and Technology of PetroChina，Beijing 100083，China）

Kuqa depression belongs to deep ultrahigh pressure，low porosity low permeability，complex structure area，for the region in the influence of the cracks appeared in the process of geological exploration development controlling factors cannot describe the problem，this paper to study the ultra deep ultrahigh pressure fractured sandstone lithology as the core，through the comparison and regional tectonic relationship between lithology and fracture parameters and fracture characteristics of the quantitative analysis method，the Kuqa area crack distribution is obtained with a horizon，and on the space distribution is mainly affected by tectonic stress field in the conclusion，the system of predicting the crack distribution in the region，in Kuqa foreland thrust belt in the ultra deep ultrahigh pressure gas reservoir of oil and gas exploration and research to provide a solid geological foundation.

Kuqa depression；low permeability sandstone；fracture；structure

10.3969/j.issn.1673-5285.2015.08.020

TE122.2

A

1673-5285（2015）08-0072-05

2015－05-29

“十二五”國家油氣重大專項(xiàng)課題，項(xiàng)目編號(hào)：2011ZX05015-002；國家重大科技專項(xiàng)低滲、特低滲油氣儲(chǔ)層相對高產(chǎn)富集區(qū)預(yù)測技術(shù)，項(xiàng)目編號(hào)：2011ZX05013-001。

李昊晟，男（1990-），長江大學(xué)地質(zhì)工程在讀碩士研究生，研究方向?yàn)橛蜌馓镩_發(fā)地質(zhì)，郵箱：510214287@qq.com。