黎靜容，朱 樺，馮曉明，程洪亮，顏 曉

(1.中國(guó)石化西南油氣分公司勘探開發(fā)研究院，成都 610041;

2.中國(guó)石化西南石油工程有限公司地質(zhì)錄井分公司，四川綿陽(yáng) 621000)

川東北陸相儲(chǔ)層裂縫特征差異性及對(duì)產(chǎn)能的影響

黎靜容1，朱 樺2，馮曉明1，程洪亮1，顏 曉1

(1.中國(guó)石化西南油氣分公司勘探開發(fā)研究院，成都 610041;

2.中國(guó)石化西南石油工程有限公司地質(zhì)錄井分公司，四川綿陽(yáng) 621000)

川東北地區(qū)陸相儲(chǔ)層均為致密性儲(chǔ)層，但不同區(qū)塊、層位裂縫發(fā)育的特征及對(duì)產(chǎn)能的影響具有差異性。選取元壩東、元壩西、馬路背3個(gè)區(qū)塊，綜合巖心、薄片、測(cè)井、試氣及試采等資料，對(duì)各區(qū)塊儲(chǔ)層裂縫發(fā)育特征、裂縫對(duì)產(chǎn)能的影響進(jìn)行對(duì)比研究。結(jié)果表明:元壩東、元壩西部主要發(fā)育剪切縫，均以低角度裂縫為主，宏觀及微觀裂縫密度均較低，其中元壩東部裂縫有效性較高，元壩西區(qū)塊裂縫有效性較低。馬路背地區(qū)發(fā)育剪切縫、張性縫2種力學(xué)成因的裂縫，以高角度縫為主，宏觀及微觀裂縫密度均較高，裂縫有效性較高。宏觀裂縫的傾角、有效性、密度綜合影響著氣井的初期產(chǎn)能，集中發(fā)育的網(wǎng)狀微觀裂縫或微觀裂縫溶蝕作用可改善儲(chǔ)層基質(zhì)，是氣井穩(wěn)產(chǎn)的關(guān)鍵。

宏觀裂縫;微觀裂縫;產(chǎn)能;馬路背地區(qū);元壩西部;元壩東部;川東北地區(qū)

研究區(qū)位于四川盆地東北部，構(gòu)造上屬于川中平緩構(gòu)造帶的一部分，北臨米倉(cāng)山—大巴山前緣沖斷帶、東接川東高陡構(gòu)造帶、西接龍門山前陸盆地(圖1)。近幾年來(lái)，在川東北陸相勘探開發(fā)過(guò)程中，馬路背地區(qū)須二氣藏、元壩西部須三氣藏、元壩東部須四氣藏均獲得工業(yè)氣流，但產(chǎn)能差異較大。前期研究認(rèn)為3個(gè)區(qū)塊儲(chǔ)層均為致密性儲(chǔ)層，其產(chǎn)能的高低受裂縫的影響［1－5］。但整個(gè)區(qū)塊面積大，各區(qū)塊構(gòu)造、斷裂特征具有差異性，導(dǎo)致裂縫發(fā)育類型、規(guī)模、特征等均具有差異性，對(duì)產(chǎn)能的貢獻(xiàn)也不同。本文綜合運(yùn)用巖心、測(cè)井、薄片、試氣及野外裂縫調(diào)查等資料，對(duì)馬路背地區(qū)、元壩西部、元壩東部裂縫的發(fā)育特征進(jìn)行了研究，并橫向進(jìn)行了對(duì)比;結(jié)合各區(qū)塊產(chǎn)能特征分析了裂縫對(duì)產(chǎn)能的影響。

1 地質(zhì)概況

元壩區(qū)塊與通南巴區(qū)塊毗鄰，其中馬路背地區(qū)位于通南巴構(gòu)造帶北部，為一走向由南向北呈NE向至NNE向的大型背斜;元壩東部位于通江凹陷帶;元壩西部位于九龍山背斜構(gòu)造帶及蒼溪—巴中低緩構(gòu)造帶［6－10］。元壩西部須三氣藏巖性為礫巖、砂質(zhì)礫巖夾中粗粒鈣屑砂巖，平均孔隙度2.6%，平均滲透率0.015 5×10－3μm2。元壩東部須四氣藏巖性主要為巖屑砂巖、長(zhǎng)石巖屑砂巖，局部巖屑石英砂巖，平均孔隙度2.56%，平均滲透率0.018 4×10－3μm2。馬路背地區(qū)須二氣藏巖性以巖屑砂巖、巖屑石英砂巖、長(zhǎng)石巖屑砂巖、石英砂巖為主，平均孔隙度2.44%，平均滲透率0.025×10－3μm2。3個(gè)區(qū)塊儲(chǔ)層均為典型的低孔低滲透致密儲(chǔ)層。

圖1 川東北地區(qū)構(gòu)造分區(qū)及研究區(qū)位置Fig.1 Tectonic units in the northwestern Sichuan Basin and location of study area

2 裂縫成因類型差異性

川東北地區(qū)發(fā)育2種地質(zhì)成因的構(gòu)造裂縫，一種為構(gòu)造擠壓作用下形成的剪切縫，一種為地層褶皺變形派生的拉張作用下形成的張性縫［11－12］。其中，主要以剪切縫為主。元壩東部剪切縫表現(xiàn)為高、低角度2種類型剪切裂縫。其中高角度剪切裂縫產(chǎn)狀穩(wěn)定、延伸長(zhǎng)、縫面平直光滑，大部分未充填，少部分見方解石半充填、全充填(圖2a)。低角度剪切裂縫傾角一般為0°～15°，裂縫產(chǎn)狀與層理面近一致，但不完全平行，有10°左右的交角;裂縫面不平直，通常呈馬蹄形(圖2b)。此類低角度剪切裂縫是構(gòu)造擠壓作用下斷層的逆沖推覆作用造成的近水平剪切作用下形成。元壩西部剪切縫尺度較小，發(fā)育條數(shù)多，但方向各異，開度較小(圖2c)。馬路背地區(qū)剪切縫切穿深度大、縫面光滑、縫面常見擦痕及階步等特征(圖2d)。

張性縫僅在馬路背地區(qū)發(fā)育，張性縫往往角度高(大于85°)，將巖心豎直劈開，延伸規(guī)模2 m以上。裂縫面容易發(fā)生彎曲或呈鋸齒狀延展，縫面粗糙不平，縫面上的小階梯為裂縫面鋸齒狀延伸的特征(圖2e，f)。結(jié)合區(qū)域構(gòu)造分析，此類裂縫是由于構(gòu)造擠壓作用下地層發(fā)生褶皺、巖層彎曲變形派生的拉張作用形成，為垂直于裂縫面和擴(kuò)展方向的張應(yīng)力形成的。

3 裂縫參數(shù)差異性

3.1 裂縫傾角

元壩東部主要發(fā)育水平及低角度裂縫，占80%，高角度及垂直縫僅占20%。元壩西部以水平縫和低角度縫為主，分別占63.3%和25.4%。馬路背以垂直及高角度裂縫為主，垂直縫占45%，高角度裂縫占38%，水平縫多為成巖縫，僅占17%(圖3)。

圖2 川東北陸相儲(chǔ)層巖心裂縫分布Fig.2 Fractures in cores，northeastern Sichuan continental basin

圖3 川東北陸相儲(chǔ)層裂縫傾角分布Fig.3 Fracture angle distribution，northeastern Sichuan continental basin

3.2 裂縫走向

成像測(cè)井資料統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示，元壩東部主要發(fā)育北西西、北東東向2組裂縫，元壩西部主要發(fā)育北東向、北西向2組裂縫，馬路背地區(qū)主要發(fā)育北北西、北東東向2組裂縫(圖4)。

3.3 裂縫有效性

元壩東部裂縫的有效性較高，半充填及未充填縫占83%。元壩西部裂縫有效性最低，未充填及半充填縫占57%，全充填縫占43%。馬路背地區(qū)裂縫的有效性較高，半充填及未充填縫占82%，其中垂直縫的有效性更高，均為半充填及未充填縫(圖5)。

3.4 裂縫發(fā)育密度

3.4.1 宏觀裂縫

宏觀裂縫的密度統(tǒng)計(jì)是基于巖心觀察的統(tǒng)計(jì)結(jié)果，對(duì)3個(gè)區(qū)塊取心井裂縫統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示，各區(qū)塊宏觀裂縫發(fā)育密度有差異性，馬路背地區(qū)裂縫線密度最高，其次為元壩東，元壩西部裂縫線密度最低。元壩東部單井裂縫線密度0.93～14.4條/m，平均值為4.45條/m;元壩西部單井裂縫線密度0.8～2.4條/m，平均值為1.56條/m;馬路背地區(qū)單井裂縫線密度5～36.6條/m，平均值為17.3條/m (表1)。

圖4 川東北陸相儲(chǔ)層裂縫走向玫瑰花圖Fig.4 Rose diagram of fracture strike，northeastern Sichuan continental basin

圖5 川東北陸相儲(chǔ)層裂縫有效性分布Fig.5 Fracture effectiveness distribution，northeastern Sichuan continental basin

3.4.2 微觀裂縫

微觀裂縫張開度通常小于50 μm，主要在20 μm以內(nèi)，其必須借助于顯微鏡來(lái)觀察和描述，不如宏觀裂縫般可以在巖心上直接觀察和描述［13－15］。微觀裂縫可以分為粒內(nèi)縫、粒緣縫和穿?？p3種類型。其中粒內(nèi)縫主要表現(xiàn)為石英的裂紋縫;粒緣縫主要分布在顆粒的邊緣，通常稱為粒間縫或貼?？p(圖6a);穿?？p即為通常所稱的微觀裂縫，和前兩者微觀裂縫相比，其規(guī)模相對(duì)較大，延伸較長(zhǎng)，不受顆粒的限制(圖6b)。

表1 川東北陸相儲(chǔ)層宏觀裂縫發(fā)育密度Table 1 Macro fracture density，northeastern Sichuan continental basin

圖6 川東北馬路背地區(qū)儲(chǔ)層微裂縫Fig.6 Micro fractures in Malubei block，northeastern Sichuan continental basin

上述3類微觀裂縫在不同區(qū)塊的發(fā)育程度不一樣，元壩東、西部主要發(fā)育穿粒縫，未見粒內(nèi)及粒緣縫發(fā)育;馬路背地區(qū)粒內(nèi)縫、粒緣縫及穿?？p均較發(fā)育，形成網(wǎng)狀微裂縫系統(tǒng)。

3個(gè)區(qū)塊薄片的觀察結(jié)果顯示，馬路背地區(qū)微觀裂縫密度較高，其次為元壩東部，元壩西部微觀裂縫密度最低。元壩東部?jī)H14%的薄片觀測(cè)到微觀裂縫的發(fā)育，計(jì)算微觀裂縫的面密度平均值為0.16 mm/mm2;元壩西部?jī)H4%的薄片觀測(cè)到微觀裂縫發(fā)育，計(jì)算微觀裂縫的面密度平均值僅0.09 mm/mm2;馬路背地區(qū)39%的薄片均觀測(cè)到微觀裂縫發(fā)育，計(jì)算微觀裂縫的面密度平均值高達(dá)0.63 mm/mm2。

4 裂縫對(duì)產(chǎn)能的影響

4.1 宏觀裂縫

宏觀裂縫發(fā)育的儲(chǔ)層，測(cè)試時(shí)流體首先從巖石基質(zhì)以線性流的形式流向裂縫，然后通過(guò)裂縫流向井底［16－18］。對(duì)于致密儲(chǔ)層來(lái)說(shuō)，裂縫的滲流能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于基質(zhì)，所以宏觀裂縫發(fā)育決定了氣井初期的產(chǎn)能［19－22］。針對(duì)裂縫 5個(gè)參數(shù)(成因類型、傾角、走向、有效性、密度)差異性與區(qū)內(nèi)氣井初期產(chǎn)能進(jìn)行對(duì)比分析，認(rèn)為宏觀裂縫的傾角、有效性、密度綜合影響著氣井的初期產(chǎn)能。

區(qū)內(nèi)高角度及垂直縫多為構(gòu)造縫，規(guī)模較大，縱向上對(duì)儲(chǔ)層的改造能力強(qiáng)，對(duì)氣井產(chǎn)能貢獻(xiàn)大。如元壩東部YL28井、元壩西部YL7井、馬路背地區(qū)M103井等井均位于斷裂附近，高角度裂縫密集發(fā)育，產(chǎn)能也高。水平及低角度裂縫往往多為成巖縫，規(guī)模小，有效性較差，對(duì)氣井產(chǎn)能貢獻(xiàn)小。如元壩東部YL172井，低角度縫密集發(fā)育，裂縫線密度高達(dá)14.6條/m，但氣井測(cè)試產(chǎn)能低，僅2.20×104m3/d。

3個(gè)區(qū)塊整體對(duì)比結(jié)果顯示(圖7)，馬路背地區(qū)高角度及垂直縫占82%，有效性較高，裂縫線密度高，氣井平均產(chǎn)能也最高;元壩西部高角度及垂直縫僅占11.2%，有效性低，裂縫線密度最低，氣井平均產(chǎn)能最低;元壩東部高角度及垂直縫占20%，但裂縫有效性較高，且裂縫線密度相對(duì)較元壩西部高，氣井平均產(chǎn)能也較元壩西部高。

圖7 川東北陸相儲(chǔ)層裂縫參數(shù)與產(chǎn)能分布Fig.7 Macro fracture parameters and gas well productivity，northeastern Sichuan continental basin

4.2 微觀裂縫

對(duì)于致密儲(chǔ)層，微觀裂縫除了與宏觀裂縫一樣可以改善儲(chǔ)層的滲流能力，還能改善儲(chǔ)層的儲(chǔ)集能力，使氣井在后期生產(chǎn)過(guò)程中能較好地穩(wěn)產(chǎn)［23－26］。研究區(qū)微觀裂縫主要通過(guò)2種方式改善儲(chǔ)層的儲(chǔ)集能力，從而進(jìn)一步影響著氣井的穩(wěn)產(chǎn)。

(1)儲(chǔ)層粒緣及粒內(nèi)縫十分發(fā)育，由于其尺度跟儲(chǔ)層基質(zhì)孔徑相當(dāng)，可以劃分到基質(zhì)孔隙系統(tǒng)中，改善了儲(chǔ)層的儲(chǔ)集能力。如馬路背地區(qū)，M101、M103井產(chǎn)層段為石英砂巖，由于石英含量高、且無(wú)泥質(zhì)雜基，在強(qiáng)烈地?cái)D壓作用下石英顆粒擠壓和破碎形成大量石英本身的裂紋縫(粒內(nèi)縫)、粒緣縫;粒內(nèi)、粒緣、穿?？p等組成的網(wǎng)狀裂縫系統(tǒng)，大大改善了儲(chǔ)層致密的基質(zhì)，增加了儲(chǔ)層的孔隙度。微觀裂縫系統(tǒng)與宏觀縫組成良好的基質(zhì)—網(wǎng)狀裂縫系統(tǒng)，確保了這2口井在高產(chǎn)的同時(shí)能穩(wěn)產(chǎn)(M101井投產(chǎn)5年來(lái)生產(chǎn)穩(wěn)定，日產(chǎn)氣9.33×104m3，累產(chǎn)氣2.6×108m3;M103井投產(chǎn)4年來(lái)生產(chǎn)穩(wěn)定，日產(chǎn)氣4.4×104m3，累產(chǎn)氣1.4×108m3)。

(2)微觀裂縫作為酸性流體的通道，對(duì)儲(chǔ)層進(jìn)行了有效的溶蝕，增大了儲(chǔ)層的儲(chǔ)集空間［27］。如元壩西部須三氣藏，氣藏屬于先致密后成藏的類型，溶蝕作用的發(fā)生往往依賴于微觀裂縫對(duì)酸性流體的疏導(dǎo)。酸性流體順裂縫流動(dòng)對(duì)裂縫附近的儲(chǔ)層優(yōu)先溶蝕，生成次生高嶺石的同時(shí)，產(chǎn)生殘余的溶蝕孔隙。薄片資料顯示，靠近微觀裂縫附近次生高嶺石、殘余粒間溶蝕孔較多，而遠(yuǎn)離微觀裂縫次生高嶺石及殘余粒間溶蝕孔隙逐漸減少，可見微觀裂縫系統(tǒng)越發(fā)育，溶蝕作用發(fā)生的范圍越廣，產(chǎn)生的殘余粒間孔隙越多，儲(chǔ)層儲(chǔ)集性能的改善也就越大，更有利于氣井的穩(wěn)產(chǎn)。例如YL7、YL12井產(chǎn)層微觀裂縫系統(tǒng)較發(fā)育，薄片觀察顯示次生高嶺石及殘余溶蝕孔隙發(fā)育，這2口井后期試采產(chǎn)能穩(wěn)定，效果好(YL12井日產(chǎn)氣8×104m3，累產(chǎn)6 350×104m3;YL7井日產(chǎn)氣4×104m3，累產(chǎn)6 000×104m3)。

5 結(jié)論

(1)川東北地區(qū)主要發(fā)育剪切縫、張性縫2種力學(xué)成因的裂縫。其中元壩東部主要發(fā)育剪切縫，有效性較高，但宏觀及微觀裂縫密度均較低;元壩西部主要發(fā)育剪切縫，以水平及低角度縫為主，有效性差，宏觀及微觀裂縫密度低;馬路背地區(qū)發(fā)育張、剪2種成因的裂縫，以高角度及垂直縫為主，有效性高，宏觀及微觀裂縫密度高。

(2)宏觀裂縫的傾角、有效性、密度綜合影響著氣井的初期產(chǎn)能。裂縫傾角高、有效性好、密度高的氣井往往能獲得較高的初期產(chǎn)能。馬路背地區(qū)裂縫傾角高、有效性較高且線密度高，氣井平均產(chǎn)能也最高;元壩西部裂縫傾角低、有效性低、線密度最低，氣井平均產(chǎn)能最低。

(3)網(wǎng)狀微觀裂縫的發(fā)育是氣井穩(wěn)產(chǎn)的關(guān)鍵。馬路背地區(qū)儲(chǔ)層微觀裂縫，特別是粒緣及粒內(nèi)縫增強(qiáng)了儲(chǔ)層的儲(chǔ)集性能，保證了后期氣井的穩(wěn)產(chǎn)。元壩西部須三氣藏微觀裂縫作為酸性流體的通道，控制了溶蝕作用的發(fā)生，改善了儲(chǔ)層的儲(chǔ)集性能，保證了氣井生產(chǎn)的穩(wěn)定。

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(編輯 黃 娟)

Differences of fracture characteristics and the influence on productivity in the northeastern Sichuan continental basin

Li Jingrong1，Zhu Hua2，F(xiàn)en Xiaoming1，Cheng Hongliang1，Yan Xiao1
(1.Exploration and Production Research Institute of SINOPEC Southwest Petroleum Company，Chengdu，Sichuan 610041，China; 2.Geological Logging Branch of SINOPEC Southwest Petroleum Engineering Limited Company，Mianyang，Sichuan 621000，China)

Reservoirs in the northeastern Sichuan continental basin are all tight reservoirs.However，fracture characteristics and their influence on productivity are different among various areas and formations.Comparisons were made based on core，thin section，logging，gas testing and producing data collected from the eastern Yuanba，western Yuanba and Malubei blocks.The eastern and western Yuanba blocks mainly developed shearing fractures with low angle and low density.Fractures in the eastern Yuanba block are more effective than those in the western Yuanba block.The Malubei block developed both shearing and extensive fractures of mechanical geneses，with high angle，density and permeability.The angle，effectiveness and density of macro fractures controlled the productivity of gas wells.A dense micro fracture network or micro fracture dissolution improves the reservoir matrix and determined if a gas well had a stable production.

macro fracture;micro fracture;productivity;Malubei block;western Yuanba block;eastern Yuanba block;northeastern Sichuan Basin

TE12<2.2 class="emphasis_bold">2.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A2.2

A

1001－6112(2016)06－0742－06

10.11781/sysydz201606742

2016－04－14;

2016－08－25。

黎靜容(1985—)，女，碩士，工程師，從事氣藏地質(zhì)研究工作。E-mail:rainljr@126.com。

中國(guó)石油化工股份有限公司天然氣開發(fā)先導(dǎo)項(xiàng)目(13KF－12)資助。