川西新場地區(qū)須二氣藏天然裂縫分布綜合預測及評價（上）

畢海龍，周 文，謝潤成，鄧虎成

（1.成都理工大學 能源學院，四川 成都 610059；2.中國石化東北分公司，沈陽 長春 130062；3.油氣藏地質(zhì)及開發(fā)工程國家重點實驗室，四川 成都 610059）

0 前言

新場氣田位于四川省德陽市以北約20km，西鄰孝泉氣田，東接東泰～合興場氣田，西南距馬井氣田40km，南距洛帶氣田80km［1］。該氣田須二層段自X851獲高產(chǎn)工業(yè)氣流以來，陸續(xù)在L150、X853、X856、X2等井獲得了工業(yè)氣流，從而表明了該氣藏良好的開發(fā)前景［1］。但川西深層須家河組須二段儲層基質(zhì)致密、物性差，孔隙度多介于2%～4%之間，基質(zhì)滲透率以小于0.1×10－3μm2為主。儲層有效裂縫發(fā)育屬于裂縫～孔隙型儲層，通過近些年的開發(fā)實踐表明了氣藏產(chǎn)能差異大，其中天然裂縫是影響高產(chǎn)的一個關(guān)鍵因素［2］。前人葉泰然、黎華繼、吳滿生等［1、3、4］主要基于地球物理方法對研究區(qū)斷裂帶進行了預測，但限于物探資料分辨率的問題，小尺度裂縫的預測精度難以把握，同時對裂縫主控因素、成因及期次的認識不夠明確。因此作者在本文需要在對新場地區(qū)須二氣藏天然裂縫發(fā)育特征、主控因素研究的基礎(chǔ)上，采用地質(zhì)力學的方法來進行天然裂縫的分布預測及評價工作，為該區(qū)須二氣藏的合理有效開發(fā)提供依據(jù)。

1 裂縫發(fā)育基本特征

通過對新場地區(qū)須二層段鉆井、巖心、測井裂縫特征認識及野外相似露頭區(qū)的調(diào)查結(jié)果進行歸納，其裂縫特征主要表現(xiàn)在以下幾個方面。

（1）巖心及成像測井描述裂縫以高角度縫和垂直縫為主，低角度斜交縫次之，水平縫少見。發(fā)育北東、北西、近南北和東西向四個裂縫組系，其中以東西組系向裂縫最為發(fā)育，北東向和近東西向組系裂縫次之。

（2）巖心鉆遇裂縫長度主要分布在10cm～20cm、20cm～30cm之間，野外露頭上裂縫橫向延伸長度為40cm～500cm，縱向延伸長度為20cm～110cm，裂縫發(fā)育限制于巖層內(nèi)，一般不具穿層性，為中等規(guī)模裂縫。巖心、成像測井統(tǒng)計裂縫線密度為0.05 條／m～0.8 條／m，平均為0.29條／m，裂縫發(fā)育程度為中～高。

（3）裂縫主要以發(fā)育在中砂巖～細砂巖及中砂巖中為主，分別占統(tǒng)計裂縫總數(shù)的39.53%及24.03%，其次為細砂巖、中粗砂巖和泥質(zhì)粉砂巖，粗砂巖中發(fā)育相對較少。

（4）裂縫充填程度低，主要以未充填和半充填裂縫為主，充填裂縫主要以方解石充填為主，見少量石英和有機質(zhì)充填；垂直縫和高角度縫有效程度高，低角度斜交裂縫有效程度低。

（5）裂縫張開度集中分布在 0.1mm～0.2mm、1.0mm～2.0mm，其中未充填縫寬度均小于0.6mm，半充填縫寬度均大于1.0mm，全充填縫主要分布在1.0mm～2.0mm區(qū)間。裂縫張開度越大裂縫充填程度相對越高，對應(yīng)其形成的時間越早。

（6）薄片下微觀裂縫主要有應(yīng)力改造破裂縫、溶蝕縫等幾種類型，其產(chǎn)狀以定向～半定向縫、粒緣縫、粒內(nèi)縫（晶間縫、解理縫）為主（見圖1），其寬度小于0.01mm，長度小于2mm，面孔率一般小于0.5%，往往與孔隙溝通充當喉道作用。

2 裂縫發(fā)育主控因素分析

2.1 巖層厚度對裂縫發(fā)育的控制

室內(nèi)巖石力學模擬實驗表明，在巖石參數(shù)和負載條件相同的條件下，薄巖層比厚巖層更容易破裂［5］。根據(jù)成像測井裂縫識別結(jié)果，分巖性段統(tǒng)計裂縫發(fā)育密度與巖層厚度之間關(guān)系表明，二者之間呈現(xiàn)明顯的負相關(guān)趨勢，表明巖層厚度越大，裂縫線密度值越?。ㄒ娤马搱D2）。巖層厚度是該區(qū)裂縫發(fā)育一個后面重要控制因素。

2.2 構(gòu)造變形對裂縫發(fā)育的控制

當巖石受構(gòu)造應(yīng)力擠壓時，會沿某一方向發(fā)生彎曲（初始情況是無彎曲的巖層），中性面以上部位承受拉張應(yīng)力而形成張裂縫［5、6］。新場地區(qū)位于川西構(gòu)造活動強烈區(qū)，從目前的構(gòu)造來看，局部具有一定的變形強度［4］。通過對各井點常規(guī)測井解釋裂縫結(jié)果對應(yīng)構(gòu)造變形曲率的統(tǒng)計來看，基于常規(guī)測井解釋裂縫發(fā)育指數(shù)（裂縫發(fā)育段／地層厚度）與構(gòu)造曲率之間具有明顯的正相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)為0.37，其偏低的原因主要是受該區(qū)斷層發(fā)育的影響（見下頁圖3）。但從目前新場地區(qū)須二地層的形態(tài)來看，其局部變形強度是存在的，因此在構(gòu)造變形區(qū)，構(gòu)造變形對裂縫的發(fā)育具有明顯的控制作用。

2.3 斷層對裂縫發(fā)育的控制

由于斷層本身是裂縫逐漸發(fā)展的產(chǎn)物，其形成過程往往也會在其附近形成共生或伴生裂縫，因此斷層附近裂縫的發(fā)育往往與斷層息息相關(guān)［7］。從新場地區(qū)須二頂部的構(gòu)造圖上的斷層發(fā)育情況來看，斷裂走向復雜，主要為近SN、NE、EW向，均為逆斷層，規(guī)模較大的斷層主要為SN及EW向，斷裂橫向延伸距離一般小于5km，斷距一般低于50 m，均切穿了須二地層（見下頁圖4）。前人研究認為，由斷層共生或伴生裂縫系統(tǒng)常常與斷層之間的距離有一定的相關(guān)關(guān)系，即裂縫發(fā)育程度與距離斷層的距離呈負相關(guān)關(guān)系，其關(guān)系類型往往因斷層規(guī)模、類型呈現(xiàn)出指數(shù)關(guān)系、對數(shù)關(guān)系、冪函數(shù)關(guān)系等。通過對新場地區(qū)須二單井裂縫發(fā)育程度與斷層之間距離的統(tǒng)計關(guān)系來看，裂縫發(fā)育指數(shù)與EW向斷層距離呈現(xiàn)較好的負指數(shù)相關(guān)關(guān)系（見下頁圖5），相關(guān)系數(shù)達到0.86；而與SN向斷層距離呈現(xiàn)負對數(shù)相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)達到0.68（見下頁圖6）。

圖1 新場地區(qū)須二段微觀裂縫主要類型Fig.1 Main micro－fracture types in 2nd Xu member，Xinchang area

在圖6中，XC8井為異常點，與所處強構(gòu)造變形區(qū)有關(guān)。因此從斷層的控制作用來看，研究工區(qū)斷層發(fā)育，斷層是其附近裂縫發(fā)育及分布的主要控制因素。

2.4 其它控制因素

巖性不同其強度不同，在同樣的應(yīng)力環(huán)境中，破裂程度也存在差異，新場須二段中～細砂巖、中～粗砂巖的巖石抗張強度相對較低，平均為5.87 MPa，細砂巖的巖石抗張強度平均為10.14MPa，泥巖的巖石抗張強度為9.50MPa?？箟簭姸燃皬椥阅Ａ繙y試結(jié)果亦表明，中砂巖的巖石抗壓強度及彈性模量比細砂巖相對要低，而且泥巖的彈性模量是相對最高（見后面圖7）。這表明在相同地質(zhì)力學環(huán)境下，粒度粗的巖石相對于粒度細的巖石更容易產(chǎn)生破裂，野外露頭樣品測試結(jié)果也得此結(jié)論。

另外，根據(jù)巖石力學參數(shù)與巖石體積密度之間的關(guān)系可以看出，隨著巖石密度的增加，巖石抗張、抗壓參數(shù)具有正相關(guān)關(guān)系（見后面的圖8和圖9）。這表明隨著巖石密度的降低，巖石破裂應(yīng)力越低，更易產(chǎn)生破裂。所以相對而言，如果應(yīng)力環(huán)境相同，這種致密砂巖地層中相對低密度層（如物性相對好巖層）比高密度層跟容易破裂。

綜上所述，新場地區(qū)須二段中天然裂縫的發(fā)育是受巖層厚度、構(gòu)造變形強度、斷層、巖性、物性等多方面因素綜合影響和控制的。相對而言，巖層厚度、構(gòu)造變形強度、斷層是新場地區(qū)須二段天然裂縫發(fā)育的重要控制因素，因此應(yīng)該主要考慮這三個因素來指導后續(xù)裂縫的綜合預測及評價工作。

［1］黎華繼.新場氣田須二氣藏儲層評價及綜合預測研究［R］.成都：成都理工大學，2008.

［2］徐樟有，吳勝和，張小青，等.川西坳陷新場氣田上三疊統(tǒng)須家河組須四段和須二段儲集層成巖～儲集相及其成巖演化序列［J］.古地理學報，2008，10（5）：447.

［3］吳滿生，王志章，狄?guī)妥?，?新場氣田須二段裂縫綜合預測方法研究［J］.石油天然氣學報（江漢石油學院學報），2011，33（8）：58.

［4］葉泰然，張虹，唐建明.深層裂縫性致密碎屑巖氣藏高效儲滲區(qū)識別［J］.天然氣工業(yè)，2009，29（11）：22.

［5］鄧虎成，周文，黃婷婷，等.鄂爾多斯盆地麻黃山地區(qū)侏羅系延安組裂縫分布綜合評價［J］.桂林工學院學報，2009，29（2）：229.

［6］鄧虎成，周文，姜昊罡，等.構(gòu)造變形對現(xiàn)今地應(yīng)力方向的影響［J］.石油鉆采工藝，2009，31（4）：57.

［7］周文，鄧虎成，趙國良，等.阿曼Daleel油田下白堊統(tǒng)Shuaiba組上段走滑正斷裂帶裂縫分布定量評價［J］.礦物巖石，2009，29（4）：53.