巖層厚度對碳酸鹽巖構造裂縫面密度和分形分布的影響

劉思萌 韓 晨

（中國石油大學（華東），山東 青島 266580）

巖層厚度對碳酸鹽巖構造裂縫面密度和分形分布的影響

劉思萌 韓 晨

（中國石油大學（華東），山東 青島 266580）

摘 要：碳酸鹽巖構造裂縫在其發(fā)育中，受到巖層厚度的影響非常大。據(jù)有關研究和統(tǒng)計結果表明，對于碳酸鹽巖構造的裂縫面的密度以及巖層的厚度具有負相關關系，其關系是巖層的厚度越大，其碳酸鹽巖構造裂縫面的密度往往越小，其碳酸鹽巖構造裂縫的規(guī)模越大。相反，如果巖層的厚度越小，其碳酸鹽巖構造裂縫的密度就越大，其裂縫的規(guī)模也就越小。構造裂縫的分數(shù)維和裂縫面的密度具有密切的關系，他們對構造裂縫發(fā)育的程度具有影響作用。

關鍵詞：巖層厚度；鹽酸鹽巖；裂縫面密度；碳酸鹽巖地層滲透性；影響

構造裂縫是裂縫中最主要的類型之一，是巖石受到構造應力而產(chǎn)生作用的同時，又超過了彈性的限度之后造成的裂縫，構造裂縫的特點是走向比較穩(wěn)定且是成組出現(xiàn)，其與構造應力場關系非常密切。研究碳酸鹽巖構造裂縫對于尤其的儲集和運移非常重要，其構造的發(fā)育和各種控制因素對于裂縫碳酸鹽巖油氣的勘探具有重要的價值意義。

1 地址概況

本文所研究的是新疆某地碳酸鹽巖構造裂縫，其位置在塔里木盆地的西北緣，研究區(qū)中的構造主要是柯坪構造帶，區(qū)內是五排逆沖推覆構造帶，其中在近北東東向，有一最南緣最大的逆沖推覆構造帶，其柯坪構造帶中的面積約為2萬km2，構造帶的長有300km左右，其寬約有65km到74km之間。由于受到歐亞板塊以及印度板塊相互碰撞的影響，加上天山地區(qū)的造山等各種影響，使得在本地柯坪構造帶受到強烈的擠壓，從而形成了目前的五排逆沖推覆構造帶。在進行碳酸鹽巖的研究中，其層厚對構造裂縫的影響中，為了避免構造裂縫的影響以及巖性影響，最終選擇的是構造比較穩(wěn)定，且?guī)r性較為單一的裂縫來進行測量和統(tǒng)計分析。本文所研究的是巖性變化比較小，且構造裂縫比較穩(wěn)定的剖面來進行研究，所選擇的剖面為奧陶系灰?guī)r類。

2 巖層厚度對碳酸鹽巖構造裂縫面密度的影響和控制

對于儲層儲集的有關裂縫參數(shù)中，裂縫的密度是最重要的參數(shù)之一。其中，裂縫的密度可分線密度以及面密度、體密度。而線密度不能有效地反映出裂縫密度情況，是屬于相對密度，而體密度可以反映出裂縫密度，不過卻不能有效地進行測量。因此，本文所主要采用的是面密度來進行研究構造裂縫的有關情況。 在進行有關碳酸鹽巖裂縫面密度的有關統(tǒng)計中，可以分析得到碳酸鹽巖構造裂縫的面密度以及巖層厚度具有相對的關系，即巖層的厚度越大，其構造碳酸鹽巖的裂縫面的密度就越小。如果把各個級別的巖層厚度裂縫面密度進行平均值以及層厚的有關平均值進行有效的線性擬合，就會得到碳酸鹽巖的構造裂縫面密度的有關平均值和層厚平均值是較好的線性關系，即巖層的厚度隨著增加，其構造裂縫面密度線性就會減少。因此，薄層的發(fā)育構造裂縫要比厚層更有優(yōu)勢。

3 巖層厚度對碳酸鹽巖構造裂縫分數(shù)維控制及其分析

一般情況下，巖石在破裂過程中，裂縫具有一定的分形分布特征。通過對裂縫的這種特征進行有效的分析和研究，可以發(fā)現(xiàn)裂縫的發(fā)育程度，同時得出裂縫分布的有關均勻性特點。本文主要結合巖層厚度來進行分析構造裂縫分數(shù)維和巖層厚度的有關聯(lián)系。通過對構造面的青松剖面以及其他構造面裂縫的分形特征分析，利用數(shù)格子的方法進行研究，先在測量面上進行選取一個區(qū)域，然后將此區(qū)域劃分為若干長的格子，然后確定格子數(shù)目，再得出相應的數(shù)值，最后利用有關計算進行回歸分析，求出有關剖面裂縫分數(shù)維。

然后把不同的巖層厚度碳酸鹽巖構造裂縫分數(shù)維進行分析和統(tǒng)計，從中可以得出有關巖層厚度以及構造裂縫分數(shù)維的關系呈負相關關系，即巖層厚度越薄，其構造裂縫的分數(shù)維就越大。如果把各個的級別中巖層厚度的裂縫分數(shù)維進行有關平均值以及層厚的有關平均值進行分析擬合，就會得出碳酸鹽巖的構造裂縫中分數(shù)維的平均值與巖層厚度的平均值有較好的線性關系。

其中，如果把巖層厚度不同的碳酸鹽巖構造裂縫分數(shù)維以及面密度有關值進行擬合，也會得出有關碳酸鹽巖的構造裂縫分數(shù)維的有關平均值以及面密度的有關平均值都具有良好線性關系。通過裂縫分數(shù)維的有關統(tǒng)計結果得出，對于相同的裂縫面密度一樣的條件下，對于分數(shù)維較大的情況時，裂縫的分布就會越均勻，不過其滲透性比較差。而分數(shù)維越小的情況下，其裂縫的分布就越不均勻，不過其滲透性就越好。

結語

綜上所述，對于碳酸鹽巖地層的厚度和構造裂縫面的密度具有負相關的關系，即碳酸鹽巖的地層如果較薄，其發(fā)育構造裂縫就會更加容易，構造裂縫的密度就會越大。相對地，在巖層厚度隨著不斷的增加，其構造裂縫面密度的線性就會不斷的減小，其巖層較薄的碳酸鹽巖的構造裂縫面的密度比較大，其裂縫的規(guī)模就越小。而巖層較厚的碳酸鹽巖構造裂縫面密度比較小的情況下，其裂縫的規(guī)模比較大。

對于碳酸鹽巖的構造裂縫分數(shù)維和碳酸鹽巖的裂縫面密度具有相應的關系，其兩者能夠對構造裂縫的發(fā)育程度具有一定的決定作用，即構造裂縫的面密度如果很大，其分數(shù)維的值就會更高，而裂縫就會更加發(fā)育良好。同時，在裂縫的面密度如果是同樣的條件下，對于分數(shù)維如果越大的情況下，其裂縫的分布會更均勻，而滲透性相對就比較差。分數(shù)維越小的情況下，其滲透性相對較好。

參考文獻

[1]孟慶峰，侯貴廷，潘文慶，等.巖層厚度對碳酸鹽巖構造裂縫面密度和分形分布的影響[J].高校地質學報，2011，17（03）：462-468.

[2]付曉飛，蘇玉平，呂延防，等.斷裂和裂縫的分形特征[J].地球科學——中國地質大學學報，2007：32（02）：227-234. [3]馬德明，陳江力，曾昌民，等.塔里木盆地西北緣柯坪沖斷帶的構造變形特征[J].地質力學學報， 2007：13（04）：340-346.

中圖分類號：P578.6

文獻標識碼：A

基金項目：中國石油大學（華東）自主創(chuàng)新科研計劃項目（14CX06075A）；國家自然科學基金面上項目（41272141）共同資助。