涇河長8 走滑斷裂特征及其對油氣富集的影響

王 旭

（中國石化華北油氣分公司勘探開發(fā)研究院，河南鄭州 450006）

延長組長8 油藏為涇河油田主力開發(fā)油層，通過開發(fā)區(qū)80 多口井開發(fā)實踐表明鉆遇斷層及兩側(cè)伴生的破碎帶是富集高產(chǎn)區(qū)。涇河油田延長組油藏為低滲致密砂巖儲層，具有高角度裂縫相對發(fā)育、非均質(zhì)性較強裂縫發(fā)育情況復雜的特點。目前涇河油田主要采用水平井天然能量開發(fā)，需要增加鉆遇斷縫帶的機率，提高儲層的連通性，以此來大幅度提高單井產(chǎn)能。因此對該油藏天然裂縫的發(fā)育特征及其控制因素的認識是深入研究過程中的一個關(guān)鍵問題。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

鄂爾多斯盆地地處我國東、西部構(gòu)造區(qū)域的多期、反復交替拉張和擠壓作用相互影響、互為補償?shù)慕Y(jié)合區(qū)，為多構(gòu)造體制、多演化階段、多沉積體系、多原形盆地疊加的復合克拉通盆地。其鑲邊依次為活動的褶皺山系和地塹系。而盆地內(nèi)部則構(gòu)造簡單平緩、沉降穩(wěn)定、斷裂較少、活動較弱、地層整合或假整合[1]。

鄂爾多斯盆地演化過程中主要的構(gòu)造應(yīng)力活動有四期：加里東期、印支期、燕山期、喜馬拉雅期。其中燕山期和喜馬拉雅期是斷裂、裂縫形成的主要時期，燕山期構(gòu)造地應(yīng)力水平擠壓作用造成中生界區(qū)域性斷縫廣泛發(fā)育，研究區(qū)現(xiàn)今構(gòu)造格局主要形成于燕山期，燕山期盆地西南緣最大主壓應(yīng)力方向為NE-SW 向，盆地東南緣最大主壓應(yīng)力方向為NW-SE 向；喜馬拉雅期構(gòu)造運動對燕山期形成的斷裂、裂縫進行改造，喜馬拉雅期受擠壓的方向為NNE-SSW 向，被拉張的方向為NWW-SEE 向，最大主應(yīng)力方向為NNE-SSW 向，全區(qū)分布比較穩(wěn)定。多期構(gòu)造運動形成了鄂爾多斯盆地南部NE 和NW 兩組區(qū)域性斷裂[2]（見圖1）。

2 走滑斷裂發(fā)育特征

涇河油田位于鄂爾多斯盆地伊陜斜坡的西南部，伊陜斜坡-伊盟隆起、天環(huán)坳陷交接部，構(gòu)造整體較為平緩，呈現(xiàn)出南東高-北西低的單斜構(gòu)造特征，局部發(fā)育鼻狀隆起，沿北東到南西方向的平均構(gòu)造坡降為10.4 m/km；根據(jù)現(xiàn)今構(gòu)造形態(tài)、地層出露以及斷裂發(fā)育情況分析，三維區(qū)內(nèi)發(fā)育七組北東向、北東東向走滑斷裂，規(guī)模較大的有早勝斷裂帶和榆林子斷裂帶，延伸長度15～22 km，其次為永正、宮河、永河、和盛以及太昌斷裂帶。

2.1 斷裂識別

斷縫發(fā)育規(guī)模不同斷層在地震剖面上的反射特征不同，結(jié)合單井鉆、測、錄及壓裂資料，總結(jié)三類不同尺度斷縫的識別標準。大尺度斷縫，斷距＞30 m，在地震剖面上向相軸發(fā)生錯斷。中尺度斷縫15 m＜斷距＜30 m，地震剖面上同相軸發(fā)生扭動、褶曲。小尺度斷縫斷距＜15 m，同向軸變化微弱。根據(jù)鉆遇的異常情況對常規(guī)和成像測井曲線進行標定，刻畫裂隙點的平面分布以及剖面位置。總結(jié)鉆遇三種不同尺度斷縫的兩類測井響應(yīng)特征：油井鉆遇大、中尺度斷縫時，地震剖面上有明顯斷距為斷層破碎帶，低電阻高聲波，鉆井過程漏失嚴重，全烴突然增大，呈尖峰狀；鉆遇小尺度斷縫時，無明顯斷距，鉆井過程表現(xiàn)有槽面顯示，一般無漏失，測井曲線表現(xiàn)有裂隙特征，寬度大小不一，高聲波低阻侵入不明顯。

2.2 平面上具有“分段性”特征

利用水平井鉆遇高角度縫的情況標定地震解釋結(jié)果，刻畫斷縫體分布特征，根據(jù)構(gòu)造發(fā)育史和斷裂密集帶平面特征可知，早勝、榆林子斷裂帶和永正斷裂帶延伸距離長，規(guī)模大，具有橫向上不對稱性和沿走向上分段性特點。平面上具有走滑主干斷層-次級誘導斷裂（裂縫）分布模式，次生斷裂沿斷裂帶呈線狀、帶狀分布于斷層兩側(cè)20～400 m 范圍內(nèi)。

以永正斷裂帶為例，走滑斷裂沿走向斷距存在跳躍式變化，斷距自西向東逐漸變大，在斷裂帶末端，由于所受應(yīng)力逐漸減小，應(yīng)力釋放僅發(fā)育一些微裂隙，斷距減小，發(fā)育以擠壓為主馬尾狀構(gòu)造；中部平移走滑為主，斷距較大，發(fā)育斷裂帶結(jié)構(gòu)發(fā)育完整，由滑動破碎帶和兩盤誘導裂縫帶組成；東部斷裂轉(zhuǎn)折端發(fā)育拉伸為主的拉分構(gòu)造，斷距變化大（見圖2（b）、圖2（c））。

2.3 垂向上具有分層性

涇河油田地層主要有3 層結(jié)構(gòu)，地層巖性變化較大，下古生界奧陶系碳酸鹽巖、上古二疊系碎屑巖、中生界致密碎屑巖含油地層疊置發(fā)育；在巖性變化的界面，地層相干性差異明顯，通過對垂直于斷裂帶的典型地震剖面精細解釋，走滑斷裂在剖面上表現(xiàn)出明顯分層性結(jié)構(gòu)特征。自深至淺下古生界寒武系-奧陶系發(fā)育高角度正斷層，大多斷穿奧陶系下部及以下地層；上古二疊系多為逆斷層，大多斷穿奧陶系頂部直至二疊系底；中生界三疊系-第四系具有走滑斷層典型樣式，斷裂斷面大多表現(xiàn)為上緩下陡，T6c 界面以下產(chǎn)狀近直立，之上分支斷層自淺向深匯集，分別相交于主干斷層，呈現(xiàn)出負花狀構(gòu)造和“Y”構(gòu)造樣式，大多斷穿三疊系（見圖2（a））。

2.4 空間上具有絲帶效應(yīng)

斷面在空間上具有“絲帶效應(yīng)”、“海豚效應(yīng)”的特點，同一斷層的傾向在不同的空間位置會發(fā)生明顯的變化，導致同一斷層在空間上斷距不同，出現(xiàn)既有正斷層又有逆斷層的特征（見圖2（b）、圖2（c））[3]。

2.5 斷裂組合樣式

依據(jù)平面、剖面特征斷縫帶組合樣式可分為三類：地塹式、階梯式、塹壘式，涇河油田斷裂帶早勝、榆林子和永正三條主斷裂帶總體雙斷地塹，不對稱地塹。其中永正斷裂帶中部平移段以地塹式為主，在斷裂帶末端局部擠壓作用下發(fā)育塹壘式。

2.6 斷裂巖性配置關(guān)系

由于斷裂發(fā)育，斷層上下盤巖性配置關(guān)系復雜，根據(jù)水平井在斷縫體內(nèi)鉆遇情況分析認為斷縫體內(nèi)部存在四種巖性配置關(guān)系：砂-砂拼接、砂-泥拼接、砂-油頁巖拼接、泥-泥拼接。砂-砂接觸斷層兩盤砂體是連通的，為同一個油藏，高部位富集成藏；砂-泥接觸，斷層表現(xiàn)為巖性封閉，斷層兩盤為不連通的兩個油藏，兩側(cè)均被泥巖遮擋，形成良好的成藏條件；砂-油頁巖接觸，斷層封閉性較差[4]。

3 斷裂對油氣的控制作用

3.1 斷裂發(fā)育控制局部構(gòu)造

研究區(qū)斷裂密集帶多出現(xiàn)于小幅度背斜、鼻隆構(gòu)造的軸部轉(zhuǎn)折端部位，斷層通過控制其附近的局部構(gòu)造應(yīng)力的分布來影響裂縫的分布；這些部位易受拉張應(yīng)力影響平行或近平行于構(gòu)造長軸方向的斷裂密集帶，局部構(gòu)造受斷層控制，油氣在小幅度構(gòu)造高部位容易聚集成藏[5，6]。永正斷裂帶西部斷裂末端受擠壓作用發(fā)育塹壘式和斷裂轉(zhuǎn)折端地塹式局部構(gòu)造高點油氣富集。

3.2 對砂體展布和有效儲層的控制作用

主干斷層與次級斷層交匯發(fā)育部位最有利縫洞儲層的發(fā)育，它們也是主滑移斷層轉(zhuǎn)折區(qū)。研究區(qū)整體東高西低，南高北低，長8 油層砂體走向大致為南西-北東方向，斷裂平面上呈北東向、北東東向展布，根據(jù)試油試采資料可以看出裂縫越發(fā)育，油氣越富集，鉆遇裂縫越多，高產(chǎn)井圍繞斷裂密集帶分布，三角洲砂體橫穿斷裂帶時，在上傾方向上受與砂體大角度斜交的斷層遮擋，形成很好的構(gòu)造-巖性圈閉[7]。

斷裂附近伴生裂縫及此生斷層發(fā)育改善儲層儲集空間和連通性，構(gòu)成了主要的滲流通道，為致密砂巖有效儲層的形成和改造創(chuàng)造了條件。涇河油田主要發(fā)育構(gòu)造裂縫和水平層理裂縫兩種類型。構(gòu)造縫以垂直和高角度縫為主，裂縫長度分布在50～100 cm，裂縫寬度分布在0.2～0.5 mm 范圍內(nèi)，裂縫線密度為0.0～2.6 條/米、平均為0.38 條/米，局部可見低角度水平縫沿層理面裂開。多口井的鉆探證實，小斷層及其控制的高角度裂縫發(fā)育帶是高產(chǎn)井的分布區(qū)域（見圖3）。

圖3 涇河油田長8 裂縫發(fā)育情況

3.3 控制油氣運移成藏

鉆井成果證實涇河油田發(fā)育斷裂與河道砂體斜交形成的構(gòu)造-巖性圈閉，油氣主要沿斷裂帶走向和斷層兩側(cè)運移[8]。斷裂帶上油氣富集部位受斷層活動性質(zhì)、與砂體有效匹配、構(gòu)造位置以及斷縫體內(nèi)部上下盤巖性組合樣式等因素控制，不同巖性對接關(guān)系和局部構(gòu)造控制單井累產(chǎn)。由于斷裂帶規(guī)模、性質(zhì)不同，油氣輸導方式存在差異，油氣富集位置也不同。中、小尺度破碎帶附近地壘發(fā)育，砂-砂接觸下斷縫體規(guī)模最大，沿主斷層方向構(gòu)造高部位富集，初期產(chǎn)量較高，遞減快，此類油藏主要位于永正斷裂帶西部馬尾構(gòu)造；大、中尺度破碎帶一般發(fā)育雙斷不對稱地塹，地塹兩側(cè)均被泥巖遮擋，形成良好的成藏條件，斷距越大，油柱高度越大，局部位置越高，產(chǎn)量越高，此類油藏主要位于榆林子、永正斷裂帶中部平移段；因此四種巖性配置關(guān)系中地壘發(fā)育砂-砂拼接斷縫體規(guī)模最大，最有利于油氣富集成藏；其次是地塹發(fā)育砂-泥拼接，斷距較大地塹兩側(cè)均被泥巖遮擋，地塹高部位也是油氣聚集的有利場所。

4 結(jié)論

（1）涇河油田延長組發(fā)育北東-南西向為主的高角度走滑斷裂，總結(jié)三類不同尺度斷縫的識別標準。鉆遇大、中尺度斷縫，在地震剖面上同向軸發(fā)生錯斷、扭動、褶曲，地震剖面上有明顯斷距為斷層破碎帶，低電阻高聲波，鉆井過程漏失嚴重，全烴突然增大，呈尖峰狀。

（2）研究區(qū)早勝、榆林子斷裂帶和永正斷裂帶延伸距離長，規(guī)模大，具有橫向上不對稱性和沿走向上分段性、縱向上分層的特點，總結(jié)斷縫四種組合樣式和四種巖性配置關(guān)系。永正斷裂帶沿走向斷距存在跳躍式變化，在斷裂帶末端發(fā)育小尺度以擠壓為主馬尾狀構(gòu)造，中部以平移走滑為主，東部斷裂轉(zhuǎn)折端發(fā)育中、小尺度拉伸為主的拉分構(gòu)造；縱向上中生界三疊系-第四系具有走滑斷層典型樣式，斷面大多表現(xiàn)為上緩下陡，分支斷層自淺向深匯集，分別相交于主干斷層，呈現(xiàn)出負花狀構(gòu)造和“Y”構(gòu)造樣式。

（3）單井巖心及油氣地球化學資料反映斷裂破碎帶內(nèi)儲層發(fā)育受控于斷裂規(guī)模、組合樣式以及巖性配置關(guān)系。砂體穿過斷裂帶時，在上傾方向上受與砂體大角度斜交的斷層遮擋，形成很好的巖性-構(gòu)造圈閉，高產(chǎn)井具有沿主斷層走向及向斷層兩側(cè)運移兩種方式。鉆井成果證實走滑型破碎帶末端的馬尾帶、斷裂轉(zhuǎn)折段拉分帶，砂-砂拼接斷縫體規(guī)模最大，最有利于油氣富集成藏；砂-泥拼接地塹高部位也是油氣聚集的有利場所，是高產(chǎn)高效井部署的有利區(qū)域。