庫車低孔滲砂巖裂縫發育主控因素研究

李昊晟，趙孟軍，卓勤功，黃家強，宛利紅

（1.長江大學油氣資源與勘探技術教育部重點實驗室，湖北武漢430100；2.長江大學計算機科學學院，湖北荊州434100；3.中國石油勘探開發研究院，北京100083；4.中國石油集團科學技術研究院，北京100083）

庫車低孔滲砂巖裂縫發育主控因素研究

李昊晟1，2，趙孟軍3，卓勤功3，黃家強4，宛利紅2

（1.長江大學油氣資源與勘探技術教育部重點實驗室，湖北武漢430100；2.長江大學計算機科學學院，湖北荊州434100；3.中國石油勘探開發研究院，北京100083；4.中國石油集團科學技術研究院，北京100083）

庫車坳陷屬于超深超高壓、低孔低滲、構造復雜的區域，針對該區域在地質勘探過程中出現的影響裂縫發育控制因素無法描述的問題，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關系對比、區域構造與裂縫特征定量分析的方法，得出了庫車地區裂縫分布具有層位性，且在空間上分布主要受構造應力場影響的結論，最后系統的預測了該區域的裂縫分布，為庫車山前沖斷帶超深超高壓氣藏油氣勘探研究提供堅實的地質基礎。

庫車坳陷；低孔滲砂巖；裂縫；構造

總的來講，目前國內外對砂巖裂縫型儲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地解決這類問題的思路和方法。近年來，一些學者從不同側面作過許多工作，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，尋找裂縫發育的控制因素，在地質規律上得出定量和半定性的認識［1］。為此，筆者根據庫車坳陷地質條件復雜（超深超高壓、低孔低滲、構造復雜）、缺乏有效的裂縫評價描述手段和方法的實際情況，通過露頭、巖性等綜合分析了研究區塊的裂縫發育控制因素，并預測了一些區域的裂縫分布情況，為之后的工程決策和施工提供有效的地質依據。

1 區域地質背景

庫車前陸盆地是一個疊加復合型前陸盆地，盆地形成后經歷了多期構造事件的改造和疊加，在不同的地質時期呈現不同的構造格局，控制了不同地層單元的發展和發育［2］。從白堊紀－第三紀，塔北隆起、庫車坳陷主要受到了燕山早期運動隆升、燕山晚期運動、喜山早期運動、喜山中期運動、喜山晚期運動共5期構造事件的影響。庫車前陸盆地斷裂極其發育，不僅數量眾多，分布廣泛，而且規模宏大，是一個完全受斷裂系統控制和被多級次斷裂復雜化的盆地［2］。

圖1 各巖性裂縫密度統計直方圖

圖2 各巖性裂縫面縫率統計直方圖

2 裂縫發育控制因素研究

野外露頭、統計結果與巖心觀察表明，克深2區塊構造裂縫較為發育，裂縫發育程度在不同區域不同層位表現為明顯的非均質性［3］。下面主要從巖性、區域應力場和局部構造的關系等幾個方面，討論裂縫發育控制因素及其規律。

2.1 巖性是裂縫層位性發育的基礎

研究表明，該區域裂縫發育程度：中-細砂巖＞砂礫巖＞粉砂巖＞泥礫巖＞泥質粉砂巖＞泥巖。其中巖石力學性質影響因素包括：巖石類型及膠結物特征；圍壓、溫度；應變速率；含流體性質；載荷作用。通過分析可知：

（1）隨溫度升高，巖石抗壓強度和彈性模量均降低；（2）隨圍壓增高，巖石抗壓強度、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 庫車地區不同巖性與各裂縫參數發育關系統計

由圖1、圖2可以看出，庫車地區細砂巖、含礫砂巖和粉砂巖中裂縫發育程度高。

2.3 庫車地區裂縫分布具層位性

巖性主要為細砂巖，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烈逆沖推擠，形成庫車前陸盆地構造形態，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。進而呈現出白堊紀規模巨大的砂體沉積。

2.4 空間上裂縫發育分布受構造應力場和構造部位控制，表現為發育分布的非均質性

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、西秋里塔格構造帶為庫車前陸勘探重點區塊［5］。受南天山強烈褶皺隆升作用，在垂向剪切力和斜向擠壓力共同作用下，盆地內形成一系列變形沖斷構造，上覆古近系鹽巖層的存在，導致沖斷變形特征明顯。表現出鹽上帶發生層內滑脫形成一系列逆沖斷層及相關褶皺，鹽下帶產生一系列切穿基底的逆沖斷層和滑脫于中生界層內的逆沖疊瓦斷層及相關褶皺?？死K深層構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，楔形塊體內發育一系列相同傾向的逆沖斷層，其間夾持著背斜構造，構成逆沖疊瓦沖斷構造。其中逆沖斷層溝通深部烴源層，成為油氣向淺部運移的良好通道；而背斜構造則提供了良好的油氣匯聚場所，利于大型氣藏的形成［6］。這些局部構造控制著裂縫分布的優勢區域。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，裂縫張開度小；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，裂縫數量相對上盤顯著減少，且裂縫參數較差。

根據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，受多期應力作用，發育一定規模小裂縫組，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，裂縫密度低于背斜核部，延伸長度較短［7］。

圖3 大北-克深井下構造樣式與裂縫分布模式

圖4 依南井下構造樣式與裂縫分布模式

根據露頭區構造形態與裂縫分布模式，結合庫車地區構造資料，刻畫出大北-克深井下構造樣式（見圖3）和裂縫分布模式和依南井下構造樣式與裂縫分布模式（見圖4）。

2.5 構造樣式與裂縫特征定量分析

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

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

2.6 裂縫分布預測

根據前述裂縫發育受控因素、分布機制、量化分析及已鉆井的裂縫發育參數資料，對克深2區塊進行裂縫的平面分布模式進行預測（見圖9）。

圖5 面縫率與背斜核部距離相關性

圖6 裂縫密度與背斜核部距離相關性

圖7 面縫率與主斷裂距離相關性

圖8 裂縫密度與主斷裂距離相關性

圖9 克深2井區白堊系巴什基齊克組頂面裂縫分布圖

3 結論

（1）通過裂縫發育規律連井對比圖及平面分布圖的編制，研究發現裂縫在斷裂、背斜等應力集中區更發育：距背斜核部3.8 km范圍內或主斷層0.8 km的范圍內的裂縫發育程度高，背斜核部、近斷裂、翼部的裂縫發育程度的級別、裂縫段厚度、裂縫參數依次降低。

（2）綜合裂縫發育分布控制因素及規律，為運用Petrel軟件建立克深2區塊地層、構造和裂縫參數三維模型奠定了基礎。

［1］鞏磊，曾聯波，張本健，等.九龍山構造致密礫巖儲層裂縫發育的控制因素［J］.中國石油大學學報（自然科學版），2012， 36（6）：6－12.

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

［3］張小莉，馮喬，尹成明，等.柴達木盆地紅溝子構造裂縫控制因素與定量模擬［J］.西北大學學報（自然科學版），2009，39（3）：497－500.

［4］朱慶杰，蘇幼坡，陳艷華.輪南地區奧陶系天然裂縫形成的控制因素與發育機理［J］.地質災害與環境保護，2002，13（4）：64－69.

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

［6］周進松，童小蘭，馮永宏.柴窩堡背斜儲層構造裂縫發育特征及控制因素［J］.石油學報，2006，27（3）：53－56.

［7］張震，鮑志東.松遼盆地朝陽溝油田儲層裂縫發育特征及控制因素［J］.地學前緣，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”國家油氣重大專項課題，項目編號：2011ZX05015-002；國家重大科技專項低滲、特低滲油氣儲層相對高產富集區預測技術，項目編號：2011ZX05013-001。

李昊晟，男（1990-），長江大學地質工程在讀碩士研究生，研究方向為油氣田開發地質，郵箱：510214287@qq.com。