張東地區(qū)白云巖裂縫發(fā)育特征及分布規(guī)律研究

周連敏

?

張東地區(qū)白云巖裂縫發(fā)育特征及分布規(guī)律研究

周連敏

（中國石油大港油田分公司勘探開發(fā)研究院，天津 300280）

大港油田張東地區(qū)沙一下段發(fā)育一套白云巖、泥灰?guī)r和油頁巖互層沉積，裂縫相對發(fā)育。目前，該區(qū)已進入開發(fā)方案實施準(zhǔn)備階段，需要落實裂縫發(fā)育特征及分布規(guī)律。根據(jù)鉆井資料，明確了白云巖儲層的宏觀展布規(guī)律，再利用巖心資料分析、陰極發(fā)光及鑄體薄片等技術(shù)手段分析了白云巖的孔隙類型和裂縫發(fā)育形態(tài)，最后利用疊前地震各向異性和應(yīng)力場模擬兩種技術(shù)手段，預(yù)測了裂縫分布規(guī)律。裂縫分布預(yù)測結(jié)果與試油結(jié)果吻合程度很高，證實了研究成果的可靠性。

張東地區(qū)；白云巖；裂縫形態(tài)；裂縫分布

1 地質(zhì)概況

張東地區(qū)位于大港油田南部埕北斷坡區(qū)，北鄰歧口凹陷，南為趙北斷層，北為張東-海四井?dāng)鄬樱鳛閺埍睌鄬印垨|地區(qū)主要發(fā)育沙一下段、沙二段、沙三段三套含油層系，其中沙一下段屬封閉-半封閉湖灣相沉積，巖性主要為泥晶灰質(zhì)白云巖，見巖石微裂縫和大的溶孔。

通過鉆井資料統(tǒng)計，研究區(qū)沙一下段含有白云巖區(qū)域主要分布在中部。張海7井是白云巖發(fā)育的最東端，向西逐漸加厚，且在縱向上、橫向上非均質(zhì)性較強。張東-海四井?dāng)鄬右员钡貐^(qū)，即張海5井北端已無白云巖發(fā)育，以泥巖發(fā)育為主，而研究區(qū)西段地區(qū)只有少量白云巖作為夾層發(fā)育。顯然，沙一下段白云巖層作為油氣儲集層，在研究區(qū)內(nèi)又普遍發(fā)育，因此研究區(qū)沙一下段白云巖地層可以作為勘探開發(fā)的重點，有必要對其發(fā)育特征及分布規(guī)律進行更加深入的研究。

在沙一下段開發(fā)過程中，白云巖儲層的特殊性增加了開發(fā)難度。本文以巖心、測井、地震等資料為基礎(chǔ)，總結(jié)了研究區(qū)白云巖的宏觀展布規(guī)律，分析了白云巖的巖石特征及裂縫發(fā)育類型[1-5]。同時還利用疊前地震各向異性分析技術(shù)及應(yīng)力場模擬技術(shù)，總結(jié)了裂縫分布的規(guī)律，預(yù)測了有利儲層分布。

2 裂縫發(fā)育特征

2.1 巖心裂縫觀察

巖心觀測是最直觀、最可靠的裂縫識別方法之一，通過巖心觀測，可以測量出裂縫的分布狀態(tài)、幾何特征、充填特征，初步得出裂縫的力學(xué)性質(zhì)、形成機理及期次的基本認(rèn)識。巖心分析結(jié)果顯示（圖1），裂縫形態(tài)主要分為八類，其中混合型裂縫最為發(fā)育，這些形態(tài)各異的裂縫在巖心中構(gòu)成裂縫網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，在外部因素作用下，無疑對增大流體的儲滲作用具有重要意義。

2.2 微觀特征分析

陰極發(fā)光分析顯示[6]，沙一下段白云巖的孔隙類型較為單調(diào)，可分為兩種孔隙類型：一種是少量的方解石針狀溶蝕孔，僅在個別樣品中見到；另一種為微裂縫，這類孔隙類型在樣品中大量存在（圖2）。薄片觀察到所見微裂隙縫寬0.06~3.00 mm，縫長2~30 mm，內(nèi)多被有機質(zhì)、泥質(zhì)、石英、方解石、白云石及黃鐵礦等充填或半充填；裂縫的產(chǎn)狀具有多樣性和不規(guī)則性，亦有縫互相交叉成網(wǎng)絡(luò)狀，部分裂縫的邊緣有輕微溶蝕現(xiàn)象存在。

通過陰極發(fā)光、裂縫分析及鑄體薄片等技術(shù)綜合研究認(rèn)為，巖心及微觀照相所觀察到的縫隙呈張開性并被充填物充填，表明斷裂系統(tǒng)與儲集層中發(fā)育的縫隙是同一期應(yīng)力場作用下產(chǎn)生的不同次序的產(chǎn)物。

圖2 張2703井沙一下段白云巖裂縫陰極發(fā)光特征

3 裂縫分布規(guī)律預(yù)測

3.1 地震各向異性預(yù)測裂縫分布

研究表明，裂縫的方向、密度和所含流體變化會對縱、橫波速度產(chǎn)生很大影響并產(chǎn)生較強的地震各向異性[7-11]。研究區(qū)沙河街組斷裂系統(tǒng)是在早第三紀(jì)漸新世時受深部上拱作用造成水平拉伸形成的，與儲集層中的裂縫是同期產(chǎn)物，地層拉張運動在一定程度上控制并影響著裂縫發(fā)育程度和裂縫內(nèi)流體的分布，而這些因素又在某種程度上影響著地震各向異性特征。利用疊前地震資料來研究裂縫，特別是通過地震屬性（振幅、頻率、衰減梯度等）隨方位角變化的特征來分析裂縫的方位和發(fā)育程度，分析裂縫發(fā)育規(guī)律的方法是可行的。

在研究區(qū)沙一段裂縫分析過程中，主要依據(jù)速度隨方位角的變化來確定裂縫的走向和裂縫密度，選取了5個方位角的地震數(shù)據(jù)體：30°，85°，130°，144°和165°。對地震處理得到的方位角數(shù)據(jù)進行標(biāo)定，并消除子波的影響。對標(biāo)定的不同方位角振幅數(shù)據(jù)體分別進行反演，得到不同方位角的相對波阻抗數(shù)據(jù)體，在目的層進行波阻抗隨方位角的變化分析，得到波阻抗的方位角橢圓在空間的變化，計算得到了研究區(qū)的沙一下白云巖儲層的裂縫走向和裂縫密度數(shù)據(jù)體。

從沙一下2小層儲層裂縫走向平面圖（圖3）和相對裂縫密度平面圖（圖4）分析，預(yù)測裂縫走向整體上為北東、北西兩組方向，這與研究區(qū)發(fā)育北東、北西兩組方向斷層相一致，整體上沿張東-海四井?dāng)鄬由仙P白云巖儲層裂縫最發(fā)育，趙北斷層下降盤為裂縫次發(fā)育區(qū)。

研究區(qū)沙一下段試油成果表分析顯示，試油產(chǎn)量與儲層相對裂縫密度平面分布是一致的，張東-海四井?dāng)鄬由仙P各井產(chǎn)液量均較高，證實了利用疊前地震各向異性預(yù)測裂縫分布的合理性。

圖3 沙一下2小層裂縫走向

圖4 沙一下2小層裂縫相對密度

3.2 應(yīng)力場模擬預(yù)測裂縫分布

依據(jù)前面研究成果，研究區(qū)沙一段斷裂與儲集層中發(fā)育的縫隙是同一期應(yīng)力場作用下產(chǎn)生的，裂縫是巖石在應(yīng)力作用下發(fā)生脆性破裂而形成的。利用地層的幾何信息（構(gòu)造面）、巖性信息（速度、密度）反演出地層的應(yīng)力場，包括地層面的曲率張量，變形張量和應(yīng)力場張量，可以進一步判斷裂縫方向及發(fā)育程度[12-14]。

從沙一下段應(yīng)力場模擬結(jié)果（圖5）上分析，整體上沿張東-海四井?dāng)鄬由仙P從張參1-張海501-張海7井白云巖儲層應(yīng)力場主應(yīng)力和主曲率均最大，裂縫最為發(fā)育，可以作為有利儲層發(fā)育的目標(biāo)區(qū)。張29x1井?dāng)啾莾討?yīng)力場主應(yīng)力和主曲率次之，利用應(yīng)力場模擬預(yù)測裂縫分布結(jié)果與疊前地震各向異性預(yù)測裂縫分布結(jié)果基本一致，即靠近主斷層發(fā)育區(qū)域裂縫相對發(fā)育，研究區(qū)中部裂縫相對不發(fā)育，與沙一下試油結(jié)果一致。

圖5 張東地區(qū)沙一下段應(yīng)力場模擬結(jié)果（a.主應(yīng)力，b.主曲率）

4 結(jié)論

（1）通過對研究區(qū)白云巖裂縫發(fā)育特征研究認(rèn)為，沙一下段白云巖作為油氣儲集層在研究區(qū)內(nèi)普遍發(fā)育。通過陰極發(fā)光、巖心觀察、鑒定薄片等手段分析表明，白云巖儲層普遍發(fā)育各種形態(tài)的裂縫，裂縫呈張開性并被充填物充填，斷裂系統(tǒng)與儲集層中發(fā)育的縫隙是同一期應(yīng)力場作用下產(chǎn)生的不同次序的產(chǎn)物。

（2）疊前地震各向異性和應(yīng)力場模擬預(yù)測結(jié)果顯示，沙一下白云巖裂縫比較發(fā)育，整體上沿張東-海四井?dāng)鄬由仙P白云巖儲層裂縫最發(fā)育，張2703-張29x1和張27x1為裂縫次發(fā)育區(qū)，這些區(qū)域可以作為今后開發(fā)的重點區(qū)域；試油結(jié)果與本次裂縫分布預(yù)測成果吻合度很高，證明了裂縫分布預(yù)測結(jié)果的合理性。

[1] 薛輝，劉紅岐，李秋英，等．M油田Mishrif層碳酸鹽巖儲層裂縫識別及裂縫發(fā)育程度評價[J]．石油地質(zhì)與工程，2016，30（1）：80–83．

[2] 樊建明，屈雪峰，王沖，等．鄂爾多斯盆地致密儲集層天然裂縫分布特征及有效裂縫預(yù)測新方法[J]．石油勘探與開發(fā)，2016，43（5）：740–748．

[3] 董新秀，邵先杰，武澤，等．蘇北盆地金湖凹陷碳酸鹽巖孔隙類型及孔隙結(jié)構(gòu)特征[J]．石油地質(zhì)與工程，2014，28（5）：90–94．

[4] 賈俊，孟云濤，孟軍田，等．大牛地氣田奧陶系風(fēng)化殼氣藏裂縫發(fā)育特征及影響因素[J]．石油地質(zhì)與工程，2016，30（1）：32–36．

[5] 趙明，樊太亮，于炳松，等．塔中地區(qū)奧陶系碳酸鹽巖儲層裂縫發(fā)育特征及主控因素[J]．現(xiàn)代地質(zhì)，2009，23（4）：700–718．

[6] 李北康，胡作維，李云，等．川中下寒武統(tǒng)龍王廟組白云巖陰極發(fā)光特征與成巖流體[J]．石油地質(zhì)與工程，2016，30（2）：28–31．

[7] 耿福蘭．南堡2號潛山碳酸鹽巖儲層疊前和疊后裂縫綜合預(yù)測[J]．石油物探，2013，52（1）：89–96．

[8] 熊興銀，楊茂智，許建洋，等．基于全方位OVT地震數(shù)據(jù)的各向異性裂縫預(yù)測技術(shù)在迪北致密砂巖研究中的應(yīng)用[J]．石油地質(zhì)與工程，2016，30（1）：65–68．

[9] 蔣春玲，劉文卿，謝春輝，等．疊前全方位裂縫預(yù)測方法應(yīng)用研究[J]．石油地質(zhì)與工程，2015，29（6）：72–75．

[10] 楊勤勇，趙群，王世星，等．縱波各向異性及其在裂縫檢測中的應(yīng)用[J]．石油物探，2006，45（2）：177–181．

[11] 魏周拓，范宜仁，陳雪蓮．橫波各向異性在裂縫和應(yīng)力分析中的應(yīng)用[J]．地球物理學(xué)進展，2012，27（1）：217–224．

[12] 丁文龍，樊太亮，黃曉波，等．塔里木盆地塔中地區(qū)上奧陶統(tǒng)古構(gòu)造應(yīng)力場模擬與裂縫分布預(yù)測[J]．地質(zhì)通報，2011，30（4）：588–594．

[13] 劉聰，黃曉波，樊太亮，等．塔中地區(qū)奧陶系現(xiàn)今構(gòu)造應(yīng)力場模擬及裂縫預(yù)測[J]．新疆石油地質(zhì)，2008，29（4）：475–477．

[14] 狄貴東，孫贊東，龐雄奇，等．應(yīng)力場模擬約束下的碳酸鹽巖裂縫綜合預(yù)測[J]．石油物探，2016，55（1）：150–156．

編輯：趙川喜

1673–8217（2017）05–0022–05

TE122

A

2017–04–26

周連敏，碩士，工程師，1982年生，2010年畢業(yè)于中國石油大學(xué)（北京）地質(zhì)工程專業(yè)，現(xiàn)從事開發(fā)地質(zhì)方面的研究工作。

中國石油天然氣股份有限公司重大科技專項“大港油區(qū)大油氣田勘探開發(fā)關(guān)鍵技術(shù)研究”（編號： 2012E-06）。