塔里木盆地博孜—大北地區被動走滑構造特征及其對裂縫發育的控制作用

郭宏輝，馮建偉，趙力彬

［1.中國石油大學（華東） 地球科學與技術學院，山東 青島 266580；2.中國石油 塔里木油田公司，新疆 庫爾勒 84100；3.中國石油大學（北京） 地球科學學院，北京 102249］

隨著全球油氣勘探從常規走向非常規、從淺層走向深層乃至超深層，深層-超深層油氣資源受到普遍關注并不斷取得突破，其中致密砂巖儲層己成為目前研究的熱點之一［1-4］。近年來，在塔里木盆地庫車坳陷克拉蘇構造帶西部博孜—大北地區連續取得天然氣勘探的突破，成為繼克拉-克深氣田后的又一個萬億方大氣區。中國深層致密砂巖儲層以陸相沉積為主，有著埋藏深、成巖作用強、低孔低滲、高溫高壓和構造復雜等獨特的地質特征。研究區斷層被動走滑及裂縫系統不僅是改善儲層物性、提高氣藏產能的關鍵，也是重要的滲流通道和儲集空間。目前，斷層走滑發育的典型力學機制為純剪切與簡單剪切［5-8］。然而并不是所有斷層均符合此類應力機制，肖坤澤與童亨茂［9-10］根據斷層走滑的動力學機制提出了主動走滑斷層和被動走滑斷層，主動走滑斷層應力機制為純剪切或簡單剪切，被動走滑斷層是指在伸展應力或擠壓應力機制下形成的走滑斷層。伸展或擠壓作用下地層幾何變形受限時，與斷層相關的伸展或擠壓活動將會減弱，斷層兩盤將會發生走滑錯動，以平衡變形空間與應力、應變之間的關系［11］。

與童亨茂先生文中所討論的被動走滑構造不同的是，博孜—大北地區被動走滑構造不單是在擠壓應力背景下發育的，亦受塔里木板塊旋轉的影響，但塔里木板塊的旋轉亦是在新生代印藏板塊碰撞的遠程擠壓效應下產生的［12-14］。在構造擠壓與板塊旋轉的共同作用下，天山造山帶發育東端收斂、西端撒開的大型帚狀構造體系。李四光先生在《地質力學概論》一書中，將帚狀構造劃分為旋扭構造的一種［15］。博孜—大北地區顯然屬于天山造山帶旋扭構造體系，結合塔里木盆地的旋轉特征，也證明了博孜—大北地區斷裂體系在周緣構造系統的控制作用下發生了被動走滑。在這樣的構造系統下，博孜—大北地區首先發生一系列前陸沖斷構造，后因擠壓變形受限及塔里木板塊旋轉的影響，近東西向逆沖斷層發生左旋走滑改造，同時新生了一系列近南北向走滑構造。這種走滑活動導致斷層周緣應力條件發生變化，裂縫發育參數也隨之改變，對研究區裂縫系統的發育具有重要的影響［16-19］。目前，針對這種擠壓與被動走滑聯合應力作用下的構造模式研究相對較少，此類構造對裂縫發育的控制作用認識仍然薄弱，阻礙著研究區氣藏的勘探開發進展。因此，明確博孜—大北構造系統下的裂縫分布規律，完善裂縫研究理論與方法體系，有利于為此類油氣田的高效勘探開發提供重要科學依據。

1 地質概況

庫車坳陷位于塔里木盆地北部、天山南緣，東西長550 km，南北寬30 ～ 80 km，總面積約3.7×104km2，博孜—大北地區位于庫車坳陷克拉蘇構造帶西部，整體呈NEE向展布，是南天山造山運動控制下的前陸沖斷帶（圖1b）［20-21］。晚二疊世—早三疊世，庫車坳陷屬于前陸盆地發育期，天山造山帶初步形成，整體變形程度較低，僅中天山有一定程度的隆升［22］。侏羅紀，盆地屬于陸內斷-拗期，盆地表現為弱伸展環境下形成的斷陷盆地，天山造山帶遭受一定程度的剝蝕，此時期構造相對穩定，僅克拉蘇構造帶發育少量伸展斷層。白堊紀—古近紀的陸內拗陷時期，盆地變為弱擠壓狀態下的拗陷盆地，晚白堊世發生局部區域隆升事件，導致白堊系遭受不同程度剝蝕，構造變形自南向北減弱，庫車坳陷與南部隆升構造變形的基本格局在此時期形成［20-22］。新近紀—第四紀，南天山造山帶構造運動活躍，早期造山活動整體較弱，受北部造山帶影響，庫車坳陷發生撓曲變形，博孜—大北地區整體表現為弱擠壓環境下的地層撓曲變形，鹽下構造層開始形成小斷距逆沖斷層及較寬緩褶皺。造山運動晚期，博孜—大北地區遭受強烈擠壓，形成了多個線性褶皺帶，同時鹽下斷裂系統進一步發育，北部發育高角度基底卷入逆沖斷裂，南部發育多條南向逆沖斷層，形成了成排展布的疊瓦沖斷構造，鹽上層褶皺變形受斷層切穿破壞，形成現今的構造形態［23-24］。研究區主要含氣層系為下白堊統巴什基奇克組（K1bs）和巴西改組（K1bx）砂巖儲層，埋深為5300 ～ 7800 m，實測基質有效孔隙度平均為4.8 %，巖心、成像測井及鉆井資料表明儲層中構造縫普遍發育，為典型的深層-超深層裂縫性致密砂巖儲層。下伏地層為下白堊統舒善河組（K1sh）和亞格列木組（K1y），與目的層呈整合接觸，上覆地層為古近系庫姆格列木群（E1-2km）膏鹽層，與目的層呈角度不整合接觸。古近系膏鹽巖在高溫高壓條件下發生強烈的塑性流動，形成了鹽上和鹽下兩套構造層［25］。

圖1 博孜—大北地區構造及地層發育特征Fig. 1 Tectonic and stratigraphic characteristics of the Bozi-Dabei area within Kuqa Depressiona.塔里木盆地周緣構造發育特征；b. 博孜—大北地區構造位置； c. 研究區白堊系頂面構造圖； d. 博孜—大北地區地層綜合柱狀圖

2 博孜—大北地區構造發育特征

經過前期地震資料解釋和地質背景調研，初步明確了博孜—大北地區鹽上層以滑脫形成的相關褶皺為主，鹽下層以一系列切穿基底的高角度逆沖斷層、滑脫于中生界層內的逆沖疊瓦構造為主，整體組成了5 ～ 7排呈階梯狀向北部逐級抬升的沖斷體系［26-27］。平面上，受左旋壓扭應力場控制，由西向東可分為阿瓦特段、博孜段和大北段，構造變形具有“南北分帶、東西分段”的特征［28］。

2.1 垂向構造特征

大北段地震剖面A—A'顯示出了前陸沖斷帶獨特的“垂向分層”特征，可劃分為兩套構造層（圖2a）。鹽上層構造變形相對簡單，主要在山前發育一些沖斷構造及與鹽層上拱發育的大型背斜。鹽下層呈現多重推覆特征，發育大量斷層相關褶皺，斷-褶系統在垂向上具有空間疊置特征。由山前向盆內，構造樣式由似花狀構造變為高角度逆沖構造再變為低角度逆沖疊瓦構造，這反映了擠壓作用逐漸減弱，空間應力狀態隨之變化。山前的花狀或似花狀構造樣式代表了壓扭或被動走滑環境的存在，這種盆內水平收縮和山前走滑抬升的構造特征說明了庫車前陸沖斷帶的特殊性，基于這種構造特征，本文提出了走滑-沖斷構造。剖面B—B'與剖面A—A'相比，關鍵差異在于鹽上褶皺的規模和間距、鹽下疊瓦沖斷構造數量、斷層沖斷程度變化及垂向上構造疊加形式。剖面B—B'中鹽上層整體變形較弱，背斜規模明顯減小，鹽下層推覆強度也相對減弱。其中，鹽下逆沖疊瓦構造的數量明顯增多，但規模小于東部，且反沖構造基本不發育（圖2b）。剖面C—C'位于博孜段中部，北部發育高角度逆沖構造，基底逆沖強烈，向盆內逆沖疊瓦構造變形程度明顯減弱。剖面E—E'位于阿瓦特-博孜過渡段，發育典型楔形沖斷疊瓦構造，構造垂向抬升顯著。剖面F—F'位于博孜-大北段，發育一定的走滑特征構造，如“Y”字形構造與似花狀構造等，但走滑引起的地層變形規模較小，走滑作用相對較弱，東部整體在逆沖的基礎上發育較大規模的似花狀構造或多級“Y”字形構造，斷層的一支向盆內延伸。

圖2 博孜—大北地區典型地震剖面構造解釋（剖面位置見圖1c）Fig. 2 Seismic interpretation of typical structural section in Bozi-Dabei area（see Fig. 1b for the section location）a. 剖面A—A'；b. 剖面B—B'；c. 剖面C—C'；d. 剖面D—D'；e. 剖面E—E'；f. 剖面F—F'

2.2 平面構造特征

根據三維地震資料解釋及前人研究成果認為，研究區近SN向基底走滑斷層與走滑調節構造發育［29-30］，斷層走滑量呈現由西向東衰減的趨勢，同排構造走滑量與逆沖推覆量具有相互轉化的特點，斷層或褶皺水平位移的減小伴隨著垂向位移的增加（圖3c，d）。阿瓦特段及博孜段西緣因基底古隆起遮擋作用構造變形空間有限，在近SN向構造擠壓作用下發育階梯狀向北抬升的斷褶系統。古隆起邊緣發育的基底走滑斷層導致大北段與博孜段的構造樣式發生了較大轉變［31］，大北段構造走向向北偏轉，主斷層間雁裂式斷層組合減少，這反映了以擠壓為主的應力環境。在南北方向上，研究區構造系統被多條NEE向斷裂帶劃分為多個條形狹窄構造單元，由北向南逆沖幅度減弱。在構造擠壓變形后期，褶皺前端逐漸穩定，構造變形轉變為蓋層逆沖滑脫，表現為斷-褶系統前端斷距小、后端斷距大的特征。

圖3 博孜—大北地區斷褶系統空間變化特征Fig.3 Spatial variation characteristics of fault-fold system in Bozi-Dabei areaa. 博孜—大北地區斷裂垂直斷距空間變化特征； b. 博孜—大北地區各井位褶皺波幅特征； c. 博孜-克拉斷裂水平滑距變化特征；d. 克深斷裂水平滑距特征

博孜—大北地區從北向南依次發育山前高角度逆沖推覆構造、似花狀構造或多級“Y”字形構造、斷展褶皺和疊瓦構造等，同時伴有被動走滑改造特征，如花狀或似花狀構造、雁列褶皺等。庫車坳陷及整個塔北地區平面斷裂體系平面上整體呈現西端撒開、東端收斂的帚狀特征（圖1a），博孜—大北地區的地震水平切片也可識別出明顯的帚狀破碎區域，深部破碎帶較窄，淺部破碎帶相對較寬（圖4a）。根據旋扭構造動力學理論，帚狀斷層是旋扭構造的基本樣式，旋扭構造由兩部分組成：一是旋扭的核心；二是圍繞著核心的各種弧形褶皺和斷層，稱旋扭面（圖4c）［32］。旋扭面在旋扭核心的動力機制帶動下發生走滑，內旋面運動方向指示收斂方向，沿內旋面運動方向走滑作用減弱，旋扭面撒開度［δ，（°）］差異與旋扭面力學性質有關，旋扭構造類型也有所不同。撒開度小（δ≤30°），旋扭面多為單剪性質，易構成環狀旋扭構造；撒開度大（δ＞90°），旋扭面多為張剪性，常構成輻射狀旋扭構造；撒開度中等時（45°≤δ≤80°），旋扭面多為一般剪切或壓剪性質。天山南緣斷裂展布特征明顯屬于壓性旋扭帚狀構造樣式，研究區地震切片帚狀構造撒開度在30°左右，表現為典型的單剪（扭）旋扭構造體系。這種旋鈕構造的發育，證明了擠壓條件下研究區斷層被動走滑，最大主應力方向與帚狀構造體系近于垂直，越靠近帚狀構造收斂區域最大主應力方向與走滑斷層走向越近于平行（圖4d），這種斷層系統局部應力狀態的變化，同時影響著裂縫系統的發育。

圖4 博孜—大北地區深部帚狀構造特征與壓性旋扭構造模式Fig.4 Characteristics of deep broom-like structures and compressive rotational shear structure in Bozi-Dabei areaa.海拔-6500 m地震資料水平切片構造發育特征； b.海拔-7500 m地震資料水平切片構造發育特征； c. 壓性旋扭構造特征（據李東旭2003，有修改）；d. 旋扭構造應力跡線（據李東旭2003，有修改）（σhmin為水平最小主應力；σhmax為水平最大主應力。）

3 走滑-沖斷構造模式

新生代南北向構造擠壓與造山運動過程中，博孜—大北地區受北部造山帶阻擋的影響，構造變形空間受限，強烈的擠壓作用導致產生了沿造山帶走向近于平行的斜向擠壓分量，這種斜向擠壓與塔里木板塊順時針旋轉導致NEE向斷層被動走滑，地震剖面可見正花狀構造，斷層走滑機制與庫車坳陷依南氣田左行走滑斷層發育的動力學機制相似［33］。

在持續的構造擠壓與被動走滑過程中，研究區北緣斷層持續向前陸逆沖推覆，形成了一系列的斷彎褶皺、斷展褶皺及相關的逆沖疊瓦構造等，組成庫車坳陷的褶皺-沖斷帶。與此同時，逆沖斷層在沖斷推覆過程中受到斜向擠壓作用，斷層將沿著斜向擠壓方向被動走滑，隨之發育花狀分支斷層，形成類似 “躺倒狀”式花狀構造，例如博孜段部分被改造的低角度逆沖斷層。根據構造樣式的差異，由北向南博孜—大北地區可劃分為山前橫向擠壓強制走滑沖斷帶、擠壓推覆褶皺帶及扭動走滑構造帶（圖2a）。左旋走滑構造帶南北界限分別為拜城斷裂與克深4號斷裂，該帶逆沖變形較弱，斷層規模小，剖面可見走滑特征。擠壓推覆褶皺帶南北界限為克深4號斷裂與克深斷裂，構造變形表現為多重推覆，逆沖疊瓦構造具有垂向疊置的特征。克深斷裂以北為山前橫向擠壓強制走滑沖斷帶，博孜-克深斷裂為該帶走滑-沖斷的主控斷裂，斷裂持續被動走滑上切新近系，發育擠壓環境下的大規模似花狀構造。

在持續沖斷推覆的同時，研究區發育一系列與造山帶近似垂直的走滑構造來調節不同部位的構造變形，多條近南北向河流發育、地層與地形的錯斷特征及地震剖面上正花狀構造均指示了近SN向走滑斷層的發育（圖1a，圖2b）［34］。另外，規模較大的走滑斷層必然導致斷層兩側構造發育突變式的差異，產生走滑與逆沖作用的轉換，構造樣式與斷層斷距的變化指示了這種轉換規律（圖3a）。例如，博孜段向大北段的過渡地區斷層發育以小規模逆沖兼具走滑為特征，斷層斷距普遍較小（＜500 m），博孜段西緣與大北段逆沖強烈［35］，發育大幅度沖起構造，斷層斷距普遍較大（＞800 m），由此可將研究區劃分為西部垂向剪切擠壓走滑構造段、中部走滑調節構造段、東部擠壓走滑沖斷構造段（圖2e，f）。垂向剪切擠壓走滑構造段具體區域為阿瓦特段與博孜段西緣，主要發育呈階梯狀抬升的高角度逆沖斷層，古隆起邊緣發育大規模基底走滑斷層。中部擠壓走滑構造段為博孜段向大北段過渡的大部分區域，多見走滑特征構造，如“Y”字形構造與似花狀構造等，但整體規模較小。大北段為擠壓走滑沖斷構造段，沖斷構造在南北方向上走滑特征顯著，走滑斷層的一支向盆內延伸，整體呈現規模較大的似花狀構造或多級“Y”字形構造。

4 裂縫發育特征

根據鉆井巖心裂縫識別和成像測井資料，白堊系儲層以高角度剪切縫為主，裂面平坦，延伸距離長，開度較小（0.1 ～ 0.3 mm），少量小尺度縫被方解石或石膏充填。張性縫所占比例很小，通常縫面粗糙，延伸距離短，開度大（＞2 mm），多數被方解石或石膏充填。在成像測井資料中，可見B301井5939 ～ 5941 m與5955 ～ 5958 m深度處發育兩組幾乎平行的裂縫，而在5857 ～ 5858 mm與5927 ～ 5929 m深度處發育網狀裂縫（圖5b）。在B1203井6560 ～ 6590 m深度處，可以看到一系列具有不同傾角的裂縫，且發育大量高角度縫，在6566 ～ 6572 m深度處，可以觀察到由高角度裂縫和中-高角度裂縫組成的網狀縫（圖5a）。

圖5 博孜—大北地區單井裂縫及巖心特征Fig.5 Fracture and core characteristics of a single well in Bozi-Dabei areaa. B1203井裂縫參數與地質特征 ； b. B1203井巴什基奇克組三段巖心照片與裂縫走向玫瑰花圖；c. B1203井巴西改組上段巖心照片與裂縫走向玫瑰花圖；d. B301井裂縫參數與地質特征；e. B301井巴什基奇克組三段巖心照片與裂縫走向玫瑰花圖；f. B301井巴西改組上段巖心照片與裂縫走向玫瑰花圖；g. B301井巴西改組下段巖心照片與裂縫走向玫瑰花圖

根據研究區25口井裂縫統計分析表明，裂縫多為NNE-SSW與NNW-SSE向，EW與SN向次之。其中，博孜3與博孜12氣藏位于博孜—大北地區西部垂向剪切擠壓走滑構造段，各井裂縫密度普遍較高，主要發育NNE-SSW與NNW-SSE向裂縫。博孜3氣藏位于克深斷裂北部，主要發育NNW-SSE與NNE-SSW向裂縫，各井優勢裂縫走向相近（B3-1X，B301，B302井），均為NNE-SSW向，僅B3井優勢裂縫呈現共軛特征。博孜12氣藏位于克深斷裂南部，主要發育NE-SW與NWSE向裂縫，NWW-SSE向裂縫次之，背斜東翼裂縫密度較高（B1203，B1201井），以NNW-SSE與NEE-SWW向裂縫為主，發育少量NNE-SSW向裂縫。博孜1與博孜2氣藏位于博孜—大北地區中部擠壓走滑段，斷層被動走滑作用減弱，裂縫發育非均質性增強，優勢裂縫走向不明顯，各井區裂縫密度差異大，B10和B2井區裂縫幾乎不發育，而B104井區裂縫發育密度較高。博孜1氣藏東部優勢裂縫為NNW-SSE向，西部井區優勢裂縫呈現共軛特征（B102，B104井）。大北17與大北9氣藏位于博孜—大北地區東部擠壓走滑沖斷構造段，兩個氣藏裂縫發育密度均較低，各氣藏優勢裂縫走向一致。大北17氣藏位于克深斷裂南部，主要發育NNESSW向裂縫，NE-SW向裂縫次之，各井裂縫發育特征相似。大北9氣藏位于克深斷裂北部，僅發育NE-SW向裂縫，裂縫發育密度極低（表1）。從全區各井優勢裂縫走向玫瑰花圖可以看出，以克深斷裂帶為界，斷裂帶北側研究區各井位優勢裂縫走向普遍為近SN向，僅有個別井優勢裂縫呈現近EW向。克深斷裂帶南側研究區各井位優勢裂縫走向無明顯規律，近SN向、近EW向、NE-SW向與NW-SE向優勢裂縫均有發育。

表1 博孜—大北地區各井裂縫參數特征Table 1 Fracture parameter characteristics of wells in Bozi-Dabei area

5 被動走滑對裂縫發育的控制作用

博孜—大北地區山前逆沖斷層形成了獨特的走滑-沖斷構造系統，擠壓應力環境下斷層被動走滑，一組與斷層走向近于平行、多組與斷層走向斜交的剪切縫將會發育［16］，此種機制下白堊系儲層發育了大量高角度剪切縫。通過分析斷層與裂縫發育的力學機制、斷層周緣裂縫參數等特征，深入討論斷層被動走滑與裂縫發育之間的內在聯系。

5.1 不同區域裂縫參數差異

不同區域裂縫發育參數受斷層被動走滑作用強度的直接影響，鄰近斷層的井有較高的裂縫密度，且裂縫走向與斷層構造方位具有良好的一致性，以NW和NNW向為主，表明裂縫的發育與斷層走滑活動具有時空上的一致性，斷層持續走滑的同時發育了諸多高角度剪切縫。例如博孜12氣藏中，B1201井區位于克深斷裂帶邊緣，普遍發育高角度剪切縫，傾角多大于70°，密度為0.96條/m，優勢走向裂縫與斷裂帶近于平行，均為NW-SE向。就整個區域而言，平面上相同優勢走向裂縫沿主要大型斷裂帶呈條帶狀分布，多條斷層聯合控制的區域連續密集發育構造縫。如克深斷裂與博孜-克拉斷裂的聯合控制下，博孜3與博孜12氣藏各井位裂縫密度普遍較高。而位于博孜—大北地區中部及東部地區，斷層被動走滑作用減弱（圖3c），博孜1、大北9及大北17氣藏各井裂縫密度普遍偏低，僅B104井靠近克深斷裂帶，裂縫密度達到0.75條/m（表1）。

5.2 斷層擾動應力場與裂縫參數耦合

博孜—大北地區斷層沖斷的程度是有限的，當應力條件與變形空間無法滿足斷層持續沖斷時，斷層活動將轉變為被動走滑，同時在區域應力作用下形成斷層擾動應力場，這與擠壓導致的旋扭應力場具有相似的擾動機制。不同于單純的斷層、褶皺作用引起的地層變形對裂縫發育的控制作用，被動走滑與主要造縫期古應力場的相互作用下，儲層裂縫的發育與斷層活動導致的擾動應力場之間存在因果關系，斷層兩側的裂縫走向顯示了斷層擾動應力場最大主應力方向的偏轉特征［36］。距斷層位置不同，裂縫發育程度也不同，裂縫發育優勢方位顯示出一定的分帶性，隨著裂縫發育區域遠離斷層，本文將裂縫發育帶劃分為單一走向裂縫帶、無序共軛剪切裂縫帶和簡單剪切共軛裂縫帶（圖6a）。

圖6 斷層擾動應力場對裂縫參數的控制作用Fig.6 Control effect of fault disturbance stress field on fracture parameters in Bozi-Dabei areaa.斷層擾動應力場與斷層兩側裂縫發育分帶特征； b. 斷層兩側各井裂縫發育及產能特征； c.三種應力狀態特征（σhmin為水平最小主應力；σhmax為水平最大主應力； σv為垂向主應力。）

克深斷裂被動走滑同時控制著博孜3及博孜12氣藏，結合單井共軛縫走向將應力方向投影到平面上，可見在靠近斷層核部的一定范圍內的狹窄帶狀區域內，最大主應力方向與斷層走向夾角較小（＜10°），裂縫發育的優勢走向與斷層產狀及持續的被動走滑密切相關。在這種應力狀態及斷層走滑的影響下，沿斷層兩側的狹窄范圍內密集發育近似于P破裂的與斷層走向相近的剪切縫，構成了斷層控制下單一走向裂縫帶，裂縫繼續擴展可發展為與主斷層同向走滑的次級小斷層，此區域裂縫密度及井產能均較高，例如B1203井與B1201井（圖6b）。隨著裂縫發育區遠離斷層，在相對較寬的范圍內為無序共軛剪切裂縫帶，斷層走滑方位對裂縫發育的控制作用減弱，裂縫發育的主控因素轉變為斷層效應導致的復雜擾動應力場。受斷層擾動應力場的影響，不同部位的最大主應力方向不同，越靠近斷層的區域，與斷層走向夾角越小，應力偏轉區間大約為20°（圖6c）。在這種擾動應力場作用下，巖石破裂發育多組共軛剪切縫，部分裂縫走向與單一走向裂縫帶近于垂直，但裂縫發育密度降低，但多組共軛剪切縫形成的高效裂縫輸導網絡使單井仍具有可觀的產能特征，例如B12，B301與B3井。在距離斷層更遠的區域為簡單剪切共軛裂縫帶，地層破裂主要誘因轉變為區域應力場，斷層擾動應力場成為次要因素，最大主應力方向與區域應力場偏差小于5°，斷層效應僅導致少量裂縫走向發生擾動，主要發育區域應力場控制下的一組共軛剪切裂縫或共軛剪切裂縫的一支，裂縫發育密度與井產能進一步降低。

5.3 儲層物性差異

巖心鑄體薄片觀察表明，位于博孜段西部的大型基底走滑構造帶的B301井區儲層巖石碎屑顆粒以不等粒粗砂為主，不同粒度的砂巖不均勻混雜分布，碎屑顆粒以點-線接觸為主。巖石中見少量剩余原生粒間孔、粒間溶孔與粒內溶孔，方解石、鈉長石膠結物以及硬石膏呈弱溶蝕特征。孔隙多呈孤立狀散布，孔隙連續性較差，微裂縫斷續分布，縫寬0.02 ～ 0.05 mm，平均面孔率為3.6 %（圖7a，b）。博孜-大北地區中部的B101-2井區受南北向走滑調節斷層影響，儲層巖石碎屑為穩定性高的硅質巖、石英巖、石英砂巖和火山灰凝灰巖等，碎屑顆粒呈點-線接觸，巖石膠結致密，薄片內可見數條方解石充填的構造縫，縫內可見微裂縫，縫寬0.01 ～ 0.03 mm，平均面孔率僅為0.1 %（圖7c，d）。BZ103JS井位于博孜段中部，儲層巖石碎屑以礫石為主，礫石內偶見溶孔，微裂縫沿礫石邊緣貫穿礫石延伸，礫石內見由硬石膏半充填的微裂縫，縫寬0.01 ～0.12 mm，平均面孔率為1.3 %（圖7e，f）。

圖7 博孜—大北地區儲層巖石鑄體薄片顯微照片Fig.7 Images of casting thin sections of reservoir rocks in Bozi-Dabei areaa.B301井，埋深5838.82 m，不等粒砂狀結構，剩余原生粒間孔、微裂縫發育，面孔率2.3 %；b.B301井，埋深5836.85 m，粗-中粒砂狀結構，原生粒間孔、粒間溶孔，面孔率4.2 %；c.B101-2井，埋深7076.10 m，巖石膠結致密，孔隙性能差，方解石充填的構造縫內見微裂縫，面孔率0.1 %；d.B101-2井，埋深7076.50 m，砂礫狀結構，礫緣微裂縫發育，面孔率0.1 %；e.B103JS井，埋深7399.16 m，巖石致密，孔隙度低，微裂縫沿礫石邊緣發育，面孔率1.0 %；f. B103JS井，埋深7399.16 m，巖石致密，孔隙度低，微裂縫沿礫石邊緣發育，面孔率1.5 %

對非常規深層油氣藏而言，裂縫發育可明顯改善儲層物性特征，極大程度地影響著井產能。博孜-大北地區儲層埋深普遍大于4500 m，上覆地層壓力和成巖作用使儲層極為致密，孔滲性極差。又因為儲層上覆膏巖層形成的大量成礦流體存在，延伸較短、開度較大，縫面粗糙的張性縫常被方解石和白云石等礦物充填，有效性變差。而被動走滑構造控制下普遍發育的高角度剪切裂縫普遍為有效縫，裂縫延伸遠、開度小、縫面光滑，不易被礦物充填。斷層被動走滑作用較強的區域，儲層滲透率明顯偏高，同時有效縫的發育可將儲層滲透率提高1 ～ 4個數量級，走滑作用控制下發育的裂縫網絡將成為儲層高效的油氣輸導體系，在良好的油氣地質配套條件下，博孜—大北地區氣井具備了高儲、高產的特征（表2）。

表2 博孜—大北地區儲層巖石滲透率特征Table 2 Permeability characteristics of reservoir rocks in Bozi-Dabei area

6 被動走滑構造對井產能的影響

整體來看，研究區天然氣日產量大于30×104m3的井均位于斷層附近，且越靠近斷層帶單井裂縫密度及產能越高，尤其是博孜-大北地區西部的博孜12與博孜3氣藏（圖6b）。斷層被動走滑作用下，普遍發育的裂縫系統使博孜12和博孜3氣藏產能較高，單井平均日產量普遍大于40×104m3，如B3-1X，B3，B301，B1201，B1202和B1203井（圖8）。研究區西部大型斷裂帶被動走滑作用較強，B1203井裂縫發育線密度為1.07條/m，該井段的31個儲層樣品的平均滲透率為0.198×10-3μm2，平均孔隙度為8.52 %，單井平均日產氣量高達55.6×104m3。B1201井6518 ～6538 m深度段的巴什基奇克組儲層，裂縫發育密度高達0.96條/m，該井段的20個儲層樣品的平均滲透率為0.0657×10-3μm2，平均孔隙度為6.97 %，單井平均日產氣量可達48.9×104m3。研究區中部斷層被動走滑作用減弱，博孜1氣藏單井產能明顯較低，如B102和B101井平均天然氣日產量均低于15×104m3，B1JS和B101-2井受南北向走滑調節構造的影響，平均天然氣日產量達到30×104m3，而靠近克深斷裂邊緣的B104井裂縫密度為0.75條/m，平均天然氣日產量高達49.2×104m3。位于研究區東部斷層被動走滑作用進一步減弱，構造變形以南北向的沖斷為主，大北17和大北9氣藏裂縫密度明顯較低，但大型逆沖斷層間密集發育的小斷層代替裂縫成為了儲層的高效輸導系統，使D17和D9井裂縫發育密度均小于0.3條/m的條件下，仍具有較可觀的天然氣日產量。

圖8 博孜—大北地區構造模式及井產能與裂縫密度特征Fig.8 Sketch diagram showing the structural model and correlation of well productivity with fracture density in Bozi-Dabei areaa. 全區優勢裂縫走向及構造分區平面圖； b. 構造與井產能、裂縫參數特征關系

可見，斷層活動對博孜—大北地區單井產能具有重要作用，斷層走滑作用下發育密集裂縫帶，改善儲層物性，進而影響著單井產能。在斷層沖斷和被動走滑的聯合控制作用下，博孜12和博孜3氣藏具有明顯的高裂縫密度、高有效孔隙度、高產能的特征。隨著斷裂帶被動走滑作用的減弱，博孜1氣藏裂縫密度與井產能明顯降低，大北9與大北17氣藏在大型擠壓沖斷構造控制下，斷層南北向走滑上切至新生代地層，密集發育的斷層系統使氣藏成藏位置較好的個別井具有較好的產能特征。

7 結論

1） 新生代以來，博孜—大北地區在天山造山運動與塔里木板塊旋轉聯合控制作用下，斷層在沖斷的基礎發生被動走滑，形成了研究區獨特的走滑-沖斷構造系統。

2） 研究區由北向南構造系統可劃分為山前橫向擠壓強制走滑沖斷帶、擠壓推覆褶皺帶及扭動走滑構造帶。由西向東發育與造山帶近似垂直的走滑調節構造，同排構造帶可劃分為西部垂向剪切擠壓構造段、中部走滑調節構造段、東部擠壓走滑沖斷構造段，不同構造段走滑量與逆沖推覆量相互轉化。

3） 白堊系儲層發育大量高角度剪切縫，裂縫參數與斷層被動走滑密切相關。靠近斷層的狹窄帶狀區域內，密集發育與斷層走向近平行的剪切縫；在相對遠離斷層較寬范圍內，裂縫發育主控因素轉變為斷層走滑擾動應力場，發育多組共軛剪切縫；距離斷層更遠的區域內，裂縫發育主要誘因轉變為區域應力場，發育一組共軛剪切縫或共軛剪切縫的一支。

4） 走滑構造與大量剪切縫構成的斷縫系統是博孜-大北氣田高產的關鍵，尤其是研究區主控斷裂被動走滑控制作用下，斷裂帶周緣井區密集發育高角度剪切縫，具顯著的高產特征。近南北向調節構造作用下，局部成藏位置較好的井也可獲得較可觀的產能。