塔里木盆地克拉苏构造带超深层储层裂缝发育模式及开发意义

Development Model of Natural Fractures in Ultra-Deep Sandstone Reservoirs with Low Porosity in Kelasu Tectonic Belt, Tarim Basin

摘要

塔里木盆地克拉苏大气区是我国“西气东输”的重要战略气源地，构造裂缝对油气井高产稳产具有控制作用，但分布规律认识仍不明确.通过露头区激光雷达扫描、岩心及井下电成像，结合铸体薄片、激光共聚焦、CT扫描、碳氧同位素分析、阴极发光等实验方法，开展了裂缝成因机制分析及开发策略总结.认识到克拉苏大气区整体发育4类典型构造变形样式、3种构造裂缝类型、3类微裂缝与基质孔喉配置关系.该区构造裂缝具有“疏密相间、成簇分布”的特征，裂缝带宽度为2~6.5 km；自北向南，采取垂直裂缝优势走向钻进大斜度井并采取差异化改造措施，可提高有效缝网的钻遇率及规避底水上侵.

关键词

超深层 / 低孔砂岩 / 裂缝模式 / 储层 / 塔里木盆地 / 石油地质学

Key words

ultra-deep / tight sandstone / fracture model / reservoir / Tarim Basin / petroleum geology

0 引言

天然气作为一种清洁能源，在整个世界能源比重中已达30%.中国作为世界第二大经济体，能源需求强劲，但天然气在中国能源的主要结构中占比仍不足10%（国家统计局，2019.能源发展实现历史巨变节能降耗唱响时代旋律——新中国成立70周年经济社会发展成就系列报告之四），至2020年中国天然气市场缺口已达到900亿立方.持续提高天然气产能，不仅对于国家能源保障具有重要意义，同时也将为空气质量提升及环境保护提供有效助力.针对“超深层”、“致密砂岩储层”的定义，不同国家具有不同的标准：俄罗斯、美国分别将深度大于 4 000 m、4 500 m作为深储层的划分标准（Ajdukiewicz et al.， 2010； Cao et al.， 2013），而国内对超深层的定义通常指埋深超过6 000 m的地层领域（贾承造和庞雄奇，2015；杨学文等，2021）；在“致密砂岩储层”的定义方面，美国将孔隙度<10%、原始地层渗透率<0.1 mD的含气砂岩层作为致密气砂岩储层，国内将基质孔隙度 <10%、基质渗透率 <0.1 mD、孔喉半径 <1 μm的含气砂岩层作为致密砂岩气储层（贾承造等，2012）.塔里木盆地库车坳陷白垩系巴什基奇克组研究区储层埋深6 000~ 8 000 m，储层基质渗透率约为0.05 mD，在分类上属于超深层致密砂岩储层（孙龙德等，2013）.

塔里木盆地作为国家“西气东输”工程的重要气源地，深层‒超深层油气资源已上升至其总资源量的92%（贾承造和庞雄奇，2015），而库车前陆盆地克拉苏构造带（大油气区）是塔里木油田天然气资源的主力气源，在整个天然气供应中具有举足轻重的地位.克拉苏大油气区整体属背斜型气田，构造上位于库车前陆冲断带东部（图1），该区白垩系沉积后，主要受早喜马拉雅期弱构造挤压及晚喜马拉雅期强构造挤压影响，构造裂缝普遍发育.研究表明，该类储层具备高产能力，完井实测数据显示，单井产气量可达300×10⁴ m³/d.自投产以来，先后完钻气井约230口，发现同井的不同层段、井区间、区段间气井产能差异大，储层表现出强非均质性.大量资料及前人的研究表明，裂缝是该区气井高产的重要原因（杨海军等，2018；魏国齐等，2020），但裂缝如何影响储层储集性能，不同裂缝组在不同区段、不同构造样式下在空间上的分布规律等依然未能找到明确答案.

关于砂岩储层中裂缝的评价方法，可大致分为露头裂缝建模分析法（Narr and Suppe， 1991）、岩心裂缝系统描述法（邓虎成等，2013）、地质综合统计法（Laubach et al.， 2009）、物理模拟实验法（Lander and Laubach， 2015）、地震资料属性分析法（Aguilera， 1995）、岩石破裂性质分析法 （Olson et al.， 2009）、生产动态分析法及数值模拟法（商琳等，2013）等，单一的裂缝评价方法具有一定的局限性.因此，往往采取多方法综合分析（冯建伟等，2011），且研究由定性分析转向定量表征（王俊鹏等，2014；冯艳伟等，2021）.前人主要针对库车坳陷储层裂缝系统的分级（周露等，2017）、定量表征（张惠良等，2014；王珂等，2017）、模拟及裂缝组合方式（史超群等，2020）进行了研究，为区内超深致密砂岩储层的评价奠定了基础.由于受到喜山期强烈的构造挤压作用影响（曾联波等，2002；何登发等，2005），区内储层的断裂组合方式复杂，垂向、横向变化较快，已成为制约产能的重要问题（王振宇等，2014；周露等，2017），针对裂缝的空间分布特征及其与构造变形样式的配置关系等问题尚缺乏系统性讨论.针对以上问题，本文利用裂缝充填物碳氧同位素年代学分析，结合CT扫描定量分析、扫描电镜、阴极发光、激光共聚焦显微镜等实验分析方法，定量分析了裂缝的发育期次与充填差异性、表征了裂缝与微观孔喉的配置关系.结合露头区构造裂缝描述、岩心构造裂缝实测、电成像构造裂缝分析总结了不同构造样式下的裂缝发育模式，并系统分析了其成因模式及演化期次.对超深低孔砂岩储层专业领域的认识提升具有一定启示意义，同时为该类储层的裂缝改造作用评价方法及流程提供了借鉴参考.

1 裂缝发育特征

按裂缝发育的力学成因，前人将构造裂缝划分为拉张型裂缝（张裂缝）、剪切型裂缝（剪裂缝）以及走滑型裂缝（走滑缝）（魏国齐等，2020）.通过系统岩心构造裂缝观察及露头区构造裂缝描述，认为该区主要发育逆冲挤压背景下的剪裂缝，该类裂缝典型特征为裂缝面平直且光滑（图2）、开度较小且均匀，岩心实测为0.2~3 mm，露头剪裂缝延伸距离为2~30 m，岩心纵向贯穿可达2 m.剪裂缝多以平行、共轭的方式成组出现，走向具有较明显的指向性.在克拉苏气田区，剪裂缝以高角度缝（45°<与地层夹角≤75°）及直立缝（与地层夹角>75°）为主，以平行、雁列及斜交形式排列，多数低角度缝（与地层夹角≤45°）以斜交形式排列，可见裂缝交叉排列成网状的裂缝段，该类裂缝线密度较高，以克深207、克深2-2-3、大北202、博孜104等井最为典型.其次为张裂缝，该类裂缝面通常凹凸不平，裂缝沿走向延伸多分叉及合并，裂缝开度较大，岩心实测张裂缝开度3~7 mm，可达1~ 2 cm，但沿走向裂缝开度变化大.该类裂缝空间延伸距离远，露头实测裂缝沿地层垂向贯穿可达200 m，单组沿走向延伸200~300 m.主要以直立缝为主（与地层夹角＞75°），但该类裂缝整体线密度较低，岩心观察显示以克深501、克深8003、克深8-8最为典型.张剪裂缝的裂缝面特征与剪切裂缝类似，平直而光滑，开度均匀，但多见擦痕，反映裂缝面的位移特性，岩心实测裂缝开度为0.3~ 2 mm；该类裂缝通常裂缝线密度高，主要形成于走滑压扭的应力环境中，相对集中于博孜东部及大北区段，以博孜104、大北302、克深505最为典型.

一般来说，裂缝倾角大于45°为高角度裂缝，裂缝倾角大于75°为直立裂缝.统计克拉苏气田区6个区块共计14口井的井下构造裂缝（成像测井解释成果）发育情况，裂缝总条数约1 645条.结果表明，全区主要以高角度裂缝为主，其中95%裂缝倾角大于45°（图3），80%裂缝倾角大于60°.各区块间裂缝倾角具有一定差异性：克深13区块均为直立缝，其次为克深24区块直立裂缝占比高达60%，博孜1区块高角度裂缝及直立缝各占比约50%，克深11区块主要以高角度缝为主，占比约65%.从各区块的裂缝线密度均值来看，博孜1区块裂缝线密度最高，达0.52条/m；克深13区块密度最低，为0.1条/m；其他克深各区块裂缝线密度相差不大，为0.2~0.3条/m.

2 裂缝分布及发育模式

关于裂缝在空间中的分布情况前人已开展大量研究（曾联波等，2007，2020； 刘春等，2017a；周露等，2017；Zeng et al.， 2021），并在裂缝分布特征方面取得一定共识：同等条件下，砂体越薄、岩相越细裂缝越发育；曲率越大裂缝越发育；岩石脆性系数越高裂缝越发育等.同时，关于井下裂缝网络的预测多利用数值模拟手段（陈波和田崇鲁，1998），本节将利用露头裂缝发育特征及井下多井区系统分析，建立前陆冲断背景下的裂缝发育模式.

2.1　差异构造变形样式

受古隆起及构造挤压差异性的影响，克拉苏大气田区具有明显的差异化变形特征（王俊鹏等，2014）.从图1南北向大剖面可以看出，克拉苏构造带构造变形样式具有明显断层传播褶皱特征，根据褶皱形成机制及与断裂的组合关系，可总结概括为4类（图4）：挤压型高陡式断背斜，表现为褶皱不对称变现，轴部集中在前翼，边界断层同向平行排列，代表的典型气藏主要为克深2、克深6、克深11等；挤压型冲起（反冲）构造背斜，表现为褶皱对称弯曲变形，边界断层有一条逆冲断层及一条反冲断层组成相向排列，代表的典型油气藏为克深8、克深24、大北9、博孜9等；挤压型宽缓式断背斜，变形特征与挤压型高陡式断背斜类似，但不同之处在于其褶皱曲率更小、弯曲轴向后移，代表的典型气藏为克深9、克深13等.压扭型断背斜，主要表现为两层“台阶”结构，所有边界断层均具挤压走滑特征、相向排列，同时中部断层形成“次生”冲起构造，代表油气藏主要为博孜1.

2.2　裂缝空间展布

选取了露头区卡普沙良河剖面，采用全息激光雷达扫描及手工测量的方法，总结了不同组裂缝在空间排列及分布的典型特征.图5扫描剖面中的裂缝均为剪切缝，整体来看，相同岩性情况下（均为中砂岩），薄层砂体（0.5~0.8 m）发育更多裂缝，线密度达2.5条/m；相比之下，厚层砂体（3~5 m）裂缝密度明显降低，多为0.6~1.2条/m，这些结果与刘春等（2017b）认识一致.另外，大部分裂缝在砂层界面间终止延伸，但少数裂缝可以穿过砂层组，终止于薄层泥岩层中.从露头区裂缝来看，相同岩性及应力条件下，由于多期（组）裂缝的交叠，裂缝分布具有“疏密相间”的分布特征（图5），裂缝组宽度通常为15~20 m.裂缝走向与主应力交角为28°~30°，裂缝开度为3~5 mm，延伸长度为2~20 m.

利用已有的48口井的成像资料解释成果，系统分析了裂缝走向在平面上的分布特征.克拉苏气田区整体发育两组构造裂缝（图6）：近东西向（E-W）张裂缝组、近南北向（S-N）剪切裂缝组.E-W张裂缝组多集中于北部区块，其中，克深6及克深10两个区块E-W裂缝组占比为57.14%，至克深2、克深8区块减至约42%，而到克深9及克深13区块时占比降至16.67%.除此之外，两个裂缝组具有交错分布的典型特征，同时，北部区块（克深24、克深6、克深10）E-W裂缝组的宽度更大，达6.5 km；向南逐步收窄，至克深2区块减至5 km；到南部区块（克深9及克深13）时，E-W裂缝组宽度收窄至2 km（图6）.相比之下，S-N裂缝组则多分布于南部区块，且宽度更大，自克深9及克深13区块始，宽度为8.5 km，至北部区块克深6、克深10时收窄至2 km（图6）.

2.3　裂缝发育模式

不同构造变形样式下的裂缝发育模式一直是领域内研究的热点（孙雄伟等，2015；周露等，2017；史超群等，2020），由于露头区的直观便捷性，前人尝试建立了多种构造变形样式下的裂缝发育模式（Wang et al.， 2021）.由于克深各区块属于不同的逆冲推覆断块，因此各个区块的裂缝特征具有一定的差异性.依托野外露头裂缝建模成果及井下裂缝特征梳理，建立了4类典型构造样式下的构造裂缝发育模式（图7）.

挤压型高陡式断背斜：主要以克深区段的北部区块为代表，如克深6、克深11、克深10等.该类断背斜受近南北向的正向持续挤压，由区域逆冲断层分割，背斜形成时间相对早于南部区块（魏国齐等，2020）.张裂缝组沿背斜长轴平行分布于轴部位置（图7a）及背斜的上部地层，裂缝倾角为 60°~90°，从岩心及成像测井资料来看，裂缝间距为1~4 m，实测裂缝开度为3~7 mm，最宽处可达1~2 cm，裂缝沿走向延伸远，可达几百米，同时裂缝在纵向上具有很好的贯穿性，可以连通多套地层.剪切缝与背斜长轴近似垂直，裂缝倾角为 75°~90°，而且多共轭成组出现，裂缝组之间距离约5~6.5 km，剪切缝多出现于背斜翼部及近断裂位置，在背斜的下部地层也多有分布；值得注意的是，近断裂及核部下部地层中的裂缝多呈网状排列，倾角也变化较大（45°~75°）.背斜前翼的裂缝密度要大于后翼，上覆膏盐岩层更厚，裂缝充填物主要以方解石为主，半充填及全充填.

挤压型冲起构造背斜：主要为克拉苏构造带的中部区块，如克深24、克深8、大北9、博孜9等.与挤压型高陡断背斜相比，裂缝整体分布规律与其相似，但裂缝密度较前者略低，为0.25条/m；同时张裂缝比例降低，剪裂缝占比升高且裂缝组之间距离更近，为4~5 km.裂缝充填程度较前者低，主要以半充填、未充填为主，与轴向平行的张裂缝有效性最好，开度为0.5~2 cm，能贯穿多套地层.

挤压型宽缓式断背斜：主要以克深区段的南部区块为代表，上覆膏岩盐层薄，受上部地层的压实影响较大，背斜曲率小.该类背斜主要发育强挤压应力条件下发育的剪切裂缝，裂缝与背斜走向轴近似垂直，发育共轭剪切裂缝组，裂缝倾角为75°~90°，开度为0.3~2.0 mm，剪裂缝整体延伸不远，约几十到上百米；在背斜轴部发育少量张裂缝，多被近南北向剪切裂缝组分隔.对比前两者，该类断背斜裂缝密度整体较低，裂缝充填物主要以白云石及石膏为主.

压扭型断背斜：主要发育于博孜及大北区块，如博孜1、大北3等，受南部古隆起遮挡影响，南北向挤压同时沿近东西向主断层有一定走滑位移.其构造裂缝发育的主要特征除与挤压型高陡式断背斜、挤压型冲起构造背斜有极大相似之外，还发育一组张剪性质的裂缝，该类裂缝面可见错动摩擦痕迹，走向与张裂缝交角约45°，沿走向压扭缝延伸较远，但纵向上贯穿性不足，多终止与薄层泥质夹层.裂缝密度相对较高，裂缝充填物以方解石为主.

3 裂缝形成机理及有效性

3.1　裂缝成因机制

应力整体控制裂缝排列方式及分布.关于裂缝发育的力学成因机制已有大量研究（Nelson，1985； Lorenz et al.，1991），其中主应力差为裂缝分布形态的控制因素.剪切裂缝形成于挤压环境，是由于作用在岩石上的剪切应力超过了岩石抗剪强度而形成的，裂缝两盘仅存在沿着裂缝面切向的滑动变形，与最大主压应力呈一定夹角的剪应力面分布，初始状态往往为闭合缝，可在后期流体压力或拉张应力的作用下张开.剪切裂缝理论上应以共轭形式出现，且最大主应力方向即为共轭裂缝锐夹角平分线方向，但因储层岩石存在非均质性，通常只有一组较发育，另一组受到抑制.张性裂缝亦可由挤压环境产生，是由于局部产生的、作用在岩石上的拉张应力超过岩石的抗张强度而形成的，裂缝两盘仅存在沿着裂缝面法向的拉张变形，通常具有较大的张开度，且易被方解石、白云石等矿物充填.张剪裂缝的性质介于剪切裂缝和张性裂缝之间，裂缝两盘不仅存在沿着裂缝面法向的拉张变形，还存在沿着裂缝面切向的滑动变形，这类裂缝在西部挤压前陆盆地及东部的伸展盆地中均有发育（曾联波，2008；侯贵廷和潘文庆，2013）.Cosgrove and Ameen（1999）通过大量的实验分析总结，认为从张应力环境至剪应力环境，岩石裂缝通常分别经历拉张破裂、张剪破裂及剪切破裂3个阶段.受近南北向逆冲推覆作用影响，库车前陆冲断带总体处于挤压应力环境，发育一系列近EW走向的断背斜或断鼻构造，但在背斜长轴处由于挤压作用，上部岩层弯曲变形，在褶皱轴部出现张性应变环境，在部分地区（如博孜1、克深5地区）还具有走滑应力分量，因此剪切裂缝、张性裂缝和张剪裂缝均有不同程度的发育.纵向上，应力分布具有明显的分期、分层性.在褶皱弯曲前，随正向挤压应力的加大，可顺主应力方向（或较小交角）发育剪切缝（图8）；褶皱弯曲后，轴部位置应力变为张剪应力，因此发育平行于褶皱轴部的张裂缝（图8）；而随着挤压应力的加大，共轭型剪裂缝大量形成.相比之下，自晚中生代沉积以来，克拉苏构造带主要经历了持续的构造挤压活动，分别为早期的缓慢挤压、中期的中速挤压、晚期的强烈快速挤压（史超群等，2020）.因此，早期缓慢挤压阶段，挤压应力相对较小，主要发育与主应力成较小交角的剪切缝；中期中速挤压阶段，剪切缝进一步发育，褶皱开始弯曲，轴部开始发育平行排列的张裂缝；晚期的猛烈快速挤压使褶皱快速弯曲，共轭剪裂缝及张裂缝均大量出现.张剪裂缝主要形成于压扭型断背斜长轴部位，岩石既受到与背斜长轴近似垂直的拉张作用，又受到与背斜长轴近似平行的走滑剪切作用，从而形成与背斜长轴近似平行或呈一定锐夹角相交的张剪裂缝.

3.2　裂缝与构造变形关系

前人根据克拉苏气田露头区裂缝排列方式、走向变化，系统论述了该区应力场演化及与裂缝发育关系（曾联波和周天伟，2004；张仲培和王清晨，2004；王珂等，2020）.对于井下裂缝演化期次研究，前期研究（王俊鹏等，2018）通过古应力场分析及岩石破裂规律，系统分析了FMI成像裂缝主要走向、岩心构造裂缝特征（裂缝面、开度、排列方式、充填程度）；同时开展了裂缝充填物“碳氧同位素年代学分析”，认为早期构造裂缝充填物碳同位素δ¹³C‰（VPDB）值为0.16，氧同位素δ¹⁸O‰（VPDB）值为-9.01，对应裂缝发育期次中的早期张裂缝，中期构造裂缝充填物碳同位素δ¹³C‰（VPDB）值为-1.1~-3.4，氧同位素 δ¹⁸O‰（VPDB）值为-14.1~-16.8，对应早喜马拉雅期的剪切缝，气藏区内的晚期构造裂缝未见充填物.由于早期弱拉张主要发生于巴什基奇克组同沉积期或期末，且形成裂缝较少，本次研究重点关注克深区段巴什基奇克组沉积后经历的连续挤压过程.

白垩系沉积完成后，克拉苏气田区受喜马拉雅运动影响，整体为近南北向的挤压应力，主要经历早期的缓慢挤压、中期的中速挤压、晚期的强烈快速挤压.裂缝充填物“碳氧同位素年代学分析”补充分析表明，早期缓慢挤压条件下，构造裂缝充填物碳同位素δ¹³C‰（VPDB）值为-1.3~-5.1，氧同位素δ¹⁸O‰（VPDB）值为-11.8~-14.2，古地温为60~100 ℃，对应早喜马拉雅期的剪切缝.该期主要为应力缓慢累加阶段，北部区块边界断层开始出现，南部及中部区块边界断层未形成，地层保持水平，未进入褶皱弯曲阶段；裂缝走向主要为近南北向或与主应力成较小交角，裂缝延伸不远，在整个区块均有分布，裂缝密度整体较低（图10）.

中期中速挤压时期.主要为古近系苏维依组‒新近系库车组沉积期末，受喜马拉雅构造运动持续影响，印度板块北向挤压效应传递，该时期水平最大主应力方向近南北向.构造裂缝充填物碳同位素δ¹³C‰（VPDB）值为-1.0~-4.2，氧同位素δ¹⁸O‰（VPDB）值为-15~-17.3，古地温为100~143 ℃.随着挤压应力的逐步加大，北部区块边界断层形成，进入褶皱弯曲阶段，轴部形成平行排列的张裂缝，同时剪切裂缝组进一步发育；中部区块及南部区块褶皱弯曲程度低，沿褶皱走向形成零星张裂缝，裂缝延伸普遍不长，剪切裂缝组进一步发育并在全区分布.

晚期强烈快速挤压期.喜马拉雅运动晚期，印度板块俯冲挤压作用达到最大，整个克拉苏气田区遭受强烈挤压，全区褶皱断背斜全部成型.该时期裂缝形成与油气充注之后，储层内流体活动减弱，成岩胶结作用显著减弱，因此岩心观察中该期裂缝一般未见充填物或仅见零星点状碳酸盐充填物.大量共轭剪切缝发育在背斜翼部及背斜高部位，随挤压弯曲变形，背斜高部位拉张应变进一步加强，形成张裂缝，下部地层形成一定量剪裂缝（图10）.北部区块褶皱弯曲最为强烈，张裂缝比例最高；至中部区块张裂缝比例下降，剪切缝比例升高；南部区块主要以共轭剪切缝为主.

3.3　裂缝有效性分析

一般来说，裂缝走向与现今水平最大主应力平行，裂缝面正应力最小，利于其保持开启，成为流体渗流的通道；而裂缝走向与水平最大主应力垂直，裂缝面正应力最大，则裂缝易被关闭，不利于流体渗流（王俊鹏等，2018；Liu et al.， 2021）.现今水平主应力与裂缝走向交角越大，裂缝面所受正应力越大，裂缝地下有效开启度将降低，反之将有利于裂缝的有效开启.从平面来看，背斜高部位裂缝主要走向与现今主应力交角较小，一般为10°~30°，因此有效性最好；背斜翼部部分裂缝主要走向与现今主应力交角相对较大，一般大于45°，有效性相对较差.

构造成岩环境对裂缝充填物的类型具有决定作用.前人研究认为，研究区北部为淡水‒半碱水介质成岩环境，南部为偏碱性水介质（盐湖）成岩环境（卓勤功等，2013），综合各井岩心裂缝充填物类型统计结果及沉积微相平面分布，克拉苏气田区充填物类型主要为方解石、白云石及硬石膏，并有石英充填物的发现（王钊等，2023）.北部区块裂缝充填程度相对较高，充填裂缝占比约65%，其中，克深6区块和克深24区块充填的构造裂缝分别占比68%、66%，岩心裂缝充填物主要为方解石.相比之下，克深8区块充填的构造裂缝占比约27%，克深9区块充填裂缝占比约26%，克深13区块为22%，岩心裂缝充填物主要为白云石及硬石膏.

微裂缝与孔喉的配置关系对裂缝性储层至关重要，直接关系到油气产能的高低及稳产高产的能力（Liu et al.， 2021）.笔者利用阴极发光、铸体薄片、CT扫描、激光共聚焦等实验分析手段，鉴定观察了共计62个含微裂缝的薄片及样品.克拉苏气田区微裂缝与孔喉配置关系可划分为缝孔胶结型、缝孔改造型、缝孔独立型3类（图4）.缝孔胶结型表现为裂缝充填物（多为方解石及白云石）沿裂缝将其周围孔喉胶结，裂缝充填物成分与孔喉胶结物成分一致.经证实该类裂缝多为喜马拉雅运动早期构造裂缝（王俊鹏等，2018）.缝孔改造型主要特征为微裂缝多为未充填或半充填状态，微裂缝与周围的孔喉有很好的沟通作用，沿裂缝可见对周围孔喉的溶蚀，对基质孔喉的连通起到了很好的改造作用.该类裂缝多发育于喜马拉雅运动中‒晚期，溶蚀作用往往伴随油气的充注.大量的常规微观观察表明，不论缝孔胶结型还是缝孔改造型，对基质孔喉的影响都是有限的，只能影响到微裂缝周边一定范围.最后是缝孔独立型，该类微裂缝与周围孔喉相互独立，既未能沿裂缝产生明显溶蚀改造、也未见对周围孔喉的大量胶结，裂缝网络和周边的孔喉是相互独立的.值得注意的是，以上实验分析手段的精度基本在µm级，事实已证明，在场发射扫描电镜等其他更高精度的微观下，在构造变形强烈的构造裂缝发育区，往往可以观察到沿砂岩骨架颗粒周缘的粒缘缝及粒间微缝，对于天然气藏这些微裂缝仍然是很好的运移通道，因此，多级次裂缝与孔喉的配置关系仍需进一步的定量分析研究.

4 裂缝分布与开发对策建议

前陆冲断背景下，不同构造样式裂缝发育规律具有明显的差异性，对油气勘探开发具有重要启示作用（图11）.挤压型高陡式断背斜：整体裂缝密度较高，沿背斜走向轴发育平行排列、大开度、强贯穿性的张裂缝组，该类裂缝占比高、有效性好，连通能力强，是重点的目标裂缝组；剪切缝多分布于构造翼部及近断裂部位，但在核部与张裂缝组有叠加区，该类叠合区具有更好的流体沟通能力；不论剪切缝或张裂缝，有效性高的裂缝组均发育在上部地层中，裂缝充填物以方解石为主；因此，垂直于背斜走向钻进大斜度井，可以极大提高有效缝网的钻遇率，同时利用酸化压裂措施，可以溶解疏通缝网中的充填物，提高储层渗透率.挤压型冲起构造背斜：挤压过程中，冲起构造在反冲断层形成以后，随着挤压增强，断距不断增加，由挤压造成的减孔量不大，利于储集空间的保存；裂缝发育规律与挤压型高陡式断背斜类似，沿背斜走向轴发育平行排列、大开度、强贯穿性的张裂缝组，且在核部与剪裂缝形成叠合区，但裂缝倾角相对较低；裂缝充填物以白云石、方解石为主；基于以上，在核部裂缝叠合区钻进直井，并在上部地层完钻，预计可获较高油气产量.挤压型宽缓式断背斜：整体以剪切裂缝组为主，裂缝倾角大，近乎直立，裂缝走向与背斜走向近垂直，裂缝充填物为白云石及硬石膏，因此采用东西向大斜度井更易钻遇剪切裂缝组；由于裂缝充填物为白云石及硬石膏，酸化改造效果不明显，直接采用压裂改造，更易增强裂缝网络连通性.压扭型断背斜：裂缝整体分布规律与挤压型高陡式断背斜、挤压型冲起构造背斜类似，但顺走滑方向发育一组NE向压扭型裂缝，为提高裂缝钻遇率，可设计NW向大斜度井，同时采用分段压裂改造，在上部地层完钻，以避底水.

5 结论

（1） 克拉苏气田整体发育张裂缝、剪切缝及张剪缝3类构造裂缝，裂缝倾角为60°~90°，裂缝密度为0.1~0.52条/m，南部区块均为直立缝，裂缝密度更低（0.1条/m），北部区块以高角度裂缝为主，裂缝密度约0.26条/m；识别3类微裂缝与基质孔喉典型配置关系为缝孔胶结型、缝孔改造型、缝孔独立型.

（2） 构造变形样式及强度整体控制前陆冲断带裂缝发育.构造裂缝具有“疏密相间、成簇分布”的特征，不同走向裂缝具有平面分带、交互分布特征，宽度为2~6.5 km；挤压型高陡式断背斜E-W走向张裂缝比例更高，达57.14%，挤压型冲起构造背斜剪裂缝占比升高且裂缝组之间距离更近（4~5 km），挤压型宽缓式断背斜裂缝密度整体较低，主要发育直立剪切缝，压扭型断背斜裂缝密度高，发育一组压扭性质的裂缝，走向与张裂缝交角约45°，沿走向压扭缝延伸较远.

（3）不同构造变形样式的应力状态控制裂缝排列方式及分布.纵向上应力分层造成裂缝在纵向上的分层性，现今应力大小与方向及成岩环境影响裂缝有效性.褶皱形成的动态过程对应裂缝形成期次：早期缓慢挤压期，挤压应力差使近南北向剪切缝在全区最早发育，裂缝走向与主应力方向成较小交角；中期中速挤压期，剪切缝进一步发育，同时北部区块褶皱开始弯曲，顶部张剪应力造成地层平行褶皱走向拉张破裂；晚期快速挤压期，全区褶皱快速形成，剪切缝及张裂缝大量发育，形成现今的裂缝分布模式.

（4）北部挤压型高陡式断背斜发育占比高、平行排列、大开度、强贯穿性的张裂缝组，是重点的目标裂缝组，垂直于背斜走向钻进大斜度井，可提高有效缝网的钻遇率，酸化压裂措施更利于提高裂缝有效性；挤压型冲起构造背斜利于储集空间的保存，在核部裂缝叠合区钻进直井，并在上部地层完钻更利于油气产能的提高；对于挤压型宽缓式断背斜，设计东西向大斜度井更易钻遇剪切裂缝组；压扭型断背斜，可采用NW向大斜度井，同时采用分段压裂改造，利于规避底水上侵.

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基金资助

中国石油前瞻性基础性课题(2021DJ0302)