塔北隆起南斜坡带三道桥气田寒武系裂缝型白云岩储层裂缝期次差异与分布规律

Fracture stages and distribution patterns in Cambrian fractured dolomite reservoirs, Sandaoqiao gas field

摘要

塔里木盆地北部三道桥气田在深层寒武系发育典型的裂缝型白云岩储层。在岩心、显微镜下、成像测井等多尺度多视角下均显示白云岩储层溶蚀作用弱,构造裂缝是研究区白云岩储层储集空间及物性的主控因素。本研究综合岩心、镜下、显微CT视角下的裂缝交切关系、声发射实验对古构造强度的分析以及区域成岩与埋藏史,得到了研究区主要发育的两期裂缝的差异特征。结果显示:第一期为雁列式高角度裂缝,裂缝宽度大,缝面粗糙,充填胶结严重,主要形成期为加里东晚期—海西早期;第二期呈中-高角度裂缝,裂缝宽度小,缝面平直,多呈半充填,推测形成期为海西晚期—印支期;第二期裂缝交切了先期裂缝,局部错位位移现象明显。通过岩心裂缝线密度和单井裂缝发育段定量参数的统计分析,定量表征了不同构造部位白云岩储层裂缝发育程度,指出了在三道桥气田寒武系白云岩古潜山的挤压褶皱背斜翼部高部位具有最高的裂缝发育程度,挤压褶皱背斜的翼部低部位与挤压向斜裂缝发育程度较低,并建立了研究区非对称挤压褶皱剖面裂缝发育模式。本研究对裂缝期次差异和分布规律的认识可为区域上的裂缝发育期次、有效裂缝识别及特征、裂缝定量分布预测和有利区的评价起到一定的参考意义。

关键词

裂缝期次 / 裂缝定量表征 / 裂缝分布规律 / 白云岩储层 / 寒武系 / 三道桥气田

Key words

fracture period / quantitative evidence of fractures / distribution pattern of fractures / dolomite reservoir / Cambrian System / Sandaoqiao gas field

0 引言

裂缝型储层是近些年油气储层地质研究中关注度比较高的储层类型之一^[1]。在白云岩储层研究中,裂缝研究多复合在裂缝-孔洞型储层的研究中,对白云岩储层裂缝的系统表征研究较少^[2]。随着塔里木盆地顺北油气田超深层碳酸盐岩走滑断裂带油气的重大发现和勘探开发的快速发展,构造裂缝控储研究越来越被广泛关注^[3⇓-5]。在裂缝研究中,期次分析是认识裂缝形成、改造和分布预测的基础,是储层成因与评价研究的关键^[6-7]。在裂缝作为主控因素的油气储层研究中,裂缝分布预测研究一直以来属于核心研究方向,它直接关系到勘探开发有利目标的评价与选区^[8-9]。

三道桥气田于2010年发现桥古1井凝析气藏,经历十几年勘探开发,油气地质研究认识相对丰富。三道桥气田在深层寒武系发育典型的裂缝型白云岩储层,溶蚀作用很弱。同时,气田核心探井桥古1井生产近10年保持相对稳产高产,气藏能量充足且稳定。近10年的勘探认识研究主要关注区域断裂体系、沉积与成岩、成藏特征等,其中对三道桥气田寒武系白云岩储层中裂缝的关键控制作用多次被指出,但是一直缺乏对研究区储层裂缝的系统研究^[10⇓-12]。本研究从区域构造、断裂背景和裂缝基本特征出发,在应用多方法识别裂缝期次基础上,分析白云岩储层裂缝的期次差异。同时利用传统岩心裂缝线密度的统计分析,结合单井裂缝发育段定量参数的新方法来定量表征裂缝发育程度,建立裂缝发育模式。研究旨在为三道桥气田下一步的勘探开发外扩提供理论参考,也为隆起斜坡带隐蔽油气藏的勘探提出新的参考方向。

1 区域地质背景

三道桥气田位于塔里木盆地的北部,雅克拉断凸的中西段,北部为库车坳陷,南部为哈拉哈塘凹陷,如图1。研究区向西沿雅克拉断凸核部经新和地区直到沙西凸起,东部经三道桥东直至雅克拉油气田。构造部位位于前陆盆地前缘隆起的外侧斜坡带^[13]。受多期构造演化的控制,研究区形成了大量的逆断层与挤压褶皱,构造形态上表现为断褶山,如图2。其中,剖面上的断裂样式主要有直立-一段式逆断层、直立-一段式上正下逆式断层、同向平行斜列逆断层和反y字型逆断层等^[14]。断裂平面分布以NE45°走向逆断层为主,少量差异压扭作用产生的调节断层。研究区最主要的边界断裂为南侧的库纳斯断裂,为次一级断裂,控制了区域上“两断夹一隆”的基本构造格局^[15]。

三道桥地区现今整体呈现为一北西高南东低的大型背斜。在雅克拉断凸核部构造高部位缺失碳酸盐岩地层,白垩系直接与前震旦系变质岩相接触^[16]。现今的构造面貌历经多期构造运动叠加改造,在加里东晚期—海西早期、海西晚期和印支期主要受构造作用影响,在燕山期—喜山期受库车坳陷沉降作用影响,地层区域性北倾,古生界南倾,形成了研究区最重要的不整合面之一,即前中生界侵蚀面( {{\mathrm{T}}_5}^0),是油气运移的重要通道^[17]。三道桥气田主体在 {{\mathrm{T}}_5}^0之下发育局部石炭系残余弱变质碎屑岩地层、寒武系-震旦系白云岩地层、前震旦系变质岩地层。研究区现有勘探开发井主要钻揭寒武系,岩性以发育泥晶和粉晶白云岩为主,少部分硅质白云岩和灰质白云岩。三道桥气田 {{\mathrm{T}}_5}^0之上主要发育白垩系舒善河组砂泥岩地层,是区域上主要的盖层。

2 不同尺度裂缝发育特征

三道桥气田寒武系主要发育裂缝型白云岩储层。对储层类型的判断主要依据岩心、镜下、成像测井等可以直观确认的地质资料,提出研究区寒武系主要发育溶蚀作用弱且以构造裂缝为主的裂缝型白云岩储层,构造裂缝是研究区古潜山凝析气藏储层储集空间与渗流能力的主控因素。

2.1 岩心裂缝特征

通过对研究区总计4口井计50.3 m(平均取心率为76%)的取心资料分析可得,研究区岩心上显示的裂缝特征以中-高角度裂缝为主,部分被方解石、石英和白云石充填,如图3。岩心剖面与截面上显示溶蚀作用弱,不发育溶孔。裂缝开度区间0~0.03 m。

2.2 微观裂缝特征

镜下薄片(普通薄片、铸体薄片)观察与扫描电镜是研究裂缝在微观视角下的发育特征的常用手段,可以揭示储层岩性特征、主要成岩作用、微观裂缝的充填情况、裂缝宽度、多期裂缝的共存状态等信息。研究区取心层段代表岩性段采样普通地质薄片与铸体薄片观察显示,储层基质孔渗物性较差,储集空间以裂缝为主。整体溶蚀作用弱,溶孔不发育,面孔率低,如图4。多期裂缝发育并且特征差异显著,如图4b。扫描电镜下显示主要发育泥晶白云石,局部见重结晶,一般呈它形-半自形,孔隙不发育,部分视野可见微裂缝,如图4d。

3 裂缝期次差异

裂缝期次研究是裂缝形成期、改造期和现今裂缝分布预测的关键基础^[18]。裂缝期次研究方法包括构造演化与断裂期次、裂缝交切共存特征、声发射实验等^[19-20]。本研究从多视角观察到的裂缝交切特征出发,结合声发射实验与古构造活动强度分析以及区域的成岩与埋藏史特征,多因素综合分析得到了三道桥白云岩古潜山储层裂缝期次特征。

3.1 裂缝交切特征

裂缝交切关系的分析最常见的视角为岩心,其次为微观镜下。本研究加入了三维显微视角的裂缝分析,即高分辨率三维显微CT技术的应用。从多视角(岩心、镜下薄片、显微CT切片与三维视图)分析现存裂缝间的交切关系得出,研究区主要发育两期构造裂缝,两期裂缝特征差异明显。

3.1.1 岩心视角裂缝交切特征

通过详细的岩心观察可得,岩心上多点位均可观察到两期裂缝的交切特征,两期裂缝差异比较明显。以桥古1井寒武系岩心5 753 m位置为例,两组裂缝交叉切割,如图5。岩心截面显示地层沉积埋藏之后,先期发育雁列式裂缝,以高角度为特征,之后被方解石充填,后期新一期构造活动切割了先期裂缝,以低角度半充填为特征。岩心切面上显示两期裂缝在裂缝宽度、充填情况和裂缝产状上差异明显。第一期裂缝宽度较大,充填较为彻底,缝面粗糙,裂缝宽度为0.1~3 mm,如图5a。第二期裂缝宽度小,多半充填,缝面较平直,裂缝宽度0.01~1 mm。第二期裂缝切割了先期裂缝,并表现出明显位移。

3.1.2 镜下薄片裂缝期次识别

在镜下薄片视角,也可观察到两期裂缝的显著差异。特征差异主要体现在不同的裂缝宽度、充填情况和缝面形态方面,如图6。视野中充填较为彻底的即为第一期裂缝,缝面粗糙,裂缝宽度大。第二期裂缝则多半充填-未充填,缝面平直,尖灭端明显,如图6a。在多个薄片的不同视野范围内均可观察到两期裂缝的共存状态,如图6b。

3.1.3 三维显微CT视角裂缝期次识别

三维显微CT是近些年应用比较广泛的一种成像技术,在石油地质领域应用的时间也比较早^[21-22]。它的特性为三维显微视角,是利用样品每个位置对X射线吸收能力的不同来重建三维图像的技术手段。近些年在地质领域主要被应用在样品三维数据体中孔隙与裂缝的分割及提取表征^[23]、样品测试数据体切面表征及孔隙物性参数统计^[24]、样品数据体切片矿物及成分识别^[25]、测试样品数据体内部组分三维渲染及分类提取成像^[26]、利用显微CT测试技术研究实验前后样品内部形变及定量分析与模拟^[27]、数字岩心多尺度建模等方面^[28]。

实验室用显微CT的原理可以简述为:X射线源发出X射线锥束穿过样品,探测器接收经过样品之后的射线,样品旋转一周,接收记录360° X射线的衰减强度(取决于样品对X射线的吸收能力),通过重建算法和软件,重建为三维的灰度值数据体。之后的数据分析处理工作主要在工作站软件上进行,现今成熟的三维数据体处理软件包括AVIZO、VG等,通过不同的程序指令完成多种形式的数据分析结果的统计与呈现。

显微CT测试技术具有自身的优势与局限性。优势首先在于它独特的三维视角,是基于灰度值的均匀的三维视角数据体。其次,显微CT技术可以做到高精度高分辨率的成像。再次,显微CT测试得到的数据可以后接多种数据处理分析方法,现今计算机算法和软件已较为成熟,它可以作为一个具备多方向多尺度拓展空间的平台。显微CT测试技术局限性首先体现在其成像视野的代表性。显微CT测试所得的分辨率取决于所测试的样品大小,探测器的接收单元数固定,其放大倍数也就固定。较小的样品尺寸尽管可以获得较高的分辨率及精度,但其成像视野小,对其研究认识存在局限。同样地,较大的样品尺寸,尽管可以更多地包含样品信息,但其分辨率和精度有所下降。另外,其技术局限性还体现在样品内部对X射线的吸收能力与样品内部不同成分的密度关系密切,以至于当样品内部不同成分的密度极为接近时,其分辨能力就会受很大影响,成像质量比较低,例如白云岩中的方解石与白云石组分。

将三维显微CT技术应用在研究区裂缝期次的研究中,是通过其独特的三维显微视角,观察分析多期裂缝在空间上的共存状态与差异,分析的视野大小取决于所实验测试的样品大小。根据实验设备的性能参数,选取合适的取样位置、合适的取样大小和角度,来达到较为理想的裂缝空间分布呈现效果。本研究中测试样品选取现象较为典型的桥古1井第七次取心34/52块位置,深度为5 750.8 m,岩性为灰色细晶白云岩,如图7a。

对样品测试结果的三维数据体进行裂缝分割渲染分析可得,发育特征差异明显的两期裂缝。第一期裂缝宽度大,裂缝密度高,受剪切应力呈雁列式分布,从切片上可以观察到左行右阶的排列,这也是局部压扭应力的一种体现。第二期裂缝宽度小,缝面粗糙度较第一期小,其切割了先期裂缝,但未观察到明显位移,如图7。除了三维数据体的裂缝分割渲染之外,数据体的切片也可以明显地呈现两期裂缝的交切特征。如图7c和d,两期裂缝在XY与YZ方向切片上的裂缝宽度、交切关系、裂缝尖灭端和切面排列差异都比较清晰。通过三维数据分析模拟软件的阈值分割技术,可以得到两期裂缝在空间上的交切关系,如图8,呈现效果取决于软件中多种阈值分割技术的适用情况。

3.2 声发射实验与古构造强度分析

声发射实验是利用岩石的Kaiser效应测定构造应力的方法。根据Kaiser效应^[29],当岩石曾经加载到一定位移时,再次加载其声发射信号会较弱,而当加载的位移超过了原来曾经达到的最大位移时,若继续加载,则岩石的声发射信号会明显变强。实验检测声发射信号,当声发射信号突然增加时,记录下该突变点,此时的声发射信号所对应的载荷值,即实测应力值^[30]。声发射法古构造应力测量可以划分研究区构造活动期次和确定构造活动的相对强度,进而分析断裂形成时的期次和活动强度。对研究区及周边不同井、不同层位、不同岩性的取样分组进行声发射实验测试,从测试结果可以看出,研究区前中生界地层经历了多期次的构造运动,不同构造运动期的古构造应力值存在差异。根据声发射实验古今应力测试结果,分析认为声发射测试出来的前中生界不同时代的地层记忆的主要构造运动期(幕)次(6~9个期次)大致与塔里木盆区域构造运动和主要构造不整合面相对应,如表1。

声发射实验结果显示的各构造运动期(幕)次构造应力大小为:海西运动末期( {{\mathrm{T}}_5}^0)、海西运动晚期—中期( {{\mathrm{T}}_5}^1, {{\mathrm{T}}_5}^4)构造应力为50~62 MPa;海西运动早期( {{\mathrm{T}}_6}^0)—加里东运动晚期( {{\mathrm{T}}_6}^1)构造应力为73~124 MPa;加里东运动中期Ⅱ幕、Ⅰ幕( {{\mathrm{T}}_7}^0, {{\mathrm{T}}_7}^4)构造应力为83~136 MPa;加里东运动早期( {{\mathrm{T}}_9}^0)构造应力约为105 MPa。由此可见,前中生界地层加里东运动中期Ⅱ幕和Ⅰ幕构造活动强度最大,其次是加里东运动晚期—海西运动早期和海西运动晚期—印支期的构造活动强度比较大。构造活动强度大的这3个时期,是研究区区域性构造挤压和走滑冲断隆升(剥蚀)作用最强烈的时期,也是断裂形成和裂缝发育的主要时期。

3.3 成岩与埋藏史

区域上雅克拉断凸中西段寒武系白云岩地层在多期构造运动叠加背景下经历了复杂的成岩史^[31-32]。主要成岩作用类型包括压实、压溶作用,胶结、充填、交代作用,以及白云岩化、重结晶作用和溶蚀作用。其中,白云岩化作用是裂缝型储层形成与改造的关键建设性成岩作用^[33],为构造应力作用下裂缝的广泛形成提供了岩石物理基础。如图9,寒武系地层在加里东期、海西期成岩演化背景下,经历了两次大的构造破裂,这两个时期是研究区裂缝形成的关键阶段^[34-35]。结合前人研究认识,区域构造应力在加里东晚期—海西早期为NW-SE方向挤压,海西晚期—印支期为近NS向挤压^[36],对应两期主要断裂与裂缝的产状差异。海西晚期—印支期之后,研究区构造裂缝的发育格局基本形成。结合埋藏史分析可得,研究区主要构造沉积事件的演化序列为:寒武系地层沉积→埋藏胶结、白云岩化→加里东晚期—海西早期第一期裂缝→胶结充填→石炭系沉积与局部残留→海西晚期—印支期第二期裂缝→白垩系沉积期和快速深埋藏期。

3.4 多方法综合裂缝期次分析

裂缝期次的判别可以根据研究区开展的多种实验手段与早期研究认识综合分析。裂缝的交切关系和共存状态可以识别裂缝的主要期次与基本前后关系。交切关系可以通过多个尺度与视角来综合识别。岩心观察与薄片观察是常用的有效的分析手段,三维显微CT技术可以提供微观视角的三维裂缝共存特征。声发射实验是划分构造活动期次与古构造活动相对强度的有效实验分析手段。成岩与埋藏史分析有助于将主要成岩事件、构造活动期、埋藏史与裂缝的形成演化结合起来,以确定裂缝的主要形成期。裂缝主要形成期的确定一方面会受限于观察手段,其所能观察的视野与视角可能会影响裂缝期次信息的完整性。此外,多期较强的构造运动可能与主要裂缝形成期无法完全吻合,如先期裂缝形成之后在后期构造运动活动中仅被改造与再活动。在裂缝期次整体识别判断的研究中也需要考虑期次间是否具备明显差异或者出现两期裂缝无法准确区分的现象。本研究中对裂缝的期次判断倾向于特征差异明显的裂缝期次划分与形成时间判断。

综合岩心裂缝特征、微观视角裂缝期次特征、构造活动期和成岩埋藏史可以得出,研究区主要发育两期裂缝。两期裂缝特征差异较大。第一期裂缝呈现雁列式高角度裂缝,裂缝宽度大,缝面粗糙,充填胶结严重,主要形成期为加里东晚期—海西早期,该时期区域地层经历强烈挤压隆升剥蚀。第二期裂缝呈中-高角度,裂缝宽度小,缝面平直,多半充填。形成期为海西晚期—印支期。第二期裂缝交切了先期裂缝,部分位置错位位移现象较明显。

4 裂缝发育程度定量表征

对裂缝发育程度的表征是分析裂缝主控因素搞清裂缝分布规律的基础,一般分为定性表征与定量表征。裂缝发育程度定量表征方法一般划分为3类,分别为基于岩心、成像测井等直接裂缝密度统计的分析方法、基于测井或地震数据反演的裂缝定量参数表征方法和基于储层地质力学的数值模拟裂缝定量参数表征方法^{[37⇓⇓⇓⇓-42]}。其中,后两者裂缝定量表征参数众多,不同学者对衍生定量参数的解析和延伸不尽相同^[43⇓-45]。

对三道桥气田寒武系裂缝的定量表征主要综合了岩心裂缝线密度统计与裂缝发育段定量化表征的新参数来分析。研究区几口取心井的岩心由于保存时间较长、研究关注度较高、取样频次较高,剩余岩心完整性受到很大的影响。本研究对岩心资料开展的数据分析基于完整拍摄的所有岩心照片与取心入库早期的照片资料综合研究,最大化保证岩心数据的可靠性。基于单井裂缝综合识别与参数定量化表征的方法是本研究提出的一种新的表征裂缝发育程度的方法思路。在较准确识别裂缝发育段位置与厚度的基础上,发挥常规测井对井壁及周围地质信息收集的数据完整和连续优势,在不同控制因素与裂缝发育程度之间建立对比与联系,从而分析不同因素对裂缝发育的控制作用。数值分析方法采用的是应用较为普遍的变尺度分形法^{[46⇓⇓-49]}。裂缝发育段识别是基于新参数正反序斜率变化累积值对裂缝发育段顶底界面的数值响应得到的单井裂缝发育段分布特征,如图10。结果分析中,裂缝线密度越高,则表明裂缝越发育。相近层段条件下裂缝发育段的厚度越大、段间距越小、单位深度区间裂缝发育段厚度(m/50 m)越大、裂缝发育段-非裂缝发育段厚度比越高,也说明裂缝相对更发育。

三道桥气田白云岩古潜山受多期构造压扭作用,以挤压为主,产生了一系列挤压褶皱与逆断层。古潜山构造部位可划分为挤压背斜与挤压向斜,其中挤压背斜又可以细分为背斜翼部的高部位与背斜翼部的低部位。背斜的核部不明显,分布局限且无井钻揭,因此不再划分。通过裂缝发育段的定量化参数与不同构造部位建立联系,如图11,由单位深度区间裂缝发育段厚度(m/50 m)与裂缝发育段-非裂缝发育段厚度比可以看出,挤压背斜的翼部高部位具有最高的裂缝发育程度,其次为挤压向斜,背斜翼部的低部位最低。在裂缝发育段平均厚度参数中,背斜翼部低部分显示出的“异常高值”,其原因在于该部位井深更深,目的层段厚度远大于另外两者,这是由数值分析方法识别的精度下降而造成的。单位深度区间裂缝发育段厚度(m/50 m)和裂缝发育段-非裂缝发育段厚度与裂缝发育段平均厚度、平均段间距这两个参数 相比,规避了精度不一致的问题。

综合不同构造部位取心井岩心裂缝统计结果分析可以得出,尽管各个构造部位的心长差异较大,但裂缝发育程度对比较为明显。挤压背斜的翼部高部位显示出了最高的岩心裂缝线密度,挤压向斜与背斜翼部低部位则表现出较低的且两者较接近的岩心裂缝线密度。造成这种裂缝发育程度差异的原因除了不同构造部位差异以外,与地层尖灭和深大断裂也有关系。研究区不同构造部位间裂缝发育程度对比特征明显,同时在目的层段油气显示与生产状况中也表现出了较大的差异,即挤压背斜翼部高部位的两口井为高产井,挤压向斜与背斜翼部低部位的两口井则表现为低产或干井。

5 裂缝发育模式

在对三道桥气田寒武系白云岩古潜山裂缝平面分布特征研究的基础上,结合前人对挤压背斜露头天然裂缝建模的研究认识,提出了针对研究区白云岩古潜山的非对称挤压褶皱剖面裂缝发育模式。一些学者基于露头资料提出了断背斜与挤压背斜露头天然裂缝发育模式,这种模型呈现一种近对称的断背斜裂缝模型。如图12a^{[50⇓⇓⇓-54]}所示,王振宇等^[50-51]通过建立野外露头剖面的构造裂缝分布模型,来认识不同构造部位上裂缝发育的不同特征。模型显示,背斜的翼部裂缝密度最高,以剪切缝为主。背斜翼部断层上盘裂缝发育程度较下盘高。张惠良等^[52-53]在对类似挤压推覆背斜构造裂缝模型的研究中,也得出了随着距背斜核部距离的变化,古应力、裂缝密度、裂缝分形分维值、裂缝期次和裂缝充填特征均呈规律性变化。同时也指出,在背斜翼部具有最强的受力变形程度,裂缝密度最高,远端裂缝密度最低。这种在露头网格裂缝描述与古应力分析的方法下建立的挤压背斜构造裂缝模型表现为一种近对称的裂缝分布模型,被一些学者在近些年裂缝研究中所引用^[54-55]。刘国平等^[56-57]在对挤压背斜天然裂缝分布模式的研究中,将背斜划分为前翼与后翼,并进一步划分为A-E 5个构造区域,如图12b所示。其中不同区域的裂缝发育特征表现出明显差异。在该裂缝模型中,提出了核部具有最高的裂缝发育程度,其次为低倾角地层(B和D区),再次为高倾角地区(A和E区)。可以看出,具有较高裂缝发育程度的低倾角地层(B和D区)与其他学者提到的背斜翼部高部位基本对应。

在参考前人挤压背斜露头裂缝发育模型的基础上,根据研究区单井与平面的裂缝发育特征研究认识,提出建立了压扭性白云岩古潜山非对称的裂缝发育模式。如图12c所示,该模式一侧以地层尖灭线为界,断背斜一侧残余了向斜形态,褶皱主体高角度逆断层发育。另一侧以深大边界断裂为界,多期强烈的挤压作用使得这一侧断背斜翼部向深部卷入。裂缝发育不再对称,但仍在断背斜的翼部高部位表现为最高的裂缝发育程度,同时具有最好的油气显示与生产状况,这也代表该构造部位裂缝的有效性与连通性更好。靠近深大断裂的断背斜翼部低部位则呈现最低的裂缝发育程度,裂缝发育在岩心上表现为开度低,裂缝有效性差,尽管该部位具备更厚的古潜山残余地层,但是整体裂缝发育程度要低于断背斜的翼部高部位。而挤压向斜一侧则表现出居中的裂缝发育程度,裂缝发育程度低且岩心观察的裂缝开度低,表现出较差的油气显示。

6 讨论

6.1 裂缝定量表征参数中发育概率与发育程度的区分

在利用多种数据多种方法对储层裂缝发育定量表征的过程中,裂缝的发育程度与发育概率常常容易混淆。发育概率倾向于判断储层在平面上、纵向上裂缝是否发育。发育程度是在确认存在裂缝发育的基础上对不同位置发育强度的评价。由岩心、成像测井数据统计所得的裂缝密度数据属于对裂缝发育程度的定量表征。其他由测井数据数值分析、地震数据反演得到的裂缝表征参数更倾向于两者皆有。由构造应力场数值模拟裂缝定量表征参数等定义的参数更接近于裂缝发育概率。数值模拟中裂缝定量表征参数包括二维或三维有限元法对构造应力场数值模拟中的应力差异分布分析和离散元数值模拟中对岩石破裂成缝概率表征的参数等,这些参数对裂缝发育的定量表征多与构造应力、岩石物理参数等直接相关。裂缝发育概率与发育程度的区分在一些裂缝分布预测研究应用中容易阐述不清或难以定性,结合特定研究区更深一步的区分需要其他学者的具体研究与进一步讨论。

6.2 构造断缝体的储集能力及勘探意义

尽管裂缝型储层作为重要储层类型的提出已经由来已久,但是现今一些学者仍倾向于认为单纯的裂缝型油气藏难以提供长期稳定的油气产出,并提出即使在已有直观的“弱溶蚀、裂缝发育”的储层特征下,仍存在尚未观察识别到的孔洞储集空间来支撑它现有的油气生产状态。随着塔里木盆地顺北油气田超深层走滑断裂带断控油气藏理论的研究深入,裂缝型储层和断控储集体研究也逐渐被广泛关注。依靠未被充填的构造破碎带、断裂空腔、连通裂缝发育区等提供主要储集空间的构造断缝体的成储能力是可以肯定的,是有油气产量支撑的。在对三道桥气田裂缝型储层和构造断缝体油气藏进行深入研究之后,发现其勘探意义也在于:在隆起斜坡隆升暴露剥蚀的相对低点区,溶蚀作用较弱的覆盖区在构造作用的改造下,形成的构造断缝体也可形成规模的油气藏。该认识也为隆起斜坡区隐蔽油气藏的勘探开发提供了新的参考方向。

7 结论

(1)三道桥气田寒武系发育弱溶蚀裂缝型白云岩储层。结合多种方法裂缝期次可识别划分为两期。第一期为雁列式高角度裂缝,裂缝宽度大,缝面粗糙,充填胶结严重,主要形成期为加里东晚期—海西早期。第二期裂缝呈中-高角度,裂缝宽度小,缝面平直,多半充填,形成期为海西晚期—印支期。第二期裂缝交切了先期裂缝,错位位移现象较明显。

(2)三道桥气田挤压褶皱背斜的高部位具有最高的裂缝发育程度,其次为挤压褶皱向斜与挤压背斜的低部位。三道桥气田在剖面上裂缝发育模式表现为非对称的挤压褶皱裂缝发育模式,靠近地层尖灭线的挤压向斜与靠近深大边界断裂的挤压背斜低部位表现出较低的裂缝发育程度。三道桥气田白云岩古潜山挤压背斜的高部位表现出相对更高裂缝发育程度的同时,储层有效性更高,油气显示也更好。

感谢中国地质大学(北京)康志宏教授给予的裂缝相关研究方面的指导与帮助。

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基金资助

国家自然科学基金项目(42072173)

国家自然科学基金项目(42372171)

中国石化西北油田分公司博士后科研项目(KJ202337)