張繼標(biāo)，云金表，張仲培，劉士林，黃 瑋

塔里木盆地玉北地區(qū)奧陶系儲層構(gòu)造裂縫成因模式

張繼標(biāo)1，云金表1，張仲培1，劉士林1，黃 瑋2

（1.中國石化石油勘探開發(fā)研究院西北勘探研究中心，北京100083；2.中國石油長慶油田第六采油廠，西安710200）

在基于成像測井、巖心及薄片資料對玉北地區(qū)構(gòu)造裂縫進行識別并總結(jié)其發(fā)育規(guī)律的基礎(chǔ)上，根據(jù)裂縫切割關(guān)系、充填方解石陰極發(fā)光及包裹體特征劃分裂縫發(fā)育期次，并應(yīng)用有限元法數(shù)值模擬不同裂縫發(fā)育期古構(gòu)造應(yīng)力場特征，結(jié)合裂縫發(fā)育力學(xué)機制，分析不同時期斷層－褶皺控制下的裂縫成因模式。研究結(jié)果表明，玉北地區(qū)奧陶系構(gòu)造裂縫主要沿高陡帶發(fā)育，其發(fā)育程度、產(chǎn)狀受斷層、褶皺共同控制，共發(fā)育4期裂縫，其中加里東中期Ⅰ、Ⅲ幕裂縫受斷層主控、加里東晚期至海西早期裂縫受斷層與褶皺共同控制、海西晚期裂縫主要受褶皺控制；與斷裂走向較一致的高角度裂縫對儲層發(fā)育貢獻最大，加里東晚期—海西早期及海西晚期兩期裂縫發(fā)育區(qū)，更有利于油氣聚集。

裂縫；發(fā)育規(guī)律；應(yīng)力；數(shù)值模擬；成因機制；玉北地區(qū)

0 引言

碳酸鹽巖儲層孔滲特征與裂縫關(guān)系密切，裂縫對儲層孔滲性能的制約受裂縫規(guī)模、開度、密度、產(chǎn)狀及充填程度等多種因素影響［1～11］，但本質(zhì)受裂縫的空間分布規(guī)律及其有效性的控制。裂縫的發(fā)育與所處構(gòu)造位置、巖性及層厚等關(guān)系密切［12～14］，其有效性受充填程度、發(fā)育期次、規(guī)模及產(chǎn)狀等因素影響［15～16］。要解決裂縫的空間展布及其有效性這一關(guān)鍵問題，需要在總結(jié)裂縫分布特征的基礎(chǔ)上，明確裂縫發(fā)育主控因素，劃分裂縫發(fā)育期次，分析裂縫成因機制，并結(jié)合區(qū)域構(gòu)造背景，恢復(fù)裂縫發(fā)育過程，進而對裂縫的有效性進行探討。

塔里木盆地玉北地區(qū)奧陶系碳酸鹽巖儲層發(fā)育，儲集空間主要以孔洞、裂縫為主［17］，其中裂縫型儲層普遍發(fā)育，但不同構(gòu)造帶裂縫型儲層發(fā)育的強度及其充填程度有差異，油氣顯示亦有差異，這種差異是否由裂縫發(fā)育程度及其有效性的差異所導(dǎo)致？為此需要對玉北地區(qū)的儲層裂縫開展系統(tǒng)的研究。本文基于單井巖心及成像測井資料進行裂縫表征，總結(jié)了不同構(gòu)造帶的裂縫發(fā)育特征，明確了裂縫發(fā)育的差異性及其主控因素，劃分了裂縫發(fā)育期次，并從力學(xué)的角度分析了裂縫的成因機制，初步優(yōu)選了有利裂縫型儲層的分布地區(qū)，以期為玉北地區(qū)油氣勘探成果的進一步擴大提供借鑒。

1 研究區(qū)地質(zhì)概況

玉北地區(qū)位于塔里木盆地西南部麥蓋提斜坡區(qū)東部，北與中央隆起區(qū)巴楚隆起接壤，南鄰喀什凹陷、葉城—和田凹陷，西北接柯坪斷隆，東與塘古巴斯凹陷過渡。2010年首次在奧陶系獲得工業(yè)油流，實現(xiàn)了油氣的重大突破。該區(qū)經(jīng)歷多期構(gòu)造運動，斷裂系統(tǒng)復(fù)雜，自奧陶系沉積以來，共伴隨有3次主要的斷裂活動，分別為加里東中期、加里東晚期—海西早期與海西晚期［18～19］，形成了現(xiàn)今斷裂系統(tǒng)格局。玉北地區(qū)東部斷裂走向以北東向為主，自西向東主要發(fā)育玉北7、玉北1、玉東1、玉北2、玉北3及玉北4等6個斷裂構(gòu)造帶，各構(gòu)造帶基本呈平行展布，繼承性復(fù)合擠壓構(gòu)造為區(qū)內(nèi)主要的構(gòu)造變形樣式，斷裂活動強度不同導(dǎo)致三維區(qū)內(nèi)同一構(gòu)造帶構(gòu)造樣式具有明顯的分段性，差別主要表現(xiàn)在主逆沖方向和褶皺帶寬度2個方面（見圖1）。

圖1 玉北地區(qū)斷裂平面展布及裂縫方位Fig.1 The fault distribution in plane and fracture azimuth in Yubei area

2 裂縫發(fā)育特征及主控因素

目前常用的裂縫識別方法主要有巖心及野外露頭觀測法、常規(guī)及成像測井資料識別法以及疊前、疊后地震屬性法，其中巖心觀測法及成像測井識別法是目前最常用、最有效的裂縫識別方法［20～21］。本文基于玉北地區(qū)奧陶系9口井巖心、12口井成像測井及鏡下薄片等資料，系統(tǒng)總結(jié)了玉北地區(qū)不同構(gòu)造帶的裂縫發(fā)育特征（見圖2）。

按成因分類，該區(qū)主要發(fā)育構(gòu)造縫、溶蝕縫和成巖縫3種類型裂縫，其中受區(qū)域或局部構(gòu)造應(yīng)力控制的構(gòu)造縫普遍發(fā)育，但不同構(gòu)造帶裂縫組系特征有差異。玉北1構(gòu)造帶主要發(fā)育一組低角度剪切裂縫及一組高角度—近垂直剪切裂縫，北東走向為主（見圖1），低角度縫深層發(fā)育，裂縫開啟程度高。玉北3構(gòu)造帶發(fā)育一組方解石充填高角度剪切裂縫、一組瀝青質(zhì)充填高角度剪切縫，沿縫面具弱溶蝕特征，北西—近南北走向為主，另發(fā)育網(wǎng)狀縫；斷洼區(qū)主要發(fā)育一組高角度—近垂直剪切裂縫，北北西走向為主，瀝青質(zhì)充填。玉北7構(gòu)造帶主要發(fā)育一組高角度剪切裂縫，北西西—北西走向為主，基本被方解石全充填，深層蓬萊壩組發(fā)育開啟高角度縫及近水平縫。該區(qū)成巖縫以縫合線為主，自西向東發(fā)育程度逐漸降低，且以近水平縫合線為主，高角度縫合線局部發(fā)育。溶蝕縫主要表現(xiàn)為沿早期構(gòu)造縫及縫合線的擴溶，沿斷洼帶的溶蝕強于高陡帶。

圖2 玉北地區(qū)奧陶系裂縫發(fā)育特征Fig.2 The characteristics of fractures of the Ordovician in Yubei area

構(gòu)造裂縫的發(fā)育受構(gòu)造位置、巖性、層厚及溫度、圍壓等因素影響。對比玉北地區(qū)不同構(gòu)造帶裂縫發(fā)育程度（見圖3）可以看出，沿高陡帶裂縫發(fā)育程度明顯高于斷洼帶，但不同巖性段裂縫發(fā)育程度無明顯差異（見圖4），隨巖層厚度增加，裂縫發(fā)育程度具減小趨勢。綜合分析認(rèn)為，玉北地區(qū)構(gòu)造裂縫的發(fā)育主要與所處構(gòu)造位置有關(guān)，巖性差異的影響相對較小。

3 裂縫發(fā)育期次

玉北地區(qū)構(gòu)造裂縫的發(fā)育具多期性，目前缺乏直接有效的手段準(zhǔn)確確定裂縫的形成時期，只能在裂縫“分期”的基礎(chǔ)上，結(jié)合構(gòu)造演化史，并根據(jù)不同演化階段區(qū)域／局部構(gòu)造應(yīng)力場控制下的可能裂縫發(fā)育形態(tài)，對裂縫進行“定期”［21］。根據(jù)巖心、鏡下裂縫切割關(guān)系（方解石充填高角度縫切割網(wǎng)狀縫、弱溶蝕瀝青質(zhì)充填高角度縫切割方解石充填高角度縫、近水平—低角度開啟縫切割高角度開啟縫，見圖5），結(jié)合裂縫陰極發(fā)光特征和裂縫充填物包裹體特征，并考慮裂縫充填、溶蝕特征差異，初步將玉北地區(qū)識別的構(gòu)造裂縫劃分為4期：第Ⅰ期為東部玉北3構(gòu)造帶發(fā)育的網(wǎng)狀縫；第Ⅱ期為玉北3構(gòu)造帶方解石充填高角度縫；第Ⅲ期為玉北3構(gòu)造帶弱溶蝕、瀝青質(zhì)充填高角度縫、玉北1構(gòu)造帶開啟高角度縫、玉北7構(gòu)造帶方解石充填高角度縫及部分近水平縫；第Ⅳ期為玉北1構(gòu)造帶低角度剪切縫、玉北7構(gòu)造帶開啟高角度縫及斷洼帶高角度縫。其中玉北3構(gòu)造帶發(fā)育3期構(gòu)造縫，玉北1、玉北7構(gòu)造帶各發(fā)育2期構(gòu)造縫。

圖3 不同構(gòu)造帶裂縫密度分布直方圖Fig.3 Distribution histogram of fracture density in different structural zone

圖4 不同巖性段裂縫密度分布直方圖Fig.4 Distribution histogram of fracture density in different lithologic section

4 裂縫成因模式

控制裂縫發(fā)育的本質(zhì)是構(gòu)造應(yīng)力，因三軸主應(yīng)力狀態(tài)差異導(dǎo)致巖石具有不同的破裂擴展型式，從而形成性質(zhì)不同、產(chǎn)狀不同的多種裂縫。實際地質(zhì)情況中，要確定裂縫的成因機制，需對裂縫發(fā)育區(qū)的構(gòu)造應(yīng)力場進行分析，特別是在斷層或褶皺發(fā)育區(qū)，由于斷層或褶皺作用派生局部應(yīng)力場，所形成裂縫往往不受區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力場的控制，而取決于裂縫發(fā)育區(qū)的局部三軸主應(yīng)力狀態(tài)，因而同一構(gòu)造體系下往往會產(chǎn)生多種不同成因的裂縫［22～25］。

4.1 構(gòu)造縫發(fā)育力學(xué)模式

圖5 玉北地區(qū)奧陶系不同期次構(gòu)造縫切割關(guān)系Fig.5 The cutting relation of different sorts of the Ordovician structural fractures in Yubei area

前已述及，玉北地區(qū)構(gòu)造縫的發(fā)育與所處構(gòu)造位置密切相關(guān)，而玉北地區(qū)東部逆沖斷層相關(guān)褶皺發(fā)育，裂縫的發(fā)育受斷層及褶皺作用共同控制，裂縫的發(fā)育程度及產(chǎn)狀受到與斷層距離、斷層產(chǎn)狀及所處褶皺部位等因素影響［26～27］?？拷鼣鄬痈浇捎谑軘鄬由媳P沿斷層面向上逆沖作用影響，三軸最大主應(yīng)力σ1與斷層面平行，最小主應(yīng)力σ3垂直于斷層面，該三軸主應(yīng)力狀態(tài)下發(fā)育與斷層走向近平行的高角度剪切裂縫（見圖6A），在該區(qū)表現(xiàn)為北東走向，向深層斷層傾角變小，最大主應(yīng)力傾角亦隨之變小，相應(yīng)產(chǎn)生裂縫傾角也逐漸變?。ń怪币唤M由于受上覆巖層重力被抑制，見圖6B）；遠離斷層區(qū)，受區(qū)域或褶皺作用控制，σ1與區(qū)域主應(yīng)力方向一致，產(chǎn)生與區(qū)域主應(yīng)力方向小角度相交的高角度剪切裂縫（見圖6E、6F），在該區(qū)表現(xiàn)為北西西—北西走向；而位于兩者之間，由于受到斷層與褶皺派生局部應(yīng)力場的共同控制，產(chǎn)生裂縫走向介于北東與北西走向之間，可能表現(xiàn)為北北東—南北—北北西走向（見圖6D）；同時在褶皺變形過程中，受層間滑動造成的近水平剪切作用控制發(fā)育低角度剪切裂縫（見圖6C）。

圖6 逆沖斷層相關(guān)褶皺控制下構(gòu)造縫發(fā)育模式Fig.6 The development pattern of structural fracture controlled by thrust fault related fold

4.2 構(gòu)造應(yīng)力場數(shù)值模擬

構(gòu)造縫的發(fā)育受構(gòu)造運動控制，這一控制以應(yīng)力－應(yīng)變?yōu)榧~帶來體現(xiàn)，不同地質(zhì)歷史時期的應(yīng)力場方向、強度不同，其控制下的差異構(gòu)造變形特征派生不同的構(gòu)造應(yīng)力場，導(dǎo)致裂縫發(fā)育的主控因素及特征也不盡相同。玉北地區(qū)主要經(jīng)歷3期構(gòu)造運動：①加里東中期，受來自東南部的擠壓應(yīng)力作用，逆沖斷裂發(fā)育，斷褶區(qū)初步形成；②加里東晚期—海西早期，受持續(xù)來自東南的擠壓應(yīng)力作用，斷裂進一步活動，褶皺強烈變形，斷褶區(qū)基本定型；③海西晚期，受北部天山洋關(guān)閉影響，玉北地區(qū)斷褶區(qū)西部受近南北向擠壓應(yīng)力作用，部分?jǐn)嗔牙^承性活動，構(gòu)造進一步變形。這種差異構(gòu)造變形派生不同的局部應(yīng)力場。本文通過應(yīng)力場數(shù)值模擬法，在恢復(fù)不同地質(zhì)歷史時期變形過程的基礎(chǔ)上，對不同地質(zhì)歷史時期古構(gòu)造應(yīng)力的分布進行了數(shù)值模擬。

應(yīng)力場模擬主要采用有限單元法，其基本思路是將一個不規(guī)則地質(zhì)體離散成有限個連續(xù)的規(guī)則單元，分別計算每個單元內(nèi)的應(yīng)力和應(yīng)變值。地質(zhì)模型的建立力求復(fù)原不同地質(zhì)時期的變形特征，并根據(jù)實際斷裂帶與地層中巖石強度的差異，給應(yīng)力場模擬的不同區(qū)塊分別賦以不同的力學(xué)參數(shù)，參數(shù)大小的確定參照部分實驗測試結(jié)果（見表1）［29～30］。在建立地質(zhì)模型及確定各項巖石力學(xué)參數(shù)的基礎(chǔ)上，劃分有限單元網(wǎng)格，并按照古區(qū)域應(yīng)力場的方向?qū)δＰ瓦M行加載求解，最終恢復(fù)不同地質(zhì)歷史時期的古地應(yīng)力狀態(tài)。

表1 構(gòu)造應(yīng)力場模擬力學(xué)參數(shù)Table1 Mechanical parameters used in the simulating of structural stress field

應(yīng)力場模擬結(jié)果顯示，玉北地區(qū)在加里東中期、加里東晚期—海西早期受擠壓作用影響，三軸主應(yīng)力主要為擠壓應(yīng)力，此應(yīng)力背景下，選用庫倫－莫爾準(zhǔn)則對巖石能否產(chǎn)生破裂進行判別，以巖石發(fā)生剪切破裂為依據(jù)，重點考慮最大與最小主應(yīng)力對巖石強度的影響。加里東中期，構(gòu)造變形微弱，最大、最小主應(yīng)力差值較?。ㄒ妶D7a），此差應(yīng)力條件下，派生剪應(yīng)力小于巖石抗剪強度，巖石沒有足夠能量產(chǎn)生破裂，基本沒有裂縫產(chǎn)生，僅在靠近斷層附近，差應(yīng)力較大，可能有裂縫發(fā)育；加里東晚期—海西早期，隨著擠壓力逐漸增強，派生局部應(yīng)力場差應(yīng)力逐漸增大（見圖7b、7c），沿斷層附近、褶皺變形強烈區(qū)均有差應(yīng)力高值區(qū)分布，其派生的剪應(yīng)力大于巖石的抗剪強度，有足夠的能量產(chǎn)生裂縫，且隨著擠壓力逐漸增強，差應(yīng)力高值區(qū)分布范圍逐漸擴大，因而裂縫發(fā)育區(qū)范圍也逐漸擴大。

4.3 裂縫分期發(fā)育特征

根據(jù)前述裂縫發(fā)育期次劃分及應(yīng)力場模擬結(jié)果，玉北地區(qū)受不同地質(zhì)歷史時期局部應(yīng)力場控制共發(fā)育4期構(gòu)造裂縫（見圖8）。

第Ⅰ、Ⅱ期構(gòu)造縫形成于加里東中期，分別對應(yīng)于加里東中期Ⅰ、Ⅲ幕構(gòu)造運動，主要受斷層派生局部應(yīng)力場控制。加里東中期Ⅰ幕，東部逆沖斷裂開始活動，受斷裂派生局部應(yīng)力場控制，在斷層附近發(fā)育與斷層走向一致構(gòu)造縫和網(wǎng)狀縫，由于斷層活動初期，斷裂派生局部應(yīng)力場范圍較?。ㄒ妶D7a），控制形成的裂縫主要在斷層附近發(fā)育，東部YB3井識別的網(wǎng)狀縫即為該時期形成。到加里東中期Ⅲ幕，褶皺開始變形，受斷層與褶皺作用共同控制，玉北3井發(fā)育近南北走向的高角度縫（見圖6D），西部YB7井由于遠離斷層且褶皺變形較微弱，該時期少有裂縫產(chǎn)生。

圖7 不同地質(zhì)時期最大、最小主應(yīng)力差應(yīng)力分布圖Fig.7 Distribution of differential stress between maximum and minimum principal stress in different geological periods

圖8 不同地質(zhì)時期裂縫發(fā)育特征Fig.8 The development characteristics of fractures in different geological periods

第Ⅲ期構(gòu)造縫形成于加里東晚期—海西早期，受斷層及褶皺派生局部應(yīng)力場共同控制。該時期，斷裂進一步逆沖，褶皺進一步變形，所控制局部應(yīng)力場范圍也進一步擴大（見圖7b、7c），裂縫發(fā)育區(qū)進一步擴展，東部YB3井附近，由于褶皺控制作用進一步加強，產(chǎn)生北西西—北西向裂縫并切割早期近南北走向裂縫，同時在褶皺樞紐部位發(fā)育縱張裂縫；YB1井附近由于靠近斷層，斷層控制作用明顯，發(fā)育北東走向裂縫，西部YB7井附近，淺層受褶皺主控發(fā)育北西走向高角度縫，深層靠近斷層，受斷層與褶皺共同控制發(fā)育近南北走向高角度裂縫，同時該時期由于層間剪切作用發(fā)育部分近水平縫。

第Ⅳ期構(gòu)造縫形成于海西晚期，受北部天山洋關(guān)閉影響，玉北地區(qū)受近南北向擠壓應(yīng)力，西部斷裂繼承性活動，裂縫主要在西部發(fā)育。YB1井附近，在褶皺變形樞紐部位發(fā)育縱張裂縫，裂縫開啟性高，同時深層發(fā)育層間剪切裂縫切割早期北東走向高角度縫；YB7井深層，受斷層與褶皺共同控制部分近南北走向高角度裂縫進一步活動開啟，淺層褶皺樞紐部位，由于變形較東部弱，僅產(chǎn)生少量縱張裂縫；在YB3井附近，由于東部變形較強烈，早期縱張裂縫發(fā)育區(qū)可能已被剝蝕；而該時期在斷洼區(qū)發(fā)育北北西向高角度裂縫。

5 裂縫發(fā)育與油氣聚集

斷裂及其伴生裂縫是巖溶作用的先期通道，從根本上為空間范圍內(nèi)大規(guī)模的碳酸鹽巖溶蝕作用提供條件［31］。玉北地區(qū)加里東中、晚期—海西早期的斷裂帶活動時期與奧陶系碳酸鹽巖暴露時期相匹配，斷裂活動控制了伴生裂縫的發(fā)育，使得地表淡水能夠沿斷裂及裂縫下滲，發(fā)生溶蝕作用，有利于縫洞型儲層的發(fā)育。

玉北地區(qū)東部主要發(fā)育加里東中期及加里東晚期—海西早期裂縫，后期開啟性縱張裂縫發(fā)育區(qū)可能已被剝蝕殆盡，殘留裂縫基本全充填，對后期油氣及流體的滲濾意義不大；而西部繼承性發(fā)育加里東晚期—海西早期、海西晚期2期復(fù)合疊加構(gòu)造區(qū)，海西晚期開啟性縱張裂縫得以保存，且早期發(fā)育的裂縫特別是近南北走向的裂縫受南北向擠壓應(yīng)力作用進一步活動，開啟性較好，對油氣或流體的滲濾意義更大，且該裂縫發(fā)育期與碳酸鹽巖暴露期相匹配，裂縫的存在，為大氣淡水的下滲提供了通道，從而擴大了溶蝕孔洞發(fā)育帶的厚度，同時也增強了巖溶發(fā)育的強度，尤其是高角度縫，對于縱向上溝通溶蝕意義最大，往往易形成較好的巖溶－裂縫型儲層，其他類型裂縫有利于增加奧陶系儲層，但卻不能沿裂縫形成巖溶縫洞型儲層，只表現(xiàn)為對后期油氣調(diào)節(jié)存在一定的貢獻性。通過與玉北地區(qū)不同構(gòu)造帶油氣顯示特征（見表2）對比也可以看出，沿繼承性發(fā)育加里東晚期—海西早期、海西晚期2期復(fù)合疊加構(gòu)造區(qū)發(fā)育、且與斷裂走向較一致的北東／近南北走向高角度裂縫有效性更高，對儲層發(fā)育貢獻最大，易獲得工業(yè)油流，因而玉北地區(qū)的下一步勘探重點應(yīng)為玉北1構(gòu)造帶北東走向高角度裂縫發(fā)育區(qū)及玉北7構(gòu)造帶蓬萊壩組近南北走向高角度裂縫發(fā)育區(qū)。

表2 玉北地區(qū)不同構(gòu)造帶裂縫發(fā)育特征與油氣顯示Table2 Fracture characteristics and oil?gas indication in different fault zones in Yubei area

6 結(jié)論

玉北地區(qū)奧陶系裂縫主要沿高陡帶發(fā)育，玉北1構(gòu)造帶裂縫走向與斷裂走向較一致，其他構(gòu)造帶與主構(gòu)造方向角度相交，以高角度—近垂直縫為主，深層發(fā)育低角度縫，不同構(gòu)造帶裂縫充填程度有差異。

構(gòu)造裂縫的發(fā)育主要與所處構(gòu)造位置有關(guān)，其發(fā)育程度、產(chǎn)狀受斷層、褶皺共同控制。斷層相關(guān)褶皺區(qū)主沖斷層附近發(fā)育與斷層走向一致裂縫、褶皺翼部發(fā)育與長軸高角度—近垂直相交裂縫、層間發(fā)育近水平剪切裂縫、褶皺翼部與主沖斷層之間發(fā)育與主構(gòu)造走向小角度相交裂縫。

玉北地區(qū)發(fā)育加里東中期Ⅰ、Ⅲ幕（斷層主控）、加里東晚期—海西早期（斷層、褶皺控制）及海西晚期（褶皺主控）4期裂縫。

與斷裂走向較一致的北東／近南北走向高角度裂縫對儲層發(fā)育貢獻最大，且沿繼承性發(fā)育加里東中晚期—海西早與海西晚期2期復(fù)合疊加構(gòu)造區(qū)的有效縫更發(fā)育。

［1］ 徐會永，馮建偉，葛玉榮.致密砂巖儲層構(gòu)造裂縫形成機制及定量預(yù)測研究進展［J］.地質(zhì)力學(xué)學(xué)報，2013，19（4）：377～384.

XU Hui?yong，F(xiàn)ENG Jian?wei，GE Yu?rong.Research progress on mechanism and quantative prediction of structural fractures in tight?sand reservoirs［J］.Journal of Geomechanics，2013，19（4）：377～384.

［2］ 馮建偉，戴俊生，劉美利.低滲透砂巖裂縫孔隙度、滲透率與應(yīng)力場理論模型研究［J］.地質(zhì)力學(xué)學(xué)報，2011，17（4）：303～311.

FENG Jian?wei，DAI Jun?sheng，LIU Mei?li.Theoretical model about fracture porosity，permeability and stress field in low?permeability sandstone［J］.Journal of Geomechanics，2011，17（4）：303～311.

［3］ 宋勇，馮建偉，戴俊生，等.前陸沖斷帶構(gòu)造應(yīng)力場與裂縫發(fā)育關(guān)系［J］.地質(zhì)力學(xué)學(xué)報，2010，16（3）：310～324.

SONG Yong，F(xiàn)ENG Jian?wei，DAI Jun?sheng，et al.Relationship between structural stress field and development of fractures in foreland thrust belt［J］.Journal of Geomechanics，2010，16（3）：310～324.

［4］ 艾合買提江·阿不都熱和曼，鐘建華，李陽，等.碳酸鹽巖裂縫與巖溶作用研究［J］.地質(zhì)論評，2008，54（4）：485～494.

Ahmatjan ABDURAHMAN，ZHONG Jian?hua，LI Yang，et al.Study on effect between karstification and fracture in carbonate rocks［J］.Geological Review，2008，54（4）：485～494.

［5］ 龔洪林，潘建國，王宏斌，等.塔中碳酸鹽巖裂縫綜合預(yù)測技術(shù)及應(yīng)用［J］.天然氣工業(yè)，2008，28（6）：31～33.

GONG Hong?lin，PAN Jian?guo，WANG Hong?bin，et al.Technique of carbonate rock fracture comprehensive prediction and its application in Tazhong area of the Tarim Basin［J］.Natural Gas Industry，2008，28（6）：31～33.

［6］ 楊威，王清華，趙仁德，等.和田河氣田奧陶系碳酸鹽巖裂縫［J］.石油與天然氣地質(zhì)，2000，21（3）：252～255.

YANG Wei，WANG Qing?hua，ZHAO Ren?de.Fractures of Ordovician carbonate rocks in Hetian Riviera gas field［J］. Oil＆Gas Geology，2000，21（3）：252～255.

［7］ 陳清華，劉池陽，王書香，等.碳酸鹽巖縫洞系統(tǒng)研究現(xiàn)狀與展望［J］.石油與天然氣地質(zhì)，2002，23（2）：196～201.

CHEN Qing?hua，LIU Chi?yang，WANG Shu?xiang，et al.Study on carbonate fracture?cavity system?Status and Prospects［J］.Oil＆Gas Geology，2002，23（2）：196～201.

［8］ 關(guān)雎，李軍，郭季麗.塔中地區(qū)碳酸鹽巖儲集層測井裂縫評價［J］.石油勘探與開發(fā)，1998，25（4）：84～86.

GUAN Ju，LI Jun，GUO Xiu?li.Carbonate reservoir logging evaluation for Tazhong field［J］.Petroleum Exploration and Development，1998，25（4）：84～86.

［9］ 童亨茂.成像測井資料在構(gòu)造裂縫預(yù)測和評價中的應(yīng)用［J］.天然氣工業(yè)，2006，26（9）：58～61.

TONG Heng?mao.Application of imaging well logging data in prediction of structural fracture［J］.Natural Gas Industry，2006，26（9）：58～61.

［10］ 鄔光輝，李建平，盧玉紅.塔中I號斷裂帶奧陶系灰?guī)r裂縫特征探討［J］.石油學(xué)報，1999，20（4）：19～23.

WU Guang?hui，LI Jian?ping，LU Yu?hong.The fracture characteristics of Ordovician limestone in Tazhong No.1 fault belt［J］.Acta Petrolei Sinica，1999，20（4）：19～23.

［11］ 周新桂，張林炎，范昆.油氣盆地低滲透儲層裂縫預(yù)測研究現(xiàn)狀及進展［J］.地質(zhì)論評，2006，52（6）：777～780.

ZHOU Xin?gui，ZHANG Lin?yan，F(xiàn)AN Kun.The research situation and progresses of natural fracture for low permeability reservoirs in oil and gas basin［J］.Geological Review，2006，52（6）：777～780.

［12］ 侯貴廷，潘文慶.裂縫地質(zhì)建模及力學(xué)機制［M］.北京：科學(xué)出版社，2013：112～190.

HOU Gui?ting，PAN Wen?qing.The geological modeling and mechanical mechanism of fractures［M］.Beijing：SciencePress，2013：112～190.

［13］ Young?Seog Kim，David J.Sanderson.Inferred fluid flow through fault damage zones based on the observation of stalactites in carbonate caves［J］.Journal of Structural Geology，2010，32：1305～1316.

［14］ Mickael Barbier，Youri Hamon，Jean?Paul Callot，et al.Sedimentary and diagenetic controls on the multiscale fracturing pattern of a carbonate reservoir：The Madison Formation（Sheep Mountain，Wyoming，USA）［J］.Marine and Petroleum Geology，2012：29：50～67.

［15］ Fabrizio Agosta，Mauro Alessandroni，Emanuele Tondi，et al.Oblique normal faulting along the northern edge of the Majella Anticline，central Italy：Inferences on hydrocarbon migration and accumulation［J］.Journal of Structural Geology，2010：32：1317～1333.

［16］ Graham?Wall.B.，Girgacea.R.，Mesonjesi.A.，et al.Evolution of fluid pathways through fracture controlled faults in carbonates of the Albanides foldthrust belt［J］.American Association of Petroleum Geologists Bulletin，2006，90：1227～1249.

［17］ 劉忠寶，吳仕強，劉士林，等.塔里木盆地玉北地區(qū)奧陶系儲層類型及主控因素［J］.石油學(xué)報，2013，34（4）：638～646.

LIU Zhong?bao，WU Shi?qiang，LIU Shi?lin，et al.Types and main controlling factors of Ordovician reservoirs in Yubei area，Tarim Basin［J］.Acta Petrolei Sinica，2013，34（4）：638～646.

［18］ 張仲培，劉士林，楊子玉，等.塔里木盆地麥蓋提斜坡構(gòu)造演化及油氣地質(zhì)意義［J］.石油與天然氣地質(zhì)，2011，32（6）：909～919.

ZHANG Zhong?pei，LIU Shi?lin，YANG Zi?yu，et al.Tectonic evolution and its petroleum geological significances of the Maigaiti Slop，Tarim Basin［J］.Oil＆Gas Geology，2011，32（6）：909～919.

［19］ 楊明慧，金之鈞，呂修祥，等.塔里木盆地基底卷入扭壓構(gòu)造與巴楚隆起的形成［J］.地質(zhì)學(xué)報，2007，81（2）：158～163.

YANG Ming?hui，JIN Zhi?jun，Lü Xiu?xiang，et al.Basement?involved transgressional structure and the formation of the Bachu Uplift，Tarim Basin，Northwestern China［J］.Acta Geologica Sinica，2007，81（2）：158～163.

［20］ 張軍華.斷塊、裂縫型油氣藏地震精細描述技術(shù)［M］.東營：中國石油大學(xué)出版社，2012：34～65.

ZHANG Jun?hua.Fine seismic description technology of fault block and fractured reservoir［M］.Dongying：China University of Petroleum press，2012：34～65.

［21］ 倪新鋒，楊海軍，沈安江，等.塔北地區(qū)奧陶系灰?guī)r段裂縫特征及其對巖溶儲層的控制［J］.石油學(xué)報，2010，31（6）：933～940.

NI Xin?feng，YANG Hai?jun，SHEN An?jiang.Characteristics of Ordovician limestone fractures in the northern Tarim Basin and their controlling effects on karst reservoirs［J］.Acta Petrolei Sinica，2010，31（6）：933～940.

［22］ 張景和，孫宗頎.地應(yīng)力、裂縫測試技術(shù)在石油勘探開發(fā)中的應(yīng)用［M］.北京：石油工業(yè)出版社，2001：38～39.

ZHANG Jing?he，SUN Zong?qi.Application of in?situ stress，fracture testing technology in petroleum exploration and development［M］.Beijing：Petroleum Industry Press，2001：38～39.

［23］ 蘇生瑞，朱合華，王士天，等.巖石物理力學(xué)性質(zhì)對斷裂附近地應(yīng)力場的影響［J］.巖石力學(xué)與工程學(xué)報，2003，22（3）：370～377.

SU Sheng?rui，ZHU He?hua，WANG Shi?tian，et al.Effect of physical and mechanical properties of rocks on stress field in the vicinity of fractures［J］.Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering，2003，22（3）：370～377.

［24］ SU S R.Effect of fractures on in?situ rock stresses studied by the distinct element method［J］.International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences，2004，41（1）：159～164.

［25］ 馮建偉，戴俊生，馬占榮，等.低滲透砂巖裂縫參數(shù)與應(yīng)力場關(guān)系理論模型［J］.石油學(xué)報，2011，32（4）：664～671.

FENG Jian?wei，DAI Jun?sheng，MA Zhan?rong，et al.The theoretical model between fracture parameters and stress field of low?permeability sandstones［J］.Acta Petrolei Sinica，2011，32（4）：664～671.

［26］ 張慶蓮，侯貴廷，潘文慶，等.皮羌走滑斷裂控制構(gòu)造裂縫發(fā)育的力學(xué)機制模擬［J］.地質(zhì)力學(xué)學(xué)報，2012，18（2）：110～119.

ZHANG Qing?lian，HOU Gui?ting，PAN Wen?qing，et al.Numerical simulation of structural fractures controlled by Piqiang strike?slip fault［J］.Journal of Geomechanics，2012，18（2）：110～119.

［27］ 祖克威，曾聯(lián)波，趙向原，等.斷層轉(zhuǎn)折褶皺剪切裂縫發(fā)育模式探討［J］.地質(zhì)力學(xué)學(xué)報，2014，（1）：16～24.

ZU Ke?wei，ZENG Lian?bo，ZHAO Xiang?yuan，et al.Discussion on development models of the shearing fractures in fault bend folds［J］.Journal of Geomechanics，2014，（1）：16～24.

［28］ 戴俊生，張繼標(biāo)，馮建偉，等.高郵凹陷真武斷裂帶西部低級序斷層發(fā)育規(guī)律預(yù)測［J］.地質(zhì)力學(xué)學(xué)報，2012，18（1）：11～21.

DAI Jun?sheng，ZHANG Ji?biao，F(xiàn)ENG Jian?wei，et al.Development law and prediction of the lower?order faults in the west of Zhenwu fault zone in Gaoyou sag［J］.Journal of Geomechanics，2012，18（1）：11～21.

［29］ 王珂，戴俊生，馮陣東，等.砂泥巖間互地層等效巖石力學(xué)參數(shù)計算模型及其應(yīng)用［J］.地質(zhì)力學(xué)學(xué)報，2013，19（2）：143～151.

WANG Ke，DAI Jun?sheng，F(xiàn)ENG Zhen?dong，et al.Calculating model of equivalent rock mechanical parameters of sand?mud interbed and its application［J］.Journal of Geomechanics，2013，19（2）：143～151.

［30］ 尤明慶.巖石試樣的楊氏模量與圍壓的關(guān)系［J］.巖石力學(xué)與工程學(xué)報，2003，22（1）：53～60.

YOU Ming?qing.Effect of confining pressure on the Young’s modulus of rock specimen［J］.Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering，2003，22（1）：53～60.

［31］ 韓革華，漆立新，李宗杰，等.塔河油田奧陶系碳酸鹽巖縫洞型儲層預(yù)測技術(shù)［J］.石油與天然氣地質(zhì)，2006，27（6）：860～870.

Han Ge?hua，Qi Li?xin，Li Zong?jie，et al.Prediction of the Ordovician fractured?vuggy carbonate reservoirs in Tahe oilfield［J］.Oil＆Gas Geology，2006，27（6）：860～870.

THE DEVELOPMENT MODEL OF STRUCTURAL FRACTURES IN ORDOVICIAN RESERVOIR IN YUBEI AREA，TARIM BASIN

ZHANG Ji?biao1，YUN Jin?biao1，ZHANG Zhong?pei1，LIU Shi?lin1，HUANG Wei2

（1.SINOPEC Petroleum Exploration and Production Research Institute，Beijing 100083，China；2.No.6 Oil Production Plant，Changqing Oilfield，PetroChina，Xi′an 710200，China）

Based on the identifying of fractures by the use of FMI，cores and slides data，the development law of structural fractures were summarized.The stages of structural fractures were classified according to the cross relation，the characteristics of cathodeluminescence and inclusions，and then the finite element method was applied to simulating the tectonic stress field mathematically in each fracture developing periods，also the genetic mechanism of structural fractures controlled by fault?fold in different periods were analyzed combining with the mechanical mechanism.The results showed that the structural fractures mainly developed along the high?steep zone in Yubei area，and their development degree and occurrence were controlled by fault and fold.Four stages of structural fractures recognized in this area：the fractures developed in I and III activities of the Middle Caledonian were mainly controlled by fault，the fractures developed in the Late Caledonian?Early Hercynian were controlled by fault and fold，and the fractures were mainly controlled by fold in the Late Hercynian.The fractures with high angle and parallel with the fault gave more contributions to reservoir development，and the fractures which developed both in the Late Caledonian?Early Hercynian and the Late Hercynian gave more conducive atmosphere to oil?gas accumulation.

fracture；development law；stress；numerical simulation；genetic mechanism；Yubei area

TE122；P551

A

1006?6616（2014）04?0413?11

2014?08?05

國家重點基礎(chǔ)研究發(fā)展計劃（973）項目（2012CB214802）；國家重大專項專題（2011ZX05005?002?001）

張繼標(biāo)（1986?），男，在站博士后，主要從事構(gòu)造應(yīng)力場與裂縫方面研究。E?mail：zhangjb.syky＠sinopec.com