何志勇，劉海濤，肖偉

（中國(guó)石化勘探南方分公司研究院，四川 成都610041）

YB 地區(qū)構(gòu)造上處于龍門山北段前緣，米倉(cāng)山-大巴山前陸構(gòu)造帶以南，橫跨九龍山背斜的西南傾覆端與中部低緩構(gòu)造帶，區(qū)內(nèi)整體構(gòu)造活動(dòng)相對(duì)較弱，北部和東部構(gòu)造形變較強(qiáng)［1-2］。研究區(qū)須家河組儲(chǔ)層主要為辮狀三角洲沉積，孔隙度一般為5%～14%，滲透率一般小于0.1×10－3μm2，屬于典型低孔、低滲的致密砂巖、砂礫巖儲(chǔ)層。從已有的測(cè)試資料看，裂縫大大提高了該區(qū)單井的產(chǎn)能，因此，查明該區(qū)裂縫的發(fā)育特征，找出裂縫發(fā)育的主控因素顯得尤為重要。

1 裂縫發(fā)育特征

1.1 裂縫類型

川東北YB 地區(qū)須家河組裂縫包括構(gòu)造縫、成巖縫和異常高壓縫。從取心資料看，本區(qū)構(gòu)造縫最發(fā)育且分布于各種巖性，常成組出現(xiàn)，切穿深度較大，分布規(guī)則，充分表現(xiàn)出裂縫面特征［3-4］（見(jiàn)圖1a，1b），鏡下薄片常裂縫表現(xiàn)為切穿巖石、礦物顆粒，部分被碳質(zhì)和瀝青質(zhì)充填（見(jiàn)圖1c，1d）。成巖縫是沉積物在成巖過(guò)程或后期成巖作用改造過(guò)程中發(fā)育的與構(gòu)造作用無(wú)關(guān)或間接相關(guān)的裂縫，主要特征是分布受層理限制，多平行層面發(fā)育，不穿層，形狀不規(guī)則［5］（見(jiàn)圖1e）。與異常高壓有關(guān)的裂縫通常表現(xiàn)為被碳質(zhì)或?yàn)r青質(zhì)充填的脈群，脈群內(nèi)各脈體密集相互截切或限制［6］（見(jiàn)圖1f）。

圖1 YB 地區(qū)須家河組巖心裂縫特征

1.2 裂縫平面發(fā)育特征

對(duì)研究區(qū)須二、須四段的成像測(cè)井資料進(jìn)行統(tǒng)計(jì)表明，須二段裂縫傾角15～45°，為中低角度縫，走向主要為NW—SE 向，與現(xiàn)今最大主應(yīng)力方向一致，有利于裂縫保持開(kāi)啟狀態(tài)； 須四段以傾角0～45°的中低角度縫為主，走向以NW—SE 向?yàn)橹?，并發(fā)育一些近EW向和SN 向的裂縫。

利用地震屬性方差體和螞蟻?zhàn)粉櫍?］預(yù)測(cè)裂縫發(fā)育帶，結(jié)果表明，總體上研究區(qū)西北部背斜翼部轉(zhuǎn)折段、背斜傾沒(méi)端和中東部大型斷層附近裂縫較發(fā)育，且中東部地區(qū)裂縫的發(fā)育程度有隨距斷層的距離增大而減少的趨勢(shì)。裂縫的發(fā)育與背斜和大型斷層有較好的相關(guān)性。第1 類裂縫位于yl8—yl6—yb22 井以西，屬于與背斜相關(guān)的裂縫； 第2 類裂縫位于yl1—yb5—yl5—yb9 井一線和yl3—yb4—yl4 井一線，基本上沿NS 向、NNW 向的主控?cái)鄬映蕳l帶狀分布，主要發(fā)育高角度剪切縫和高角度張性縫（見(jiàn)圖2）。

1.3 裂縫發(fā)育機(jī)制

通過(guò)對(duì)YB 地區(qū)西北部和中東部典型井的成像測(cè)井資料進(jìn)行分析可知，西北部的yl8，yl9，yl10 井須家河組的裂縫全段均勻發(fā)育，沒(méi)有明顯的裂縫密集發(fā)育層段； 中東部的yl5，yb5 井裂縫發(fā)育有明顯的優(yōu)勢(shì)層段，具有成層性，裂縫密度［8-9］遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于西北部的井。yb5 井須二段共發(fā)育裂縫220 條，裂縫平均線密度為1.76 條/m，局部裂縫密集發(fā)育段線密度高達(dá)15.00 條/m；而yl10 井須二段共發(fā)育裂縫76 條，裂縫平均線密度為0.10 條/m。

以上現(xiàn)象表明，YB 西北部井的裂縫受控于區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力。伴隨著九龍山的抬升持續(xù)形成裂縫，裂縫的形成時(shí)期為九龍山背斜開(kāi)始形成的時(shí)期。中東部斷褶帶的井裂縫發(fā)育明顯受控于大型斷裂，且伴隨著斷裂形成而具有期次性，斷層活動(dòng)時(shí)期形成的裂縫密度要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于不活動(dòng)時(shí)期。

2 裂縫發(fā)育主控因素

構(gòu)造縫的發(fā)育及分布與地層構(gòu)造位置、斷層發(fā)育狀況、斷褶組合情況、巖石物理性質(zhì)，以及裂縫發(fā)育處的曲率等因素有關(guān)［10］。研究表明，YB 地區(qū)須家河組儲(chǔ)層裂縫發(fā)育的主控因素主要有以下幾個(gè)方面。

2.1 構(gòu)造幅度

構(gòu)造縫的發(fā)育與構(gòu)造位置關(guān)系密切，首先是構(gòu)造曲率變化大的部位是裂縫發(fā)育的最佳部位，其次是斷鼻、褶皺和斷塊軸向交點(diǎn)部位［11-12］。通常情況下，構(gòu)造變形越大，裂縫發(fā)育程度越高，高曲率區(qū)與裂縫發(fā)育帶具有正相關(guān)性，即曲率越高、變形程度越大的地方裂縫越發(fā)育。

研究區(qū)西北部發(fā)育大型的九龍山背斜，該區(qū)內(nèi)主要為背斜的翼部和轉(zhuǎn)折端。曲率分析表明，九龍山背斜構(gòu)造正曲率值分布在背斜的高陡部位、兩翼轉(zhuǎn)折端和背斜傾沒(méi)端附近，其中西北翼曲率大于東南翼。成像測(cè)井資料及巖心觀察證實(shí)，西北翼附近的yl9，yl10，yb204 井裂縫的密度要明顯高于東南部的yl8，yl6 井（見(jiàn)圖2）。因此，在相同的構(gòu)造應(yīng)力條件下地形陡、曲率大，更容易形成裂縫。

圖2 YB 地區(qū)須家河組裂縫發(fā)育預(yù)測(cè)

2.2 構(gòu)造部位

構(gòu)造活動(dòng)的強(qiáng)弱影響裂縫的發(fā)育程度，構(gòu)造是控制研究區(qū)裂縫發(fā)育的重要因素［13-14］。研究區(qū)中東部斷褶帶斷層主要為高陡逆沖斷層，受多期構(gòu)造應(yīng)力疊加，晚三疊世受龍門山和米倉(cāng)山向南的推覆產(chǎn)生了與應(yīng)力相適應(yīng)的北東走向的逆斷層，到喜馬拉雅晚期受大巴山斷褶帶弧形推覆向西南發(fā)展，使得中東部北東向的斷層發(fā)生扭轉(zhuǎn)成近SN 向的逆沖斷層和近NNW 走向的壓扭性斷層。

伴隨著斷層的產(chǎn)生，發(fā)育了多期構(gòu)造裂縫，這些裂縫多出現(xiàn)在斷層上盤(pán)，且在斷層的尾端和轉(zhuǎn)折端最為發(fā)育，因?yàn)閿鄬游捕藶閺?qiáng)烈的應(yīng)力釋放區(qū)域，破裂嚴(yán)重；斷層的轉(zhuǎn)折端為多期構(gòu)造應(yīng)力疊加區(qū)，巖石的抗張抗剪強(qiáng)度低。同時(shí)，裂縫的發(fā)育程度與距斷層的距離具有很好的相關(guān)性。通過(guò)對(duì)斷層附近井所處的構(gòu)造部位、離斷層的垂直距離以及井附近斷層的斷距和延伸長(zhǎng)度進(jìn)行統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，位于斷層上盤(pán)的井裂縫發(fā)育情況明顯好于位于下盤(pán)的井，且井距離斷層越近，裂縫越發(fā)育，含氣性和單井產(chǎn)量也越好（見(jiàn)表1）。

2.3 巖石類型

沉積巖中裂縫發(fā)育程度與巖性關(guān)系密切。影響因素包括巖石的組分、粒度狀況、膠結(jié)情況等，這些因素決定了巖石的抗壓、抗張和抗剪強(qiáng)度，從而影響到地層受力時(shí)巖石的破裂強(qiáng)度和程度［15］。巖石類型不同，受力后產(chǎn)生的變形程度不同，所顯現(xiàn)的力學(xué)性質(zhì)也不同。當(dāng)巖石處于相似應(yīng)力和環(huán)境時(shí)，脆性組分體積分?jǐn)?shù)高的巖石要比體積分?jǐn)?shù)低的巖石裂縫更發(fā)育［16］。

表1 YB 中東部地區(qū)單井含氣性與井附近斷層關(guān)系

在相同的構(gòu)造應(yīng)力條件下，脆性礦物更容易發(fā)生破裂形成裂縫，而軟組分體積分?jǐn)?shù)高的巖屑砂巖以塑性變形為主。例如yl10 井須二下亞段頂部發(fā)育1 套石英砂巖、中下部發(fā)育巖屑砂巖，從成像測(cè)井資料上可以看到，在石英砂巖段發(fā)育的裂縫條數(shù)和裂縫密度明顯大于中下部巖屑砂巖（見(jiàn)圖3）。綜合分析可知，裂縫發(fā)育程度由好至差為： 石英砂巖—巖屑石英砂巖—巖屑砂巖。本次統(tǒng)計(jì)了YB 地區(qū)須二段取心井11 口，砂巖中共發(fā)育裂縫205 條，其中裂縫主要集中在石英砂巖、巖屑石英砂巖中（見(jiàn)圖4）。

2.4 巖性組合

巖石顆粒和單層厚度雙重控制裂縫的發(fā)育程度，巖層越薄、顆粒越細(xì)裂縫越發(fā)育［17-18］。通過(guò)對(duì)比研究區(qū)內(nèi)各井的成像測(cè)井資料發(fā)現(xiàn)，在其他條件相同的情況下，一定厚度范圍內(nèi)裂縫的平均密度與巖層厚度呈負(fù)相關(guān)。薄層砂巖與礫巖互層段比大段的砂巖或者礫巖裂縫更為發(fā)育，同時(shí)薄的巖層裂縫密度大、規(guī)模小，而厚的巖層裂縫稀疏、規(guī)模大。例如yl10 井須四段成像測(cè)井資料顯示，在砂礫巖互層段，礫巖和砂巖的單層厚度小，裂縫發(fā)育，而在厚度較大的礫巖段，裂縫發(fā)育較少（見(jiàn)圖5）。

圖3 yl10 井須二中、下亞段成像測(cè)井

圖4 YB 地區(qū)須二段裂縫發(fā)育與巖性關(guān)系

圖5 yl10 井須四段成像測(cè)井

3 結(jié)論

1）須家河組儲(chǔ)層裂縫以構(gòu)造縫為主，構(gòu)造縫的優(yōu)勢(shì)方位為NW—SE 向，與現(xiàn)今最大主應(yīng)力方向一致，有利于保持裂縫的開(kāi)啟。

2）裂縫發(fā)育主控因素包括構(gòu)造幅度、構(gòu)造部位、巖石類型和巖性組合等，其中研究區(qū)西北部裂縫的發(fā)育主要受控于九龍山背斜帶，在背斜翼部轉(zhuǎn)折端和傾沒(méi)端裂縫較發(fā)育；中東部地區(qū)裂縫發(fā)育主要受控于斷層，沿大型斷層呈南北向條帶分布，斷層上盤(pán)及構(gòu)造高陡部位裂縫較為發(fā)育。

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