孟慶龍，滕菲，陶自強(qiáng)，朱紅云，張士浩，張會(huì)卿

（1.中國石油大港油田勘探開發(fā)研究院，天津300280；2.天津地質(zhì)調(diào)查中心，天津300170）

黃驊坳陷棗園地區(qū)火成巖儲(chǔ)層裂縫特征研究

孟慶龍1，滕菲2，陶自強(qiáng)1，朱紅云1，張士浩1，張會(huì)卿1

（1.中國石油大港油田勘探開發(fā)研究院，天津300280；2.天津地質(zhì)調(diào)查中心，天津300170）

本文應(yīng)用巖心、薄片、測井等資料，以火成巖巖相研究為基礎(chǔ)，重點(diǎn)研究了火成巖儲(chǔ)層裂縫特征，認(rèn)為研究區(qū)內(nèi)裂縫以成巖縫和構(gòu)造縫為主，大多為小裂縫，呈網(wǎng)狀分布，形成了有利的儲(chǔ)滲空間體系。裂縫的發(fā)育方向總體上以北東向?yàn)橹?，北西向?yàn)檩o。研究區(qū)以氣孔玄武巖、火山角礫巖和凝灰?guī)r中裂縫最為發(fā)育，是較有利儲(chǔ)層。

棗園地區(qū)；火山巖；巖相；裂縫特征

棗園地區(qū)位于黃驊坳陷孔店構(gòu)造帶中部，該區(qū)中新生代巖漿活動(dòng)強(qiáng)烈，火成巖多層系產(chǎn)出、分布范圍大[1-3]，由于強(qiáng)烈的構(gòu)造力作用及巖漿活動(dòng)為火成巖儲(chǔ)層次生裂隙的發(fā)育創(chuàng)造了條件。其中棗35斷塊沙河街組玄武巖是該區(qū)發(fā)育的典型的火成巖儲(chǔ)層類型,由于火成巖的儲(chǔ)集空間結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，火山巖儲(chǔ)層大多是孔隙和裂縫雙重介質(zhì)。特別是裂縫的發(fā)育特征對火山巖儲(chǔ)層的形成具有重要作用[4]，由于裂縫成因的復(fù)雜性、發(fā)育的多階段性，該區(qū)一直以來未對儲(chǔ)層裂縫進(jìn)行過系統(tǒng)的研究，對該區(qū)儲(chǔ)層裂縫的預(yù)測及評(píng)價(jià)研究還處于探索階段。本文針對棗園地區(qū)典型的棗35斷塊火成巖的裂縫特征，根據(jù)巖心觀察、薄片鑒定等資料對儲(chǔ)層裂縫各項(xiàng)表征參數(shù)進(jìn)行描述分析，以指導(dǎo)對火成巖儲(chǔ)層的認(rèn)識(shí)。

1 地質(zhì)概況

棗園地區(qū)棗35斷塊火山巖位于河北省滄州市境內(nèi)，西距滄州市區(qū)30 km，北距天津市100 km，東距黃驊市50 km，構(gòu)造位置處在黃驊坳陷棗園構(gòu)造中北部的李天木斷層下降盤（圖1）。該區(qū)火成巖主要發(fā)育在下第三系漸新統(tǒng)沙河街組三段，埋藏深度1 470～1 695 m，分布面積約15 km2。

2 技術(shù)思路

本次針對棗園火成巖儲(chǔ)層裂縫特征的表征，主要是在地層、構(gòu)造、巖心觀察、薄片分析等地質(zhì)資料綜合分析基礎(chǔ)上，首先通過認(rèn)識(shí)火成巖巖相，進(jìn)而認(rèn)識(shí)火成巖巖性，為儲(chǔ)層裂縫研究奠定基礎(chǔ)；在此基礎(chǔ)上，開展儲(chǔ)層裂縫特征的精細(xì)研究以及儲(chǔ)層裂縫分布特征的預(yù)測研究，從而對該區(qū)的儲(chǔ)層裂縫進(jìn)行綜合性的描述，最終達(dá)到通過儲(chǔ)層裂縫研究深化對火成巖儲(chǔ)層認(rèn)識(shí)的目的（圖2）。

圖1 棗園地區(qū)棗35斷塊火成巖構(gòu)造圖Fig.1 The igneous rock structural map of the Zao35 fault block in Zaoyuan area

圖2 技術(shù)流程圖Fig.2 The chart of technical flow

3 火成巖巖相特征

火成巖儲(chǔ)層的裂縫發(fā)育情況受多重因素控制，其中火成巖的巖性及巖相的分布對火成巖的裂縫發(fā)育程度具有重要影響作用，不同巖性的火成巖中的裂縫發(fā)育特征存在明顯差別，而火成巖的巖相劃分對巖性的認(rèn)識(shí)具有重要意義。前人研究認(rèn)為棗35斷塊火成巖的巖相可以劃分為兩個(gè)亞相：爆發(fā)相、溢流相[2-5]。但本次研究認(rèn)為，本區(qū)火成巖除發(fā)育有爆發(fā)相、溢流相外，還發(fā)育有次火山相、正常沉積相，但次火山相、正常沉積相不是該區(qū)發(fā)育的主要火山巖儲(chǔ)層，各巖相特征如下：

3.1 爆發(fā)相

棗35斷塊火成巖爆發(fā)相形成的凝灰質(zhì)火山碎屑巖在研究區(qū)各層分布不均，在ES31-2分布范圍較大（圖3），巖性主要為集塊角礫、火山灰、火山塵及晶屑、巖屑、玻屑等，主要分布在近火山口地帶。該相帶形成于火山噴發(fā)高潮期，在火山口附近形成火山碎屑錐。該區(qū)凝灰?guī)r以凝灰結(jié)構(gòu)為主，少量含火山角礫結(jié)構(gòu)，含沉積巖屑結(jié)構(gòu)。

3.2 溢流相

該區(qū)溢流相形成的熔巖主要是玄武

巖，呈灰黑、深黑及黑綠色，呈塊狀、致密、堅(jiān)硬，密度大的特點(diǎn)，包括氣孔玄武巖、杏仁體玄武巖、致密玄武巖類。平面分布面積大，縱向上形成頂、底兩層，多為氣孔中間夾有致密玄武巖的分布模式。該相帶形成于巖漿寧靜溢流時(shí)期，火山物質(zhì)以熔漿形式從火山口溢出，向四周或地勢低洼的方向流動(dòng)。在火山噴發(fā)的各個(gè)時(shí)期都發(fā)育有溢流相，火山溢流帶在縱向上和橫向上均表現(xiàn)出明顯的差異。

3.3 次火山相

在火山活動(dòng)減弱時(shí)，只有部分熔巖能到達(dá)地面，有很大一部分熔巖可能是在超淺層凝結(jié)成火山巖，此種類型的火山巖在該區(qū)的局部區(qū)域發(fā)育，發(fā)育范圍較小，只在個(gè)別鉆井附近發(fā)育有該種類型相帶。

3.4 正常沉積相

該區(qū)火山呈現(xiàn)層火山特征，火山活動(dòng)呈現(xiàn)多期性，反復(fù)多次噴發(fā)，在噴發(fā)的間隔期內(nèi)火山巖的側(cè)翼會(huì)堆積沉積巖，在該區(qū)不同的火成巖期次之間都有一定厚度的沉積巖分布，如果噴發(fā)間隔很長還可能整個(gè)火成巖被沉積巖覆蓋形成穩(wěn)定的隔層。正常沉積相該區(qū)火山巖外圍及火山期次中間都有發(fā)育。

在火山巖亞相劃分的基礎(chǔ)上結(jié)合巖石的巖性、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造等進(jìn)一步劃分為4個(gè)微相：凝灰?guī)r、火山角礫巖、氣孔玄武巖、致密玄武巖微相。本次研究主要是從該區(qū)主要的火山巖微相發(fā)育特征入手，重點(diǎn)開展4種巖性的裂縫研究，即氣孔玄武巖、致密玄武巖、火山角礫巖、凝灰?guī)r。

圖3 火成巖巖相分布圖Fig.3 Distribution of the volcanic lithofacies

4 火成巖儲(chǔ)層裂縫特征

裂縫是火成巖儲(chǔ)層的主要滲流空間[6]，火成巖裂縫的發(fā)育情況直接影響著火成巖儲(chǔ)層的滲流能力。根據(jù)巖芯裂縫觀察描述、薄片資料及測井資料綜合分析認(rèn)為本區(qū)儲(chǔ)層裂縫較為發(fā)育，下面將分別從裂縫的成因、裂縫的傾角特征、裂縫的發(fā)育規(guī)模等方面展開論述，最終對儲(chǔ)層特征進(jìn)行綜合性的描述。

4.1 裂縫成因特征

該區(qū)火成巖裂縫根據(jù)裂縫的成因可以劃分為構(gòu)造裂縫和非構(gòu)造裂縫兩種類型?；鹕綆r儲(chǔ)層中的非構(gòu)造裂縫一般指巖漿冷凝過程中形成的收縮縫和風(fēng)化裂縫，即成巖裂縫[7-9]。

4.1.1 成巖縫特征

該區(qū)成巖裂縫發(fā)育，由取心井成巖縫的研究表明，平均裂縫密度為2.2條/m，全區(qū)識(shí)別出421條裂縫，其中有316條是成巖縫，占總裂縫條數(shù)的75.1%（表1），該區(qū)的成巖縫進(jìn)一步又分為冷凝收縮縫、粒間（礫內(nèi)）縫和層間縫三種類型。

冷凝收縮縫是巖漿在噴出過程中冷凝收縮形成的（圖4a、4b），該種裂縫在該區(qū)發(fā)育規(guī)模較小，形狀雜亂規(guī)則性較差，寬度很小，巖心薄片觀察顯示其寬度基本小于0.1 mm，縫隙窄小延伸較短，多數(shù)呈網(wǎng)狀、龜裂狀連通氣孔和其它孔隙，在火山巖中形成較發(fā)育的儲(chǔ)集空間，此種裂縫巖性上在凝灰?guī)r和火山角礫巖最發(fā)育。

粒間縫主要發(fā)育在火山角礫巖中，形狀同樣不規(guī)則，規(guī)模較小，沿顆粒或角礫邊緣發(fā)育，密度較大，長度小于5 mm，寬度小于0.01 mm（圖4c、4d）。裂縫熒光顏色一般為白色—藍(lán)白色，亮度為中亮—強(qiáng)亮，表明多數(shù)裂縫或充填后裂縫、晶間隙內(nèi)均發(fā)熒光（圖4d），說明此類裂縫是重要的儲(chǔ)集空間。

表1 不同巖性裂縫成因統(tǒng)計(jì)表Tab.1 The fractures of different rocks

圖4 典型成巖縫巖心圖Fig.4 The core pictures of diagenetic fracture

層間縫在該區(qū)主要發(fā)育在巖性差別大的兩種巖層之間，如氣孔狀玄武巖和凝灰?guī)r之間，致密玄武巖與火山角礫巖之間（圖4e，4f）。

4.1.2 構(gòu)造縫特征

通過巖心和微觀薄片觀察表明，該區(qū)構(gòu)造縫較發(fā)育，形狀多彎曲，具張性特征，裂縫開度較大，延伸較長，傾角較大，裂縫縫隙中存在充填、半充填和未充填等情況（圖5a、5b、5c）。構(gòu)造縫主要呈分枝狀微細(xì)裂隙將孔隙連通，表1顯示該區(qū)巖心上約24.94%的裂縫為構(gòu)造縫，巖性上主要在致密玄武巖和凝灰?guī)r中較發(fā)育。

4.2 裂縫傾角特征

裂縫傾角即裂縫與巖心中線的垂直面的夾角。據(jù)巖心觀察，通過統(tǒng)計(jì)，根據(jù)本區(qū)裂縫傾角發(fā)育特征可將裂縫細(xì)分為低角度縫（傾角0～40°）和高角度縫（傾角40～90°）。

4.2.1 高角度縫特征

本區(qū)常見一組呈近似相互平行的裂縫或兩組裂縫斜交切割，較寬大裂縫一般被方解石充填，而縫寬<1 mm的開啟縫多縫面含油，顯示此裂縫既為主要儲(chǔ)集空間，也是主要滲流通道（圖5c、5d）。

4.2.2 低角度裂縫特征

該區(qū)低角度縫多為窄小的發(fā)絲式裂縫，延伸距離較短，在本區(qū)發(fā)育的裂縫中，常見高、低角度縫并存或多組高角度縫相互切割，稱之為網(wǎng)狀縫。這種裂縫呈不規(guī)則束狀、樹枝狀，無一定方向和組系，縫窄小，但是該區(qū)儲(chǔ)層中的主要儲(chǔ)集空間（圖5e、5f）。

4.3 裂縫發(fā)育規(guī)模特征

4.3.1 裂縫寬度特征

巖心觀察發(fā)現(xiàn)，該區(qū)裂縫縫寬≥1 mm的大縫占比為21.9%，大縫中有70.4%左右的縫被充填；329條縫寬<1 mm的小縫占全部裂縫條數(shù)的78.1%，其中50.8%左右的小縫開啟，可見該區(qū)以小縫為主，進(jìn)一步研究表明開啟裂縫寬度均值為0.19 mm，寬度<0.1 mm的張開細(xì)微縫在本區(qū)非常發(fā)育，這些細(xì)微縫構(gòu)成本區(qū)儲(chǔ)層內(nèi)流體流動(dòng)、運(yùn)移的主要通道（表2）。

4.3.2 裂縫密度特征

該區(qū)主要發(fā)育的四種巖性裂縫發(fā)育密度范圍在0.5～4.9條/米，整體裂縫密度4條/米左右；開啟裂縫密度一般在0.21～2.67條/m，平均裂縫密度1.29條/m（圖6）。

火山巖巖性與裂縫密度的發(fā)育特征存在一定關(guān)系，以上研究表明在該區(qū)凝灰?guī)r和氣孔玄武巖裂縫密度較大，分別為4.9條/m和3.8條/m，且開啟縫密度最大，分別為2.4條/m和2.7條/m；其次為火山角礫巖，裂縫密度為4.1條/m，開啟裂縫密度為1.2條/m；在致密玄武巖和泥巖裂縫密度較低，再次表明該區(qū)的凝灰?guī)r、火山角礫巖和氣孔玄武巖儲(chǔ)層是該區(qū)較有利儲(chǔ)層。

圖5 典型構(gòu)造縫及裂縫角度巖心圖Fig.5 The core pictures of the structural fracture and high angle fracture

表2 不同巖性裂縫寬度統(tǒng)計(jì)表Tab.2 The width of fractures in different rocks

圖6 不同巖性裂縫發(fā)育密度分布直方圖Fig.6 The histogram of the fracture density in different rocks

4.3.3 裂縫延伸長度特征

由于本區(qū)微細(xì)的小縫發(fā)育，但受巖心長度限制，在巖心上測量裂縫的縱向延伸長度誤差較大，只能對大縫做推測。根據(jù)取心井裂縫長度的統(tǒng)計(jì)結(jié)果，推測該區(qū)巖心上斜交縫與垂直縫的長度一般為1～30 cm，其中延伸長度在5～10 cm的縫占80%以上。

4.4 儲(chǔ)層裂縫特征小結(jié)

綜合上述分析認(rèn)為，裂縫在本區(qū)發(fā)育以成巖縫和構(gòu)造縫為主，規(guī)模上以小縫為主，裂縫呈網(wǎng)狀分布連通氣孔和各種孔隙，形成有利的儲(chǔ)滲空間體系。巖性上在凝灰?guī)r、火山角礫巖和氣孔玄武巖中最為發(fā)育，因此從裂縫發(fā)育特征角度認(rèn)為凝灰?guī)r、火山角礫巖和氣孔玄武巖儲(chǔ)層是該區(qū)較有利儲(chǔ)層。

5 火成巖裂縫平面分布特征

裂縫是火成巖能否形成有效儲(chǔ)層的重要影響因素[10]，以上研究表明該區(qū)火成巖儲(chǔ)層裂縫十分發(fā)育，這些裂縫與大量次生孔隙共同構(gòu)成了儲(chǔ)層的主要儲(chǔ)集空間。在以上研究基礎(chǔ)上，對裂縫空間分布發(fā)育規(guī)律進(jìn)行預(yù)測[11]。其思路主要是通過對該區(qū)地質(zhì)綜合認(rèn)識(shí)成果基礎(chǔ)上，計(jì)算構(gòu)造運(yùn)動(dòng)對地層產(chǎn)生的應(yīng)變量，將應(yīng)變量作為主控參數(shù)，結(jié)合地層厚度、巖性、裂縫發(fā)育方向等研究預(yù)測裂縫發(fā)育的相對富集帶及主要發(fā)育方向。

預(yù)測結(jié)果表明，該區(qū)裂縫預(yù)測分布發(fā)育情況基本上能反映出棗35塊整體的裂縫分布發(fā)育情況。從裂縫綜合分布圖上可以看出，該區(qū)的裂縫分布具有以下特點(diǎn)：

（1）裂縫發(fā)育的主方向?yàn)楸睎|向，與近北東向的李天木斷層走向一致；同時(shí)發(fā)育有北西向裂縫，與該區(qū)的主控?cái)鄬永钐炷緮鄬幼呦蚪怪薄?/p>

（2）平面上裂縫主要在Jun23-19、Jun21-23等鉆井附近區(qū)域，相對發(fā)育密度和延伸長度較大；在Jun23、Jun9、zao35等鉆井附近區(qū)域，裂縫相對發(fā)育密度及延伸長度相對較小。

6 結(jié)論

（1）本區(qū)發(fā)育裂縫類型多，以成巖縫和構(gòu)造縫為主，規(guī)模上以小縫為主，裂縫呈網(wǎng)狀分布，形成有利的儲(chǔ)滲空間體系。該區(qū)裂縫在凝灰?guī)r、火山角礫巖和氣孔玄武巖中最為發(fā)育，是該區(qū)較有利的儲(chǔ)層。

（2）裂縫的發(fā)育方向以北東向?yàn)橹鳎c近北東向的李天木斷層走向近似平行，同時(shí)發(fā)育有北西向的次要裂縫。

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Study on the fracture characteristics in the igneous reservoirs of Zaoyuan area in Huanghua depression

MENGQing-long1,TENGFei2,TAOZi-qiang1,ZHUHong-yun1,ZHANGShi-hao1,ZhangHui-qing
（1.Exploration&Development Research Institute of Dagang Oil Field，Tianjin 300280,China;2.TianJin Center,China geological survey,Tianjin 300170,China）

With the data of drill core,thin section,well logging and igneous rock facies,the characteristics of the fractures in igneous rock reservoirs are studied in Zaoyuan area,Huanghua depression.Researches show that the main fractures are the diagenetic fracture and structural fracture，mainly small fractures，distributed in grid,formed the favorable reservoirs.The northeast fractures are given priority to,northwest is complementary.The vesicular basalt,volcanic breccia and tuff are the main reservoirs of igneous rocks in this area.

Zaoyuan area;igneous rock;lithofacies;characteristic;fractures

The sedimentary facies and evolution model of the Xingshikou formation in Chengde Basin，Northern Hebei province

PENG Qian-peng,ZHAO Hai-xuan,GUAN Xiu-yu,LI Qing-zhe,JI Hong,ZHANG Yun-qiang
(Hebei Institute of Regional Geological and Mineral Resource Survey,Langfang Hebei 065000,China)

P618.13

A

1672－4135（2017）03－0183-06

2017-04-16

中國石油股份公司項(xiàng)目“天津大港油區(qū)已開發(fā)油田穩(wěn)產(chǎn)配套技術(shù)研究（2014E-06-05）”

孟慶龍（1980-），男，碩士，高級(jí)工程師，畢業(yè)于吉林大學(xué)，現(xiàn)從事油田開發(fā)地質(zhì)等相關(guān)研究工作，E-mail：mengqlong@petrochina.com.cn。

Abstract：During 1/50 000 geological survey in the Xinzhangzi and Chengde areas.The authors have surveyed the Xingshikou profile，and then divided it into two parts.The lower one is rich in conglomerate with lenticular sandstone,however,a lot of sandstone,siltstone and silty mudstone were found in the upper one，which developed one to two layers coal in some location.Based on the lithological characters of the Xingshikou formation,it is suggested that the sedimentary genetic types of the Xingshikou formation can be divided into seven types:debris flow,braidly stream channel,sieve deposit,sheet flood deposit,channel lag deposit,alternative bar and flood-plain deposit.The results show that the first part of the Xingshikou formation belongs to the alluvial fan facies,which can be further divided into three sub-facies,including top,middle and edge fans,while the second part are the fluvial sedimentary facies.Through the research on the sedimentary facies and genetic types，the sedimentary evolution model of the Xingshikou group is established.

Key words:sedimentary facies;evolution model;fan delta;Xingshikou formation;Chengde basin