趙向原，胡向陽，肖開華，賈躍瑋

(中國石化 石油勘探開發(fā)研究院，北京 100083)

我國碳酸鹽巖氣藏主要分布在四川、鄂爾多斯和塔里木等盆地，在中國整個(gè)石油產(chǎn)業(yè)中占有重要地位[1-3]。川西彭州地區(qū)中三疊統(tǒng)雷口坡組氣藏是在四川盆地內(nèi)繼普光、元壩氣田之后又一碳酸鹽巖氣藏，是中國石化西南油氣分公司“十三五”增儲(chǔ)上產(chǎn)的主要目標(biāo)區(qū)之一，實(shí)現(xiàn)氣藏高效開發(fā)意義重大[4]。開發(fā)實(shí)踐表明，雷口坡組氣藏沉積相-巖相復(fù)雜，發(fā)育多類、多尺度天然裂縫，裂縫的存在對(duì)儲(chǔ)層性質(zhì)、油氣富集及氣藏開發(fā)等均具有重要影響[5-6]。目前，該區(qū)并未對(duì)天然裂縫展開系統(tǒng)研究，制約著下一步的開發(fā)決策。為此，本文充分利用地質(zhì)、地球物理及分析測試等資料，對(duì)雷口坡組天然裂縫特征展開研究并闡明裂縫發(fā)育的主控因素。該成果對(duì)進(jìn)一步研究裂縫分布規(guī)律、優(yōu)選開發(fā)有利區(qū)等具有重要意義。

1 地質(zhì)概況

川西彭州地區(qū)位于龍門山前構(gòu)造帶南部，分布在關(guān)口斷裂與彭縣斷裂兩條規(guī)模較大的逆斷層之間，其主體部位發(fā)育金馬-鴨子河、石羊場兩個(gè)完整的次級(jí)構(gòu)造[4](圖1)。其中，金馬-鴨子河構(gòu)造為一北東向展布的斷背斜構(gòu)造；石羊場構(gòu)造為一北東向展布的短軸背斜。彭州地區(qū)雷口坡組主要含氣層位為雷口坡組四段(雷四段)(T2l4)。雷四段從上至下可進(jìn)一步劃分為3個(gè)亞段(分別為上、中、下亞段)，有利儲(chǔ)層主要分布在雷四上亞段下部。

彭州雷口坡組為一套臺(tái)緣障壁-(蒸發(fā))潟湖-潮坪相碳酸鹽沉積體系，可進(jìn)一步分為潮上帶、潮間帶和潮下帶，其中潮上帶包括潮上云膏坪、膏云坪、泥云坪/云坪、潮上灘等微相類型，潮間帶包括含膏云坪、(藻)云坪、灰云坪、云灰坪等微相類型，潮下帶包括灰云坪、云灰坪、灰坪、(藻)砂屑灘等微相類型。該區(qū)優(yōu)勢儲(chǔ)層主要以潮間帶的云坪、含灰云坪、藻云坪為主，巖石類型主要為晶粒白云巖、其次為晶粒顆粒白云巖及晶粒顆粒(含)灰質(zhì)白云巖等，儲(chǔ)集空間主要為晶間孔、不規(guī)則溶孔及裂縫，平均孔隙度3.57%，平均滲透率6.88×10-3μm2。目前該區(qū)部署3口探井(分別為P1井、Y1井、YS1井)，產(chǎn)能測試顯示氣產(chǎn)量為(48.5～121.05)×104m3/d。

圖1 川西地區(qū)構(gòu)造劃分及研究區(qū)位置Fig.1 Structural units division and location of the study area in western Sichuan Basin

2 天然裂縫特征

2.1 裂縫成因類型

根據(jù)對(duì)研究區(qū)3口井累計(jì)97.5 m巖心裂縫描述及成像測井裂縫解釋結(jié)果可知，雷四上亞段儲(chǔ)層裂縫較為發(fā)育，其中發(fā)育裂縫的巖性段厚度占巖心觀察總厚度的60%以上。按照裂縫成因分類，該區(qū)裂縫類型主要分為構(gòu)造裂縫和成巖裂縫兩大類，其中構(gòu)造裂縫包括剪切裂縫和張性裂縫，成巖裂縫包括溶蝕縫、構(gòu)造-溶蝕縫以及縫合線等類型(圖2,圖3)。

構(gòu)造裂縫是彭州雷口坡組儲(chǔ)層中最重要的裂縫類型之一，主要為構(gòu)造剪切縫。巖心觀察這類裂縫縫面平直光滑、分布規(guī)則、產(chǎn)狀穩(wěn)定且成組出現(xiàn)，縫寬均勻，偶見雁列式排列及共軛剪切現(xiàn)象，有些裂縫縫面上還可見擦痕和微小陡坎。鏡下觀察剪切裂縫分布較為規(guī)則，常見兩組或兩組以上不同產(chǎn)狀裂縫相互切割和限制，不同組裂縫之間常表現(xiàn)出充填差異性。巖心及薄片觀察該區(qū)張性裂縫數(shù)量較少，且與剪切裂縫特征明顯不同，張性裂縫一般延伸較短，縫面彎曲、粗糙且多開口，縫寬不均勻，縫面上無擦痕及陡坎現(xiàn)象，鏡下可見這類裂縫常繞過較大的礦物顆粒，縫面表現(xiàn)出不規(guī)則的形態(tài)。

溶蝕縫規(guī)模相對(duì)較小，巖心觀察數(shù)量較少，薄片上可有效識(shí)別，薄片顯示溶蝕縫形態(tài)不規(guī)則，常呈漏斗狀、蛇曲狀、港灣狀、樹枝狀等形態(tài)，縫面粗糙，部分溶蝕縫存在順層面發(fā)育的現(xiàn)象(圖3e)。構(gòu)造-溶蝕縫則是在已有的構(gòu)造裂縫基礎(chǔ)上，由于酸性水介質(zhì)的作用，使裂縫面發(fā)生溶蝕，改造了構(gòu)造裂縫使其加長、加寬或加深，致使縫面不平整，雖然這類裂縫經(jīng)過溶蝕作用后改變了作為溶道的原有構(gòu)造縫的形態(tài)，但仍可辨別原構(gòu)造縫的形狀和分布(圖3c,d)?？p合線在該區(qū)并不十分發(fā)育，巖心顯示縫合線一般呈不規(guī)則波狀或鋸齒狀，大部分與巖心層面平行或近平行，也有一些呈小角度斜交，平面上一般貫穿整個(gè)巖心(圖2i,圖3f)，縱向起伏較小，一般小于6 cm。

2.2 裂縫發(fā)育特征

彭州雷四上亞段中主要以發(fā)育構(gòu)造裂縫為主，構(gòu)造裂縫在規(guī)模及有效性方面均明顯好于成巖裂縫，且在改善儲(chǔ)層連通情況方面所起到的作用也要遠(yuǎn)大于成巖裂縫。成巖裂縫總體上規(guī)模較小，有效性相對(duì)較差，對(duì)改善局部儲(chǔ)層物性能夠起到積極作用，總體上對(duì)儲(chǔ)層的影響不如構(gòu)造裂縫，對(duì)開發(fā)的影響也不及構(gòu)造裂縫明顯。下面主要對(duì)構(gòu)造裂縫的發(fā)育特征及主控因素展開研究。

圖2 彭州地區(qū)雷口坡組儲(chǔ)層巖心裂縫特征Fig.2 Characteristics of fractures in cores from the reservoir of Leikoupo Formation,Pengzhou area

a.YS1井，埋深6 169.6 m，一條縫面規(guī)則的高角度剪切裂縫；b.Y1井，埋深5 761.1 m，兩組斜交縫相互切割和限制；c.P1井，埋深5 823.9 m，一條縫面規(guī)則的高角度剪切縫；d.P1井，埋深5 764.0 m，巖心裂縫發(fā)育，破碎嚴(yán)重；e.P1井，埋深5 813.1 m，縫面規(guī)則的斜交縫；f.YS1井，埋深6 225.3 m，可見若干條相互平行且近等間距的水平裂縫；g.YS1井，埋深6 175.4 m，巖心發(fā)育水平裂縫且縫面上可見擦痕；h.P1井，埋深5 812.1 m，巖心發(fā)育多組構(gòu)造裂縫，相互交織構(gòu)成網(wǎng)狀裂縫；i.P1井，埋深5 766.6 m，可見一條縫合線構(gòu)造；j.Y1井，埋深5 780.2 m，可見溶蝕裂縫

圖3 彭州地區(qū)雷口坡組儲(chǔ)層薄片裂縫特征Fig.3 Characteristics of the fractures in thin sections from the reservoir of Leikoupo Formation,Pengzhou area

a.Y1井，埋深5 735.0 m，兩組構(gòu)造縫，一組被充填(黃色箭頭)，另一組無充填(藍(lán)色箭頭)；b.Y1井，埋深5 734.7 m，一組近平行的構(gòu)造裂縫，裂縫被礦物充填；c.P1井，埋深5 842.0 m，構(gòu)造溶蝕縫，被黑色有機(jī)質(zhì)充填；d.YS1井，埋深6 180.8 m，可見兩條裂縫，其中一條為無充填的構(gòu)造溶蝕縫(藍(lán)色箭頭)，另一條為被有機(jī)質(zhì)充填的溶蝕縫(黃色箭頭)，構(gòu)造溶蝕縫切割溶蝕縫；e.Y1井，埋深5 782.5 m，與早期溶蝕作用有關(guān)的溶蝕縫，裂縫局部被白云石充填；f.YS1井，埋深6 123.0 m，可見充填有機(jī)質(zhì)的縫合線

雷四上亞段儲(chǔ)層構(gòu)造裂縫分為高角度縫(裂縫傾角>60°)、斜交縫(30°<裂縫傾角≤60°)和低角度縫(裂縫傾角≤30°)，不同井筒附近裂縫傾角的分布特征具有一定的一致性，3口井總體上均表現(xiàn)出以發(fā)育低角度縫為主，其次為斜交縫，高角度縫發(fā)育程度相對(duì)較差的特征(圖4)。研究發(fā)現(xiàn)，低角度縫、斜交縫和高角度縫在走向和傾向上分別表現(xiàn)出了各自較為獨(dú)立的特征，如低角度縫走向和傾向分布較為雜亂，不具有明顯的優(yōu)勢方位(圖5a,d)，而斜交縫和高角度縫則表現(xiàn)出了明顯的規(guī)律性。其中斜交縫走向以NE-SW向?yàn)橹?，其次為近S-N向，裂縫傾向主要為NW向(圖5b,e)；高角度縫的走向主要有3組，按其發(fā)育程度依次為近E-W向、NE-SW向和NW-SE向，其傾向主要以N-NNW傾為主(圖5c,f)。上述結(jié)論從側(cè)面上也反映出不同產(chǎn)狀裂縫可能分別對(duì)應(yīng)著不同的古構(gòu)造應(yīng)力場背景，是在多期構(gòu)造應(yīng)力場作用下形成，因此表現(xiàn)出了各自的產(chǎn)狀特征。裂縫分布形式上，巖心顯示低角度縫主要沿地層層面分布或與地層層面呈小角度相交的特征；而大多數(shù)小尺度斜交縫和高角度縫主要在單巖層內(nèi)發(fā)育，受地層層面控制，與層面呈大角度相交或垂直；露頭顯示存在規(guī)模較大的斜交縫和高角度縫，同時(shí)穿過多個(gè)巖層，縱向規(guī)模可達(dá)十?dāng)?shù)米，長度規(guī)?？蛇_(dá)百米以上。

圖4 彭州地區(qū)雷口坡組儲(chǔ)層構(gòu)造裂縫傾角分布頻率Fig.4 Frequency chart of tectonic fracture dip-angle distributions in the reservoir of the Leikoupo Formation,Pengzhou area

裂縫的充填特征反映裂縫的有效性情況，決定其能否起儲(chǔ)集空間或滲流通道的作用[7-9]。通過成像測井資料可對(duì)天然裂縫的有效性進(jìn)行評(píng)價(jià)。FMI或EMI成像測井動(dòng)態(tài)圖像上亮色表示高阻，暗色表示低阻，當(dāng)井壁裂縫中充填流體或礦物時(shí)，會(huì)引起局部電阻率發(fā)生變化而與骨架電阻率之間產(chǎn)生差別，使得斜交縫或低角度縫在動(dòng)態(tài)圖像上顯示為正弦或余弦曲線，直立縫則表現(xiàn)為近平行的條帶[10-12]。裂縫顏色則進(jìn)一步反映了其充填特征和有效性，如當(dāng)裂縫無充填或被流體充填時(shí)，EMI圖像上為深色條紋或條帶，為高導(dǎo)縫，是有效裂縫；若裂縫被鈣質(zhì)或方解石充填，EMI圖像上為亮色條帶，為高阻縫，是無效裂縫[13-14]。結(jié)合該區(qū)EMI成像測井資料依據(jù)上述方法對(duì)構(gòu)造裂縫有效性進(jìn)行研究可知：①總體來看，3口井絕大多數(shù)構(gòu)造裂縫為有效裂縫(占88.8%)，無效裂縫比例較少(占11.2%)；②各井裂縫充填程度具有一定差異性，其中Y1井無效裂縫占比例較大(為24.4%)，其次為P1井(占10.3%)，YS1井無效裂縫所占比例最少(占3.6%)(圖6)；③從各井不同類型裂縫的充填情況來看，所有無效裂縫均分布在低角度縫和斜交縫中，高角度縫均為有效裂縫(圖7)，這主要與不同類型裂縫形成期次與儲(chǔ)層成巖演化階段之間的匹配關(guān)系有關(guān)。

圖5 彭州地區(qū)雷口坡組儲(chǔ)層低角度縫、斜交縫及高角度縫走向及傾向玫瑰花圖Fig.5 Strike and dip rose diagrams of low angle fractures,oblique fractures and high angle fractures in the reservoir of the Leikoupo Formation,Pengzhou areaa.低角度縫走向玫瑰花圖；b.斜交縫走向玫瑰花圖；c.高角度縫走向玫瑰花圖；d.低角度縫傾向玫瑰花圖；e.斜交縫傾向玫瑰花圖；f.高角度縫傾向玫瑰花圖

通過巖心可以直觀的對(duì)裂縫開度進(jìn)行測量，一般測量精度為0.05 mm左右[15]。由于裂縫在地下受到靜巖圍壓、地層流體壓力、現(xiàn)今地應(yīng)力等綜合作用，張開度較小，當(dāng)巖心自地下取至地面時(shí)經(jīng)歷了壓力釋放，裂縫開度有所增大，巖心上實(shí)測裂縫開度和裂縫充填脈寬度不能代表裂縫地下保存狀態(tài)下的真實(shí)開度，但仍能從一定程度上反映裂縫地下張開度的相對(duì)大小[16-17]。通過巖心裂縫描述，測量了構(gòu)造裂縫的地表開度并進(jìn)行統(tǒng)計(jì)可知：①總體上，構(gòu)造裂縫地表開度主要分布在小于0.5 mm的范圍內(nèi)(占68.1%)，開度大于0.5 mm的裂縫占21.9%；②不同類型裂縫開度分布存在一定差異，其中低角度縫中開度小于0.2 mm的裂縫占32.4%，開度在0.2～0.5 mm的裂縫占32.8%，開度大于0.5 mm的裂縫占34.8%；斜交縫中開度小于0.2 mm的裂縫占34.3%，開度在0.2～0.5 mm的裂縫占36.2%，開度大于0.5 mm的裂縫占29.6%；高角度縫中開度小于0.2mm的裂縫占47.9%，開度在0.2～0.5 mm的裂縫占41.1%，開度大于0.5 mm的裂縫占11%(圖8)，總體上表現(xiàn)為低角度縫開度較大，斜交縫開度其次，而高角度縫開度相對(duì)較小的特征。造成低角度縫地表開度較大的原因可能包括如下兩方面，一是由于目的層段埋深較深，發(fā)育有低角度縫的巖心取至地面后由于重力應(yīng)力卸載作用較強(qiáng)，導(dǎo)致低角度縫地表張開度相對(duì)較大；二是據(jù)裂縫成因機(jī)理分析表明，與斜交縫和高角度縫相比低角度縫形成時(shí)間早，后期溶蝕改造作用強(qiáng)，使得部分低角度縫縫寬發(fā)生了變化，導(dǎo)致低角度縫開度較大。

圖6 彭州地區(qū)各井高導(dǎo)縫和高阻縫分布情況Fig.6 Distribution of highly conductive fractures and high resistivity fractures in each well in Pengzhou area

圖7 彭州地區(qū)各井不同類型裂縫中高導(dǎo)縫和高阻縫分布情況Fig.7 Distribution of highly conductive fractures and high resistivity fractures in different types of fractures in each well in Pengzhou area

圖8 彭州地區(qū)雷口坡組儲(chǔ)層不同類型裂縫開度分布情況Fig.8 Aperture distribution characteristics of different types of fractures in the reservoir of the Leikoupo Formation,Pengzhou areaa.低角度縫；b.斜交縫；c.高角度縫

3 裂縫發(fā)育主控因素

彭州雷口坡組巖心裂縫觀察及成像測井資料裂縫解釋顯示裂縫的發(fā)育具有較強(qiáng)的非均質(zhì)性，不同部位裂縫的發(fā)育特征存在較大差別，即使是同一口井，不同層位上裂縫的發(fā)育程度也存在較大差異性，主要受裂縫發(fā)育的主控因素控制。研究表明，研究區(qū)天然裂縫的發(fā)育主要受局部構(gòu)造、巖性、巖層厚度及儲(chǔ)層物性等因素影響，但不同類型裂縫的主控因素有所差別。

3.1 局部構(gòu)造

雷四上亞段儲(chǔ)層構(gòu)造裂縫按照傾角可分為低角度縫、斜交縫和高角度縫，總結(jié)影響不同類型裂縫發(fā)育的局部構(gòu)造因素主要包括地層產(chǎn)狀和斷層兩個(gè)方面，但由于不同類型裂縫具有不同的成因機(jī)制，因此受局部構(gòu)造的影響不同。研究發(fā)現(xiàn)，低角度縫總體上產(chǎn)狀分布較為雜亂，但各井低角度縫的分布能夠表現(xiàn)出一定的優(yōu)勢產(chǎn)狀，其發(fā)育明顯受到局部構(gòu)造地層產(chǎn)狀的控制，表現(xiàn)出裂縫產(chǎn)狀與地層產(chǎn)狀保持一致或裂縫面與地層層面呈小角度相交的特征。此外，巖心觀察低角度縫縫面存在劃痕等現(xiàn)象(圖2g)，這也進(jìn)一步反映出低角度縫的形成是地層在推覆擠壓構(gòu)造應(yīng)力作用下順層剪切破裂作用下的結(jié)果。如YS1井處在石羊場構(gòu)造(北東向展布的短軸背斜)西北翼上，該處地層為NW傾向，成像測井解釋該井低角度構(gòu)造裂縫的傾向與地層傾向具有較好的一致性，其發(fā)育明顯的受到地層產(chǎn)狀控制(圖9)。

高角度縫與斜交縫的發(fā)育特征明顯的受古構(gòu)造應(yīng)力場及斷層綜合控制。Y1井、P1井及YS1井均分布在彭縣斷裂帶西側(cè)，彭縣斷裂帶為NE-SW走向、NW傾向的規(guī)模較大的逆斷層斷裂帶，該斷裂主要在印支晚期第三幕至燕山早、中期開始形成，隨后在燕山中晚期不斷向南西南方向發(fā)展，斷裂延伸長度60.2 km，斷開層位為震旦系-新近系[18-20]。川西龍門山前雷口坡組儲(chǔ)層中斜交縫和高角度縫的分布受該斷裂控制明顯，主要表現(xiàn)在：①斜交縫和部分高角度縫的走向和傾向與彭縣逆斷層產(chǎn)狀基本一致，可判斷該類型裂縫多為斷層伴生裂縫(圖9)；②斜交縫和高角度縫中有一定比例裂縫的走向與斷層走向呈小角度相交，這些裂縫的形成主要與斷層形成以后沖斷推覆及右行走滑作用有關(guān)，在該應(yīng)力條件下形成了兩組共軛剪切裂縫，其中一組裂縫與斷層呈小角度相交，另一組表現(xiàn)出與斷層大角度相交，但后一組裂縫發(fā)育程度相對(duì)較弱；③距離斷層的遠(yuǎn)近也決定了裂縫的發(fā)育程度，研究區(qū)P1井與Y1井和YS1井相比與彭縣斷裂帶的距離最小(圖9)，且該井所在部位附近發(fā)育多條逆斷層，與其他兩口井相比P1井裂縫更為發(fā)育，尤其是高角度縫的發(fā)育程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于另兩口井?？梢姡瑯?gòu)造裂縫發(fā)育特征明顯受控于斷層及其控制下的擾動(dòng)應(yīng)力場，使得各井裂縫的發(fā)育特征具有相似性的同時(shí)又具有一定的差異性。

3.2 巖性

雷四上亞段儲(chǔ)層巖性-巖相極其復(fù)雜，巖心觀察97.5m巖心中識(shí)別出各類巖性多達(dá)20余種，以“巖石薄片鑒定SY/T5368—2000行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)”為巖石分類基礎(chǔ)，依據(jù)“礦物成分+組構(gòu)”的復(fù)合分類方法可將不同巖性歸納為白云巖類和灰?guī)r類兩大類，其中白云巖類可進(jìn)一步分為純白云巖亞類(白云石≥90%，方解石≤10%)、(含)灰質(zhì)白云巖亞類(白云石50%～90%，方解石10%～50%)，灰?guī)r類可進(jìn)一步分為純灰?guī)r亞類(方解石≥90%，白云石≤10%)和(含)白云質(zhì)灰?guī)r亞類(方解石50%～90%，白云石10%～50%)，在此基礎(chǔ)上來評(píng)價(jià)巖性對(duì)裂縫的控制作用。

巖心觀察雷四段儲(chǔ)層不同部位構(gòu)造裂縫的發(fā)育存在兩種情況，一是在某些儲(chǔ)層段中僅發(fā)育一組或多組裂縫，這些裂縫分布較為規(guī)則，可以較為準(zhǔn)確的被測量和描述(圖2a—c,f)；二是某些儲(chǔ)層段天然裂縫極其發(fā)育，多組裂縫相互交織，導(dǎo)致巖心破碎嚴(yán)重，難以對(duì)每條裂縫進(jìn)行測量和描述，可稱之為破碎帶，估算破碎帶裂縫線密度均在100條/m以上(圖2d)。由于3口井巖心均不同程度發(fā)育破碎帶，為了研究巖性對(duì)裂縫的控制作用，首先研究破碎帶的分布與巖性之間的關(guān)系，再研究非破碎帶不同巖性儲(chǔ)層內(nèi)裂縫的發(fā)育情況。

統(tǒng)計(jì)分析表明，破碎帶在不同巖性內(nèi)均有發(fā)育，總體上破碎帶厚度比例占巖心觀察總厚度的30.3%，但各巖性內(nèi)破碎帶的發(fā)育程度具有較大差異。在純白云巖亞類和純灰?guī)r亞類中破碎帶最為發(fā)育，其厚度比例分別占49.3%和29.6%，而在(含)灰質(zhì)白云巖和(含)白云質(zhì)灰?guī)r亞類中所占的比例較小，分別占23.8%和18.5%(圖10)。在非破碎帶內(nèi)，不同巖性內(nèi)裂縫的發(fā)育程度也表現(xiàn)出了相似的特征，純白云巖亞類和純灰?guī)r亞類中天然裂縫最為發(fā)育，平均裂縫視密度分別為43.4條/m和25.2條/m，而在(含)灰質(zhì)白云巖和(含)白云質(zhì)灰?guī)r中平均裂縫視密度較小，分別為23.5條/m和15.3條/m(圖11)。

圖10 彭州地區(qū)雷口坡組儲(chǔ)層不同巖性內(nèi)破碎帶分布情況Fig.10 Distribution of fracture zone in different types of lithology in the reservoir of the Leikoupo Formation,Pengzhou area

圖11 彭州地區(qū)雷口坡組儲(chǔ)層不同巖性裂縫發(fā)育程度比較Fig.11 Comparison of fracture development degrees in different types of lithology in the reservoir of the Leikoupo Formation,Pengzhou area

巖性對(duì)裂縫發(fā)育的控制，從本質(zhì)上講是由于巖性通過巖石成分、顆粒大小、顆粒排列方式等方面影響了巖石力學(xué)性質(zhì)，進(jìn)而控制了不同巖性在構(gòu)造應(yīng)力作用下的裂縫發(fā)育特征[21-23]。在碳酸鹽礦物中，白云石和方解石均屬于脆性礦物，但不同類型的碳酸鹽巖卻表現(xiàn)出了不同的巖石力學(xué)行為，導(dǎo)致天然裂縫發(fā)育程度存在較大差別，這除了與不同巖石的粒屑、填隙物等結(jié)構(gòu)組分有關(guān)外，還可能與構(gòu)成不同巖類的脆性礦物組分比例有關(guān)。在石灰?guī)r向白云巖轉(zhuǎn)化過程中，由于晶粒變粗，脆性增加，因此總體上白云巖類比灰?guī)r類更易發(fā)育裂縫。但就白云巖類和灰?guī)r類內(nèi)各亞類巖性來說，可能又具有不同的情況，如對(duì)白云巖類來說，純白云巖亞類中裂縫要比(含)灰質(zhì)白云巖中更為發(fā)育；而對(duì)于灰?guī)r類來說，該區(qū)表現(xiàn)出純灰?guī)r亞類中裂縫要比(含)白云質(zhì)灰?guī)r中更為發(fā)育，這與傳統(tǒng)認(rèn)識(shí)存在差異，這是否屬于采樣統(tǒng)計(jì)原因，還需要在以后的研究中進(jìn)一步加以論證。

3.3 層厚

關(guān)于構(gòu)造成因裂縫的分布與巖石力學(xué)層之間的關(guān)系，國內(nèi)外許多學(xué)者均進(jìn)行過較為詳細(xì)的研究和論述[24-27]。學(xué)者們普遍認(rèn)為，天然裂縫的形成與分布除受構(gòu)造應(yīng)力控制外，主要受巖石力學(xué)層控制，巖石力學(xué)層指一套巖石力學(xué)行為相近或巖石力學(xué)性質(zhì)相一致的巖層，是控制裂縫起始和終止的一系列巖石力學(xué)性質(zhì)相似的一個(gè)或多個(gè)地層單元[28]。巖石力學(xué)層一般但不總是巖性均一層，即與通常所說的巖性層不完全一致，通常見到的一些裂縫同時(shí)穿過不同巖層的現(xiàn)象，被切穿的由不同巖性組成的巖層就可能是相同的巖石力學(xué)層。巖石力學(xué)層對(duì)裂縫的控制主要表現(xiàn)在兩個(gè)方面：①裂縫主要在巖石力學(xué)層內(nèi)發(fā)育，切穿整個(gè)巖石力學(xué)層并終止在巖石力學(xué)層上下的界面上；②巖石力學(xué)層的厚度控制了裂縫的發(fā)育程度和裂縫的規(guī)模，在一定的厚度范圍內(nèi)，隨著層厚增大，裂縫密度減小，裂縫規(guī)模越大；而層厚越小，裂縫密度越大，但裂縫規(guī)模會(huì)隨之減小。

通過對(duì)雷四上亞段儲(chǔ)層巖心進(jìn)行觀察和描述，主要根據(jù)巖性差異對(duì)巖石力學(xué)層進(jìn)行了識(shí)別，在此基礎(chǔ)上對(duì)巖石力學(xué)層內(nèi)各類構(gòu)造裂縫的發(fā)育情況進(jìn)行描述，統(tǒng)計(jì)分析了不同類型構(gòu)造裂縫發(fā)育程度與巖石力學(xué)層層厚之間的關(guān)系(圖12)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，高角度縫與斜交縫的發(fā)育程度與巖石力學(xué)層層厚之間表現(xiàn)出了較好的冪函數(shù)關(guān)系(圖12a,b)，即在小于5 m的巖石力學(xué)層厚度范圍內(nèi)，隨著層厚增大，裂縫視密度呈冪函數(shù)(指數(shù)為負(fù)數(shù))減小的特征，說明巖層厚度越大，裂縫發(fā)育密度越??；其中高角度縫發(fā)育程度與巖石力學(xué)層厚度之間的相關(guān)性要略好于斜交縫。低角度縫發(fā)育程度與巖石力學(xué)層厚度之間不具有明顯的類似上述的相關(guān)性特征(圖12c)，可能與以下兩方面的問題認(rèn)識(shí)不清有關(guān)：①低角度縫與巖石力學(xué)層之間的關(guān)系問題。如前所述，低角度縫多成組出現(xiàn)且縫面可見劃痕等現(xiàn)象，為地層在推覆擠壓構(gòu)造應(yīng)力作用下順層剪切破裂(或滑動(dòng))作用的結(jié)果，其形成時(shí)的應(yīng)力背景明顯與高角度縫和斜交縫不同，但在其形成過程中是否同高角度縫和斜交縫一樣受巖石力學(xué)層控制，其發(fā)育程度是否與巖石力學(xué)層厚度具有一定的關(guān)系，目前尚未認(rèn)識(shí)清楚，需要進(jìn)一步開展研究。②低角度縫巖石力學(xué)單元層的劃分問題。若低角度縫的發(fā)育也受巖石力學(xué)層控制，因其成因機(jī)制與高角度縫和斜交縫不同，那么上述針對(duì)高角度縫和低角度縫所劃分的巖石力學(xué)單元層可能并不完全適用于低角度縫，需要在深入研究低角度縫特征及成因機(jī)制的基礎(chǔ)上繼續(xù)深入研究。

3.4 儲(chǔ)層物性

主要討論儲(chǔ)層孔隙度對(duì)不同類型天然裂縫的控制作用。由于不同巖性內(nèi)構(gòu)造裂縫的發(fā)育程度具有較大差異，在研究儲(chǔ)層物性對(duì)構(gòu)造裂縫的控制作用過程中為了消除巖性因素的影響，在此主要針對(duì)白云巖類儲(chǔ)層展開討論。根據(jù)白云巖類儲(chǔ)層巖心樣品實(shí)測孔隙度與取樣巖心段構(gòu)造裂縫線密度進(jìn)行交會(huì)分析表明，絕大多數(shù)裂縫主要發(fā)育在孔隙度小于10%的儲(chǔ)層中(Ⅱ類和Ⅲ類儲(chǔ)層)，且高角度縫與斜交縫的發(fā)育程度與儲(chǔ)層孔隙度之間具有一定的相關(guān)性，表現(xiàn)出隨著儲(chǔ)層孔隙度越大，裂縫密度具有呈冪函數(shù)(指數(shù)為負(fù)數(shù))減小的趨勢，表明隨著儲(chǔ)層物性變好，裂縫發(fā)育程度越差。其中高角度縫與儲(chǔ)層孔隙度之間的相關(guān)性仍略好于斜交縫(圖13a，b)，低角度縫與儲(chǔ)層孔隙度之間并不具有明顯的相關(guān)性(圖13c)。

分析造成上述低角度縫與儲(chǔ)層孔隙度之間相關(guān)性的較差、而高角度縫及斜交縫與孔隙度之間的相關(guān)性相對(duì)較好的原因主要有下面兩個(gè)方面。

1) 各類構(gòu)造裂縫成因機(jī)制及主控因素的差異性。雷四上亞段儲(chǔ)層中高角度縫、斜交縫和低角度縫均屬于地層在構(gòu)造擠壓應(yīng)力場作用下發(fā)生剪切破裂而形成，但存在一定區(qū)別。高角度縫和斜交縫形成時(shí)主要沿著與最大主壓應(yīng)力方向(σ1)呈一定夾角(α)的最大剪應(yīng)力面分布，該夾角與最大主應(yīng)力(σ1)之間的關(guān)系為α=45°-φ/2(其中φ為巖石內(nèi)摩擦角)，其形成和分布受巖石力學(xué)性質(zhì)、巖層非均質(zhì)性等因素控制，對(duì)于巖性相同的儲(chǔ)層來說，孔隙度不同，其巖石力學(xué)性質(zhì)就會(huì)存在較大差異，進(jìn)而影響高角度縫和斜交縫的發(fā)育程度。對(duì)于低角度縫來說，主要是在構(gòu)造擠壓作用下順層發(fā)生剪切破裂(或滑動(dòng))而形成的，破裂面主要受巖層的層理面或軟弱層面分布的控制，某些低角度滑脫縫與最大主應(yīng)力(σ1)之間的夾角甚至不服從于上述巖石剪切破裂準(zhǔn)則中的剪裂角分布規(guī)則，因此低角度縫的形成和分布更多的是受沉積構(gòu)造因素控制，而直接與儲(chǔ)層物性及其影響下的巖石力學(xué)性質(zhì)等可能不具明顯關(guān)系。

2) 不同類型構(gòu)造裂縫形成期次與儲(chǔ)層成巖演化

階段的匹配關(guān)系。主要是指裂縫形成期次與碳酸鹽儲(chǔ)層成巖作用(在此主要指溶蝕作用)發(fā)生的先后以及對(duì)彼此的影響。對(duì)某一種巖性來說，若溶蝕作用發(fā)生時(shí)間較早，造成儲(chǔ)層孔隙發(fā)育，巖層變得疏松，強(qiáng)度降低，會(huì)對(duì)后期構(gòu)造裂縫的發(fā)育程度產(chǎn)生制約作用，導(dǎo)致孔隙越發(fā)育的儲(chǔ)層中構(gòu)造裂縫的發(fā)育程度就會(huì)越差；若構(gòu)造裂縫形成時(shí)間較早，而儲(chǔ)層溶蝕作用發(fā)生較晚，那么先期形成的裂縫就會(huì)為溶蝕流體提供滲流通道，對(duì)后期溶蝕的發(fā)生起到促進(jìn)作用，造成裂縫越發(fā)育的儲(chǔ)層其物性可能就會(huì)越好。而研究區(qū)的情況明顯屬于前者，即較早的溶蝕作用制約了后期構(gòu)造應(yīng)力場作用下儲(chǔ)層裂縫的發(fā)育。

4 結(jié)論

1) 川西彭州地區(qū)雷口坡組潮坪相碳酸鹽巖儲(chǔ)層主要發(fā)育構(gòu)造裂縫，包括張性裂縫和剪切裂縫，以剪切縫為主；其次為成巖裂縫，包括溶蝕縫、構(gòu)造-溶蝕縫以及縫合線。儲(chǔ)層中構(gòu)造裂縫發(fā)育程度高，且具有較強(qiáng)的非均質(zhì)性。按照傾角可將構(gòu)造縫分為高角度縫、斜交縫和低角度縫，不同類型裂縫具有各不相同的優(yōu)勢產(chǎn)狀，反映出在多期構(gòu)造應(yīng)力場下形成。絕大多數(shù)構(gòu)造裂縫為有效裂縫，無效裂縫所占比例較少，其中無效裂縫主要分布在低角度縫和斜交縫中，而高角度縫均為有效裂縫。

2) 雷口坡組儲(chǔ)層構(gòu)造縫的發(fā)育受多種因素綜合控制，包括局部構(gòu)造、巖性、巖層厚度及儲(chǔ)層物性等幾個(gè)方面，但不同類型裂縫的主控因素有所差別。構(gòu)造方面，高角度縫與斜交縫主要受斷層及其擾動(dòng)應(yīng)力場綜合控制，低角度縫主要受局部構(gòu)造地層產(chǎn)狀控制。巖性方面，白云巖類中裂縫最為發(fā)育，灰?guī)r類中發(fā)育程度相對(duì)較差。層厚方面，高角度縫與斜交縫的發(fā)育受層厚控制明顯，而低角度縫受層厚控制不明顯。物性方面，大多數(shù)裂縫主要發(fā)育在孔隙度小于10%的儲(chǔ)層中，其中高角度縫與斜交縫的發(fā)育程度受儲(chǔ)層孔隙度控制明顯，表現(xiàn)出隨著基質(zhì)孔隙度增大呈冪函數(shù)減小，而低角度縫與儲(chǔ)層孔隙度之間不具有明顯的相關(guān)性。

圖13 彭州地區(qū)雷口坡組白云巖類儲(chǔ)層不同類型裂縫發(fā)育程度與儲(chǔ)層孔隙度之間的關(guān)系Fig.13 Development degrees of different fracture types vs.reservoir porosity for the reservoir of the Leikoupo Formation,Pengzhou areaa.低角度縫；b.斜交縫；c.高角度縫

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