王俊超 陶先高 李佳琦 賈海正 張騰 佟亮

（1.新疆油田公司工程技術(shù)研究院 新疆克拉瑪依 834000；2.北京遠(yuǎn)望景盛科技發(fā)展有限公司 北京 100083）

隨著頁(yè)巖油勘探的廣泛開展，中國(guó)鄂爾多斯盆地［1］、松遼盆地［2］、準(zhǔn)噶爾盆地［3］、渤海灣盆地［4］和北部灣盆地［5］等均發(fā)現(xiàn)了頁(yè)巖油氣資源，具有廣闊的勘探前景。國(guó)內(nèi)外眾多頁(yè)巖油勘探案例表明，頁(yè)巖油藏通常無(wú)明顯圈閉界限，具有源儲(chǔ)一體、連續(xù)分布、自生自儲(chǔ)特征，儲(chǔ)層孔隙度小、巖石致密，致使單井自然產(chǎn)能一般很低，難以達(dá)到工業(yè)油流下限，但在一定經(jīng)濟(jì)條件和技術(shù)措施下可獲得工業(yè)油流，這些措施包括直井縫網(wǎng)壓裂、水平井體積壓裂等［5-7］。天然裂縫很大程度上提高了頁(yè)巖儲(chǔ)層物性（孔隙度和滲透率）；同時(shí)，壓裂措施能夠促使天然裂縫相互連通形成三維立體裂縫網(wǎng)絡(luò)，為頁(yè)巖油的滲流提供更多、更順暢的通道［8-10］?？梢姡芽p不僅直接影響開采效益，也決定產(chǎn)能大小、開采周期等。因而，頁(yè)巖裂縫發(fā)育主控因素及預(yù)測(cè)方法研究對(duì)頁(yè)巖甜點(diǎn)區(qū)預(yù)測(cè)、井位部署及制定、調(diào)整開發(fā)方案等具有非常重要的指導(dǎo)意義。

前人在頁(yè)巖裂縫成因、發(fā)育特征與分布規(guī)律等方面開展了大量研究，認(rèn)為頁(yè)巖儲(chǔ)層構(gòu)造裂縫主要受控于水平構(gòu)造擠壓和構(gòu)造抬升剝蝕，而層理縫則主要是構(gòu)造、成巖和生烴排酸溶蝕成因，裂縫發(fā)育分布受儲(chǔ)層因素和構(gòu)造因素的雙重控制［11-17］。頁(yè)巖儲(chǔ)層裂縫研究主要基于巖心描述、測(cè)井及地震評(píng)價(jià)等。巖心描述側(cè)重于裂縫成因、形成期次分析等［18-20］；測(cè)井評(píng)價(jià)主要利用電阻率成像測(cè)井識(shí)別并計(jì)算出裂縫參數(shù)，如裂縫孔隙度、裂縫寬度、裂縫密度等［21-23］；地震評(píng)價(jià)主要通過(guò)曲率屬性、各向異性方位屬性等進(jìn)行裂縫相對(duì)發(fā)育情況對(duì)比［24-28］。但目前在頁(yè)巖不同類型裂縫發(fā)育主控因素分析及定量預(yù)測(cè)方面不夠深入。因此，筆者以準(zhǔn)噶爾盆地吉木薩爾凹陷蘆草溝組頁(yè)巖油“上甜點(diǎn)段”為例，在裂縫類型識(shí)別分類基礎(chǔ)上，通過(guò)不同類型裂縫發(fā)育程度的影響因素分析，著重探討對(duì)儲(chǔ)層壓裂改造效果貢獻(xiàn)較大的中—高角度構(gòu)造縫，以及層理縫發(fā)育程度的定量評(píng)價(jià)模型。

1 地質(zhì)概況

吉木薩爾凹陷位于準(zhǔn)噶爾盆地東部隆起西南端，是形成于中石炭統(tǒng)褶皺基底上且具有西斷東超特征的箕狀凹陷。凹陷北界為吉木薩爾斷裂，西以西地?cái)嗔训葹榻?，南以三臺(tái)斷裂為界，東部為逐漸抬升的斜坡，勘探面積約1 278 km2（圖1a）。盆地東部主要經(jīng)歷了中晚期海西運(yùn)動(dòng)、燕山運(yùn)動(dòng)及喜馬拉雅運(yùn)動(dòng)等多期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的隆升剝蝕和構(gòu)造沉降。海西運(yùn)動(dòng)中晚期，凹陷處于張性構(gòu)造背景，構(gòu)造抬升遭受剝蝕，產(chǎn)生了強(qiáng)烈的SN向擠壓應(yīng)力；燕山運(yùn)動(dòng)早期，構(gòu)造主應(yīng)力由SN向轉(zhuǎn)換為NE—SW向，晚期時(shí)，博格達(dá)山前陸凹陷在構(gòu)造應(yīng)力作用下發(fā)生持續(xù)的褶皺帶活動(dòng)，產(chǎn)生NW—SE向的強(qiáng)烈擠壓應(yīng)力；喜馬拉雅運(yùn)動(dòng)期，基本繼承了燕山期的構(gòu)造格局，構(gòu)造主應(yīng)力方向沒有明顯變化。吉木薩爾凹陷蘆草溝組頁(yè)巖油是中國(guó)陸相頁(yè)巖油的典型代表［29-30］，近年實(shí)施的多口水平井和直井，獲得了重大進(jìn)展，揭示了良好的勘探前景，其中頁(yè)巖儲(chǔ)層厚度大于200 m的頁(yè)巖油有利區(qū)面積高達(dá)806 km2，含油氣層段埋深主要分布在3 000～4 000 m，是新疆油田頁(yè)巖油主力建產(chǎn)區(qū)。

吉木薩爾凹陷蘆草溝組是淺湖—深湖相沉積，主要發(fā)育泥頁(yè)巖、白云質(zhì)泥巖、白云質(zhì)粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖、砂質(zhì)白云巖和白云巖等［31-34］，地層厚度100～350 m，發(fā)育上、下兩個(gè)主力“甜點(diǎn)段”［35-36］，平面上主要分布在凹陷中部，縱向上單層厚度?。?.5～2 m），多期疊置，累計(jì)厚度20～60 m（圖1b），含油飽和度為60%～95%。目前多口鉆井獲工業(yè)油流。

圖1 吉木薩爾凹陷蘆草溝組頂面構(gòu)造及綜合柱狀圖Fig.1 Top structure and stratigraphic column of Lucaogou Formation，Jimsar sag

吉木薩爾凹陷蘆草溝組頁(yè)巖油主要富集在云質(zhì)粉砂巖、砂質(zhì)白云巖、泥質(zhì)粉砂巖等3類巖性體中，常規(guī)物性分析表明儲(chǔ)層為典型的低孔—特低滲特征，孔隙度0.1%～27.8%，中值7.82%，滲透率0.004～9.82 mD，中值0.4 mD。當(dāng)含有裂縫時(shí)，滲透率明顯增大［20］（圖2），裂縫的存在極大地增強(qiáng)了儲(chǔ)層滲流能力，并且增加了儲(chǔ)集空間。J10025井和J174井巖心觀察表明，沿著層理裂縫面存在非常明顯的原油外滲現(xiàn)象（圖3），多分布在粉砂巖中，全取心井段376 m共計(jì)高達(dá)100余處，錄井剖面也在裂縫發(fā)育井段顯示出良好的含油氣性。

圖2 吉木薩爾凹陷蘆草溝組泥頁(yè)巖儲(chǔ)層物性［20］Fig.2 Physical properties of shale reservoir in Lucaogou Formation，Jimsar sag［20］

圖3 吉木薩爾凹陷J10025井蘆草溝組巖心原油沿層理外滲現(xiàn)象Fig.3 Permeated oil along bedding fracture of core from Well J10025 in Lucaogou Formation，Jimsar sag

2 裂縫類型與發(fā)育特征

頁(yè)巖油開采時(shí)采用的壓裂改造技術(shù)，要求盡可能最大限度溝通天然裂縫，產(chǎn)生最大體積空間的理想立體縫網(wǎng)系統(tǒng)，進(jìn)而最大限度地提高產(chǎn)量［37-38］。天然裂縫的類型對(duì)儲(chǔ)層改造效果的影響很大。通過(guò)對(duì)J10025井和J174井等典型井巖心系統(tǒng)觀察，將裂縫劃分為層理縫（成巖縫的一種）、構(gòu)造縫（包括直劈縫、高角度縫、低角度縫）、異常高壓縫3種類型［6，39］。據(jù)此裂縫分類方案，本次研究基于巖心觀察描述結(jié)果與電阻率掃描成像測(cè)井資料，對(duì)研究區(qū)27口井頁(yè)巖油“上甜點(diǎn)段”裂縫進(jìn)行識(shí)別，并分別統(tǒng)計(jì)發(fā)育情況。

2.1 類型

2.1.1 層理縫

成巖縫包括層理縫和縫合線，巖心觀察表明研究區(qū)成巖縫較發(fā)育，主要為層理縫（圖4a、b），縫合線少見。層理縫通常沿層理面低角度或水平延伸，多與構(gòu)造縫伴生形成相互切割的網(wǎng)狀裂縫，大大提高了儲(chǔ)層的孔滲性能，并提供了通暢的運(yùn)移通道［18，39］。鏡下觀察發(fā)現(xiàn)，層理縫一般不會(huì)穿過(guò)礦物顆粒，裂縫寬度0.1～5μm，常呈楔形，裂縫長(zhǎng)度0.1～10 mm，地層條件下多數(shù)裂縫呈閉合狀態(tài)。早期裂縫形成時(shí)若被烴類充注，則裂縫成為有效的儲(chǔ)集空間，得以保存；若沒有被充填，則會(huì)成為地層水的主要運(yùn)移通道，在一定的溫壓條件下，經(jīng)歷長(zhǎng)時(shí)間水巖作用，大量成巖礦物會(huì)發(fā)生過(guò)飽和沉淀，如泥質(zhì)、鐵質(zhì)、石英、長(zhǎng)石、方解石等礦物，這些沉淀礦物堵塞了巖層內(nèi)流體的滲流空間，使得裂縫的有效性降低。蘆草溝組巖心、測(cè)井和試油資料表明，層理縫發(fā)育位置與含油性層具有良好的對(duì)應(yīng)關(guān)系，這與層理縫的開啟性及烴類充注有關(guān)。

圖4 吉木薩爾凹陷蘆草溝組頁(yè)巖裂縫Fig.4 Shale fractures in Lucaogou Formation，Jimsar sag

根據(jù)開啟性及充填物不同，層理縫在成像測(cè)井圖像上表現(xiàn)為黑色或白色線條［40］。J10025井3 756.3～3 756.7 m成像測(cè)井圖像顯示出7條未充填層理縫，鉆井液侵入導(dǎo)致低電阻響應(yīng)，成像測(cè)井圖像相應(yīng)為黑色條帶（圖5），裂縫產(chǎn)狀雖與層理一致，但層理縫的線條寬度不一，這也是與層理的典型區(qū)別。反之，當(dāng)層理縫被云質(zhì)脈體充填，導(dǎo)致電阻率增加，成像測(cè)井圖像顯示為亮白色條帶。

圖5 吉木薩爾凹陷J10025井層理縫巖心、電阻率成像測(cè)井圖像Fig.5 Core photos and FMI images of bedding fracture from Well J10025，Jimsar sag

2.1.2 構(gòu)造縫

構(gòu)造縫的形成主要受構(gòu)造運(yùn)動(dòng)控制，發(fā)育位置與構(gòu)造應(yīng)力分布相關(guān)［18，41］。野外露頭觀察顯示，構(gòu)造縫主要為剪切縫和擴(kuò)張縫。擴(kuò)張縫的產(chǎn)狀多變，延伸較短，裂縫面粗糙不平；剪切縫最常見，呈X狀，產(chǎn)狀穩(wěn)定，延伸較遠(yuǎn)，裂縫面平直且光滑，巖心上常有擦痕（圖4c）。巖心觀察結(jié)果表明，蘆草溝組頁(yè)巖未充填構(gòu)造縫占比約為62.3%，裂縫張開度0.1～5 mm。構(gòu)造縫往往為高角度裂縫，裂縫傾角一般大于70°，長(zhǎng)度0.1～20 cm（圖4d）。鑄體薄片上發(fā)現(xiàn)絕大多數(shù)構(gòu)造縫表現(xiàn)為平直、切割層理，寬度0.1～100μm，長(zhǎng)度0.1～10 mm（圖4e～g），70%的裂縫被石英、方解石、泥質(zhì)等充填（圖4h）。

巖心和電阻率成像測(cè)井圖像顯示研究區(qū)構(gòu)造縫以高角度裂縫為主，直劈縫次之，多與層理縫相互切割交叉，形成有效的裂縫網(wǎng)絡(luò)。巖心觀察顯示，J10025井3 787.12～3 787.68 m、3 787.92～3 788.72 m、3 789.63～3 790.08 m、3 790.78～3 791.28 m井段，出筒巖心由于應(yīng)力釋放等原因均被一分為二，且延伸距離較長(zhǎng)（圖6），為高角度或直劈裂縫的特征。成像測(cè)井圖像顯示J10025井3 786.52～3 791.28 m可清晰識(shí)別出4條構(gòu)造縫，裂縫角度均超過(guò)85°（圖6），其中夾多條低角度層理縫。電成像測(cè)井圖像顯示裂縫與巖心具有高度一致性。

圖6 吉木薩爾凹陷J10025井構(gòu)造縫巖心、電阻率成像測(cè)井圖像Fig.6 Core photos and FMI images of structural fracture from Well J10025，Jimsar sag

2.1.3 異常高壓縫

研究區(qū)異常高壓縫主要為泄水縫。裂縫發(fā)育于泥質(zhì)巖中，表現(xiàn)為裂縫脈群，不規(guī)則狀分布，裂縫張開度變化較大，單條裂縫寬度0.2～10 mm，裂縫延伸長(zhǎng)度為數(shù)毫米至數(shù)厘米。通常被方解石、白云石等礦物充填，極大削弱了裂縫的滲流能力，致使含油性差，甚至不含油（圖4i），在本區(qū)對(duì)頁(yè)巖油產(chǎn)量基本無(wú)貢獻(xiàn)。

2.2 裂縫密度

研究區(qū)蘆草溝組“上甜點(diǎn)段”27口井成像測(cè)井資料解釋裂縫統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明：層理縫密度主要為0.5～1.25條／m（圖7a），構(gòu)造縫密度主要小于0.3條／m（圖7b）。電阻率成像測(cè)井共解釋出裂縫8 299條，其中層理縫為6 564條、占比79.1%，構(gòu)造縫1 735條、占比20.9%，層理縫密度整體高于構(gòu)造縫。

圖7 吉木薩爾凹陷蘆草溝組“上甜點(diǎn)段”裂縫密度分布Fig.7 Distribution of fracture density in shale section of Lucaogou Formation，Jimsar sag

層理縫是蘆草溝組頁(yè)巖儲(chǔ)層發(fā)育最多的裂縫類型，與含油性層具有良好的對(duì)應(yīng)關(guān)系，構(gòu)造縫次之。層理縫的傾角以低角度、水平縫為主，一般不超過(guò)30°，而構(gòu)造縫的傾角則普遍高于60°。頁(yè)巖儲(chǔ)層壓裂改造實(shí)例及大量理論模擬分析表明，頁(yè)巖儲(chǔ)層壓裂改造過(guò)程中，相對(duì)于含油性較好的低角度層理縫而言，中—高角度構(gòu)造縫卻能夠極大程度地?cái)U(kuò)展溝通上下巖層的連通性，形成更加復(fù)雜的立體裂隙網(wǎng)絡(luò)［37-38］，對(duì)儲(chǔ)層滲流能力提升的貢獻(xiàn)遠(yuǎn)超層理縫。

3 裂縫發(fā)育主控因素

前人研究認(rèn)為地應(yīng)力分布、斷層、沉積背景、礦物種類、成巖作用、有機(jī)質(zhì)豐度等影響頁(yè)巖裂縫發(fā)育且相互作用［3，18，20］。不同類型裂縫影響因素不同，如水平構(gòu)造擠壓是構(gòu)造縫的主要原因，層理縫則與成巖作用、生烴排酸溶蝕密切相關(guān)［18，39，42］。本文在前人研究基礎(chǔ)上，將影響因素分為儲(chǔ)層因素和構(gòu)造因素兩大類，即影響頁(yè)巖儲(chǔ)層裂縫發(fā)育的內(nèi)因和外因。

3.1 儲(chǔ)層因素

影響頁(yè)巖儲(chǔ)層裂縫發(fā)育的儲(chǔ)層因素復(fù)雜，包括不同類型礦物含量、有機(jī)碳含量、頁(yè)巖層厚、巖石力學(xué)性質(zhì)、異常高壓、成巖作用（壓實(shí)、壓溶）、風(fēng)化淋蝕作用等因素的影響［39，41-42］，綜合分析多個(gè)盆地研究成果認(rèn)為，脆性礦物含量、有機(jī)碳含量和單頁(yè)巖層厚是影響頁(yè)巖儲(chǔ)層裂縫發(fā)育的重要因素。

3.1.1 脆性礦物

脆性礦物含量高的巖性，如頁(yè)巖層系中的粉砂巖、白云巖或砂巖夾層是裂縫主要發(fā)育段。研究區(qū)J174井蘆草溝組“上甜點(diǎn)段”87個(gè)頁(yè)巖儲(chǔ)層樣品全巖X衍射數(shù)據(jù)顯示：白云石平均含量35.6%，石英平均含量24.3%，長(zhǎng)石（主要是斜長(zhǎng)石，鉀長(zhǎng)石較少）平均含量27.9%，黏土礦物含量較小，平均僅為10.2%，其他礦物（黃鐵礦、菱鐵礦等）含量均低于3.0%。其中石英和白云石具有高彈性模量、低泊松比和低斷裂韌性的特點(diǎn)，是典型的脆性礦物；黏土礦物的力學(xué)參數(shù)與此相反，是典型的塑性礦物；長(zhǎng)石和方解石的脆性中等。衍射數(shù)據(jù)分析可知，白云石、石英及長(zhǎng)石是研究區(qū)主要的脆性礦物，這些脆性礦物含量總和與測(cè)井解釋裂縫密度關(guān)系如圖8，裂縫密度隨著脆性礦物含量的增加呈現(xiàn)明顯增大的趨勢(shì)，表明脆性礦物含量的高低，是影響研究區(qū)頁(yè)巖儲(chǔ)層裂縫發(fā)育程度的重要內(nèi)在因素。

圖8 吉木薩爾凹陷蘆草溝組“上甜點(diǎn)段”脆性礦物含量與裂縫發(fā)育關(guān)系Fig.8 Relationship between brittle mineral content and fracture density in upper dessert section of Lucaogou Formation，Jimsar sag

3.1.2 有機(jī)碳含量

蘆草溝組“上甜點(diǎn)段”沉積相以濱淺湖為主，頁(yè)巖層系中含有大量泥巖，絕大部分泥巖是有效烴源巖，在大致相同的應(yīng)力背景下，有機(jī)質(zhì)豐度會(huì)對(duì)儲(chǔ)層裂縫發(fā)育產(chǎn)生重要影響。研究區(qū)有效烴源巖有機(jī)碳含量0.16%～13.86%。以“上甜點(diǎn)段”4小層為例，有機(jī)碳含量與裂縫密度呈現(xiàn)正相關(guān)（圖9），裂縫密度隨著有機(jī)碳含量的增大而增大，表明有機(jī)碳含量對(duì)頁(yè)巖儲(chǔ)層裂縫發(fā)育有較強(qiáng)的促進(jìn)作用。這是由于生烴過(guò)程中產(chǎn)生較多的有機(jī)酸溶蝕相鄰礦物而產(chǎn)生溶蝕縫，或是生烴增壓而產(chǎn)生的裂縫，或是生烴消耗孔隙水形成收縮縫［14，16］。

圖9 吉木薩爾凹陷蘆草溝組“上甜點(diǎn)段”有機(jī)碳含量與裂縫密度關(guān)系Fig.9 Relationship between organic carbon content and fracture density in upper dessert section of Lucaogou Formation，Jimsar sag

3.1.3 單巖層厚度

頁(yè)巖儲(chǔ)層裂縫通常發(fā)育在脆性成分含量較高的巖層并終止于該層的頂?shù)捉缑妫?4］，使得單巖層厚度成為影響泥頁(yè)巖裂縫發(fā)育的一個(gè)重要因素。研究區(qū)蘆草溝組不同巖性單巖層厚度與裂縫密度（其中構(gòu)造縫多為高角度縫，切穿巖層較多，此處未參與統(tǒng)計(jì)）的關(guān)系表明：中厚層中，泥頁(yè)巖裂縫較粉砂巖、白云巖發(fā)育，薄層中情況相反；整體上，隨著單巖層厚度的增加裂縫密度呈現(xiàn)明顯的降低趨勢(shì)（圖10）。這與前人研究結(jié)果基本一致［18，20］。

圖10 吉木薩爾凹陷蘆草溝組“上甜點(diǎn)段”層理縫密度與不同巖性單巖層厚度的關(guān)系Fig.10 Relationship between bedding fracture density and thickness of single lithologic layer in upper dessert section of Lucaogou Formation，Jimsar sag

3.2 構(gòu)造因素

吉木薩爾凹陷位于盆地中心，距離斷裂發(fā)育帶較遠(yuǎn)，在多次歷史演化時(shí)期表現(xiàn)為整體抬升與沉降，地層基本未發(fā)生變形或大規(guī)模的水平位移，致使研究區(qū)大規(guī)模的構(gòu)造裂縫相對(duì)較少發(fā)育，這與巖心觀察結(jié)果基本一致。但在研究區(qū)斷層附近，構(gòu)造裂縫密度相對(duì)較大。研究表明，當(dāng)構(gòu)造應(yīng)力以擠壓作用為主時(shí)，巖層破裂成縫的概率極大提高，而且裂縫的開啟程度較高，裂縫走向與擠壓應(yīng)力方向基本一致。

4 裂縫發(fā)育程度定量評(píng)價(jià)

4.1 評(píng)價(jià)模型構(gòu)建

4.1.1 層理縫

層理縫發(fā)育主要受儲(chǔ)層因素的影響，各儲(chǔ)層因素之間又相互作用，若同時(shí)考慮多種因素，則難以建立有效實(shí)用的定量評(píng)價(jià)模型。因此，本次研究在系統(tǒng)分析各儲(chǔ)層因素基礎(chǔ)上，綜合考慮各儲(chǔ)層因素的因果制約關(guān)系以及獲取的難易度、準(zhǔn)確度，提出利用測(cè)井解釋的孔隙度（φ）作為儲(chǔ)層因素的表征參數(shù)。理由如下：①各儲(chǔ)層因素的差異本質(zhì)上均與儲(chǔ)層巖性相關(guān)，如脆性礦物含量、巖石力學(xué)性質(zhì)、有機(jī)碳含量等，但這些參數(shù)難以大量準(zhǔn)確獲??；②直接應(yīng)用儲(chǔ)層巖性不能建立定量的評(píng)價(jià)模型；③孔隙度作為重要的儲(chǔ)層參數(shù)之一，其值大小體現(xiàn)了所有儲(chǔ)層因素對(duì)巖石特性的綜合效應(yīng)。測(cè)井解釋的儲(chǔ)層孔隙度數(shù)據(jù)多且較為準(zhǔn)確，并在一定程度上能夠反映巖性的差異。研究表明孔隙度越小，巖石越致密，彈性模量越高，相同地應(yīng)力條件下，當(dāng)其大于巖層起裂壓力時(shí)，裂縫發(fā)育程度越強(qiáng)［43］。本次研究以單巖層為單元計(jì)算，單巖層厚度不小于0.5 m，若小于該厚度，則采取向上合并原則。吉木薩爾凹陷蘆草溝組頁(yè)巖層理縫與所在位置的測(cè)井解釋孔隙度相關(guān)系數(shù)為0.826 3（圖11），其數(shù)學(xué)關(guān)系為：

圖11 吉木薩爾凹陷蘆草溝組“上甜點(diǎn)段”單層巖性體層理縫密度與測(cè)井解釋孔隙度關(guān)系Fig.11 Relationships between bedding fracture density and logging interpretation porosity of single lithologic body in upper dessert section of Lucaogou Formation，Jimsar sag

式（1）中：Db為層理縫線密度，條／m；φ為測(cè)井解釋孔隙度，%。

在吉木薩爾凹陷蘆草溝組頁(yè)巖層理縫發(fā)育程度評(píng)價(jià)模型基礎(chǔ)上，充分利用聲波曲線、密度曲線以及反演波阻抗數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)了由井點(diǎn)到平面的預(yù)測(cè)，獲得研究區(qū)頁(yè)巖層理縫密度平面分布圖（圖12）。與研究區(qū)儲(chǔ)層巖性的平面分布對(duì)比［14，20］，層理縫密度分布整體上受儲(chǔ)層巖性的制約，如研究區(qū)西南、西北部及東部J27井區(qū)云質(zhì)粉砂巖的層理縫密度較高，與前人研究成果有較高一致性［39，42-44］，這驗(yàn)證了本預(yù)測(cè)方法模型的合理性。

圖12 研究區(qū)蘆草溝組“上甜點(diǎn)段”層理縫密度平面分布Fig.12 Planar distribution of bedding fracture density in upper dessert dection of Lucaogou Formation in study area

4.1.2 構(gòu)造縫

構(gòu)造裂縫發(fā)育程度評(píng)價(jià)，不僅要考慮構(gòu)造應(yīng)力變化，也要考慮巖性分布。與層理縫評(píng)價(jià)相比，構(gòu)造縫評(píng)價(jià)側(cè)重于平面分布，單井點(diǎn)獲取的巖性雖然準(zhǔn)確，但井間巖性因素難以直接表征。利用巖石彈性參數(shù)可以預(yù)測(cè)巖性，三維地震資料為巖石彈性參數(shù)的獲取提供了資料保障［24-28］。因此，本次研究選擇巖石彈性參數(shù)作為構(gòu)造縫發(fā)育程度評(píng)價(jià)中巖性因素的表征參數(shù)。

利用三維地震資料，定量評(píng)價(jià)頁(yè)巖構(gòu)造縫發(fā)育程度的具體步驟：

1）利用螞蟻體屬性，精細(xì)刻畫出蘆草溝組“上甜點(diǎn)段”中的斷層和微斷層（圖13）。

圖13 研究區(qū)蘆草溝組“上甜點(diǎn)段”地震解釋螞蟻體Fig.13 Seismic interpretation of ant body in upper dessert section of Lucaogou Formation in study area

2）利用27口鉆井的測(cè)井解釋構(gòu)造縫密度、儲(chǔ)層巖性對(duì)應(yīng)的巖石力學(xué)參數(shù)［45］及井點(diǎn)位置與斷裂的距離，采用多元非線性回歸方法，確定出構(gòu)造裂縫發(fā)育程度的評(píng)價(jià)模型，實(shí)現(xiàn)井點(diǎn)位置裂縫發(fā)育程度的定量評(píng)價(jià)，其數(shù)學(xué)表達(dá)式為：

式（2）中：Ds為構(gòu)造縫密度，條／m；Lf為井點(diǎn)至斷層的垂直距離，m；E為楊氏模量，MPa；p為抗壓強(qiáng)度，MPa；a、b、c為對(duì)應(yīng)參數(shù)的系數(shù)；d為數(shù)學(xué)調(diào)整值。利用SPSS數(shù)值軟件多元非線性擬合，得出式（2）中的各系數(shù)分別為：a=-0.002 32、b=-0.354、c=0.149 7、d=-15.72（表1）。

表1 構(gòu)造裂縫評(píng)價(jià)模型多元線性回歸分析結(jié)果Table 1 Results of multiple linear regression analysis of structural fracture evaluation model

3）提取地震數(shù)據(jù)中與裂縫發(fā)育相關(guān)的幾種地震屬性體，包括傾角、構(gòu)造曲率、相干、結(jié)構(gòu)張量、均方根振幅、弧長(zhǎng)、瞬時(shí)頻率，并采用面元距離加權(quán)平均法，計(jì)算出井點(diǎn)位置的上述地震屬性，然后通過(guò)Kendall指示法［46-47］，計(jì)算井點(diǎn)各地震屬性有效數(shù)（表2）。有效數(shù)是指地震屬性相對(duì)于測(cè)井特征（單層砂體的平均儲(chǔ)層參數(shù)，如泥質(zhì)含量、孔隙度、滲透率等）的有效性，有效數(shù)大，表明地震屬性與測(cè)井特征之間可能存在比較明確的關(guān)系；有效數(shù)小，說(shuō)明兩者之間存在比較復(fù)雜的關(guān)系。

表2 井點(diǎn)地震屬性有效數(shù)及權(quán)重系數(shù)Table 2 Validity and weight coefficient of seismic attributes in well point

4）為了降低單一地震屬性評(píng)價(jià)裂縫發(fā)育程度的多解性，利用有效數(shù)大于0.6的地震屬性（傾角、構(gòu)造曲率、相干、結(jié)構(gòu)張量、弧長(zhǎng)），采用加權(quán)平均方法獲得融合屬性。其中各地震屬性的權(quán)重系數(shù)通過(guò)各自有效數(shù)確定（表1），其中權(quán)重系數(shù)的數(shù)學(xué)計(jì)算公式為：

式（3）中：Wi為第i中地震屬性的權(quán)重系數(shù)，無(wú)量綱；ySLi為第i中地震屬性的有效數(shù)，無(wú)量綱；i為地震屬性的個(gè)數(shù)（1，2，3，…，N），無(wú)量綱。

5）依據(jù)Strata和Land Mark軟件擬合融合屬性與井點(diǎn)位置的裂縫發(fā)育程度的數(shù)學(xué)關(guān)系，將地震屬性轉(zhuǎn)換為構(gòu)造裂縫發(fā)育程度定量評(píng)價(jià)圖（圖14）。

圖14 研究區(qū)蘆草溝組“上甜點(diǎn)段”構(gòu)造縫密度分布Fig.14 Tectonic fracture density distribution in upper dessert section of Lucaogou Formation in study area

4.2 模型有效性分析與討論

4.2.1 層理縫評(píng)價(jià)模型分析

為了驗(yàn)證層理縫評(píng)價(jià)預(yù)測(cè)模型的準(zhǔn)確性，利用式（1）模型預(yù)測(cè)未參與建模的22處頁(yè)巖儲(chǔ)層的裂縫密度，將層理縫密度預(yù)測(cè)結(jié)果與測(cè)井解釋統(tǒng)計(jì)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，平均相對(duì)誤差27%（表2）。因此，對(duì)于吉木薩爾凹陷蘆草溝組頁(yè)巖儲(chǔ)層，基于儲(chǔ)層孔隙度參數(shù)建立的層理縫發(fā)育程度預(yù)測(cè)方法是比較可靠的。

4.2.2 構(gòu)造縫評(píng)價(jià)模型分析

根據(jù)構(gòu)造裂縫發(fā)育程度的評(píng)價(jià)模型及技術(shù)流程，預(yù)測(cè)出吉木薩爾凹陷蘆草溝組“上甜點(diǎn)段”構(gòu)造裂縫密度的分布（圖14）。與前人研究結(jié)果相比［20，42］，本文結(jié)果展示出整體一致、局部刻畫精細(xì)的顯著優(yōu)勢(shì)。以研究區(qū)蘆草溝組“上甜點(diǎn)段”為例評(píng)價(jià)該模型的有效性，當(dāng)構(gòu)造縫密度大于0.09條／m時(shí)，構(gòu)造縫預(yù)測(cè)結(jié)果與測(cè)井解釋統(tǒng)計(jì)結(jié)果具有良好的線性相關(guān)性，相關(guān)系數(shù)達(dá)0.802 6；但當(dāng)構(gòu)造縫密度小于0.09條／m時(shí)，二者偏差較大，如圖15中藍(lán)色數(shù)據(jù)點(diǎn)。構(gòu)造縫預(yù)測(cè)模型的整體應(yīng)用效果較好，當(dāng)構(gòu)造縫密度較小時(shí)，還需要進(jìn)一步深化研究，以期獲得更佳的預(yù)測(cè)效果。

圖15 研究區(qū)蘆草溝組“上甜點(diǎn)段”構(gòu)造縫預(yù)測(cè)結(jié)果與測(cè)井解釋統(tǒng)計(jì)結(jié)果對(duì)比Fig.15 Comparison between the prediction results of structural fractures and the statistical results of logging interpretation in upper dessert section of Lucaogou Formation in study area

表3 研究區(qū)蘆草溝組“上甜點(diǎn)段”層理縫預(yù)測(cè)結(jié)果與測(cè)井解釋統(tǒng)計(jì)結(jié)果對(duì)比Table 3 Comparison between the prediction results of bedding fractures and the statistical results of logging interpretation in upper dessert section of Lucaogou Formation in study area

5 結(jié)論

1）吉木薩爾凹陷蘆草溝組頁(yè)巖儲(chǔ)層層理縫最發(fā)育，構(gòu)造縫其次，異常高壓縫較少。層理縫沿層理面低角度或水平延伸，構(gòu)造縫以高角度縫為主，與層理縫相互切割交叉，形成有效的裂縫網(wǎng)絡(luò)。層理縫發(fā)育程度高于構(gòu)造縫。異常高壓縫主要為泄水縫，常被方解石、白云石填充，含油性差，對(duì)產(chǎn)量無(wú)貢獻(xiàn)。不同類型裂縫往往伴生發(fā)育，空間上相互切割交叉，形成了復(fù)雜的裂縫網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。

2）吉木薩爾凹陷蘆草溝組頁(yè)巖儲(chǔ)層層理縫發(fā)育程度主要受巖性、有機(jī)碳含量、單巖層厚度因素控制，發(fā)育程度隨脆性礦物含量、有機(jī)碳含量的增大而呈明顯的增強(qiáng)趨勢(shì)，但隨單巖層厚度的增大而減弱。除此之外，構(gòu)造縫發(fā)育程度還受斷層發(fā)育及構(gòu)造位置因素的影響。

3）以儲(chǔ)層孔隙度為主要評(píng)價(jià)參數(shù)，構(gòu)建層理縫發(fā)育評(píng)價(jià)模型，預(yù)測(cè)結(jié)果比較可靠。利用至斷層的距離和巖石彈性參數(shù)，構(gòu)建構(gòu)造縫發(fā)育程度預(yù)測(cè)模型，當(dāng)構(gòu)造縫密度大于0.09條／m時(shí)，方法模型的應(yīng)用效果良好。