腰英臺地區青山口組裂縫期次及對滲流的影響

范存輝，王時林，袁云峰，潘蕾穎，羅惠芬

(1.成都理工大學，四川 成都 610059;2.西南石油大學，四川 成都 610500;3.中油冀東油田分公司，河北 唐山 063000;4.中油新疆油田分公司，新疆 克拉瑪依 834000)

引 言

腰英臺地區是松遼盆地南部的大型含油氣區，油氣資源潛力巨大，具有良好的油氣勘探前景。目前已有的研究成果表明，青山口組是松遼盆地南部典型的低孔、特低滲砂巖儲層，具有儲層致密、非均質性強、天然裂縫發育等特點。裂縫對油氣運移、聚集成藏起到至關重要的控制和調節作用，裂縫系統控制了天然氣的富集和高產[1]。因此，開展該區青山口組儲層裂縫發育特征及期次研究，對指導油氣勘探與開發意義重大。松南地區的構造演化主要經歷了斷陷期、拗陷期和構造反轉期3個階段，其中嫩江組末期構造運動和古近紀的構造運動是對該區影響程度最大的2次構造運動[2]。對于該區裂縫的研究，前人利用常規測井與實際資料的匹配，進行了系統的測井解釋。但對于裂縫的發育期次及主控因素等方面尚未深入研究。利用研究區相似露頭區裂縫調查、巖心觀測、測井解釋以及實驗測試等資料，對裂縫發育特征、形成期次等進行了研究。

1 基本地質特征

腰英臺地區位于松南長嶺凹陷東北部，構造上處于大情字井—老腰英臺低幅隆起帶與東部斜坡帶結合部位(圖1)。嫩江組末期構造運動使該區淺層低幅度構造群具雛形，古近紀的構造運動使全區構造反轉并最后定型[3]。 青山口組地層埋深為1 900～2 300 m，走向延伸方位近南北向，傾向西，地層傾角較緩(4～8°)，總體表現為一由西向東逐步升高的斜坡，區內斷層較發育，斷層展布方向大都為北北西向，且以反向正斷層為主，斷距為20～50 m。該區青山口組沉積環境主要為三角洲前緣沉積，砂體厚度為100 m左右[4]，儲層具有明顯的裂縫-孔隙型儲層特征，因此系統地開展該區儲層裂縫的研究，對該區氣藏高效開發具有重要意義[5]。

2 裂縫發育特征

2.1 裂縫類型

根據巖心觀測和露頭區的裂縫調查，該區青山口組裂縫主要包括構造裂縫和成巖縫2種基本類型。構造縫是主要裂縫類型。構造縫主要以高角度縫和直立縫為主(傾角大于等于75°)，廣泛分布于各種巖性中，縫面光滑平直，常貫穿巖心，產狀穩定(圖2)。成巖縫主要發育在巖性界面上，通常順層面發育，產狀不穩定，且多被泥質、炭質充填(圖3)。

圖2 直立縫(DB18-2-5井，2228.76m)

圖3 成巖縫(炭質充填)(DB13井，2255.20m)

2.2 裂縫發育特征

根據成像測井、古地磁定向及相似露頭研究，青山口組儲層裂縫發育的方位為 NNE(35°±10°)、近 EW(285°±15°)、NNW(340°±15°)、NEE(65°±10°)，其中 NNE(35°±10°)、近 EW(285°±15°)向裂縫最為發育，其次是 NNW(340°±15°)、NEE(65°±10°)，其他方位裂縫發育程度相對差。巖心觀測、測井解析及薄片鑒定結果表明，裂縫充填物類型主要包括方解石、泥質和炭質，充填程度中等，未充填縫和半充填縫占55%左右;裂縫寬度主要集中為0.1～1.0 mm，閉合程度較高;根據野外裂縫調查及裂縫間距的空間幾何關系修正結果統計，該區裂縫巖心的平均線密度為0.35條/m，間距范圍為0.7～1.6 m，在平面上的延伸長度為2.0～9.0 m，這些裂縫體系有效地控制了腰英臺油田青山口組儲層的發育與分布。

3 裂縫發育期次

3.1 裂縫充填序列與相互切割關系

根據巖心、薄片和露頭區裂縫充填物的切割關系分析，該區主要發育方解石切割方解石、方解石切割泥質或炭質等現象。根據以上分析，結合區域構造演化史，劃分出3次裂縫充填事件[6-10]:第1期充填物是炭質或泥質充填，主要充填于成巖縫中，為成巖階段的產物;第2期主要為方解石充填，在構造裂縫中較為發育，多為全充填或半充填;第3期主要為方解石充填在構造裂縫中，多為未充填或半充填，少量縫見瀝青及油氣侵染現象。

3.2 Kaise實驗測試研究裂縫發育期次

Kaise實驗測試技術廣泛應用于斷裂演化歷史、裂縫分期與配套、確定裂縫形成時的應力場強度等方面[11-12]。研究區青山口組14個樣品的Kaise效應試驗表明，儲層巖石在地質歷史時期中經歷了2次微破裂事件。其中，第1期裂縫發育期相當于凱瑟效應點2，為嫩江組沉積末期構造運動的產物，古構造應力值為45.9 MPa;第2期裂縫發育期相當于凱瑟爾效應點1，為明水組沉積末期構造反轉運動的產物，古構造應力值為52.3 MPa。

3.3 裂縫充填物包裹體分析

依據裂縫中提取的充填物包裹體測定結果，可得到充填物形成時的古溫度，確定裂縫的形成期次及礦物充填期次。依據腰英臺油田青山口組裂縫充填物中的10個樣品27個測點測試結果(表1)，結合不同期次裂縫充填物溫度分布及其形態特征，可以劃分出2個充填期次，第1期包裹體均一溫度為70～80℃，第2期包裹體均一溫度為 90～100℃，據此判斷至少存在2期構造裂縫。

表1 腰英臺油田青山口組裂縫充填物樣品包裹體測定成果

3.4 裂縫充填物穩定同位素分析

15個裂縫充填物樣品同位素測定結果表明(圖4)，青山口組方解石充填的裂縫至少存在2期構造破裂:第1期碳同位素 (δ13C)相對較輕，為-8.02‰～-3.23‰，氧同位素(δ18O)也較輕，分布范圍為-20.0‰～-14.7‰;第2期碳同位素(δ13C)相對較重，為 -1.92‰ ～ -2.22‰，氧同位素(δ18O)變化較大，分布范圍為 -20.5‰ ～-11.8‰。

圖4 裂縫中碳酸鹽自生礦物的碳、氧穩定同位素分布

根據以上分析，結合腰英臺地區構造演化特征，認為該區青山口組儲層裂縫分3期形成:第1期為成巖過程中形成的近水平成巖裂縫，多充填泥質或炭質，主要是在成巖過程中形成的;第2期裂縫為構造裂縫，主要是在嫩江組沉積末期構造運動作用下形成，裂縫中方解石充填較為常見，充填物包裹體均一溫度為70～80℃，碳同位素(δ13C)和氧同位素(δ18O)分布范圍分別為 -8.02‰ ～-3.23‰和 -20.0‰ ～-14.7‰，古構造應力值為45.9 MPa;第3期裂縫也為構造裂縫，主要是在明水組沉積末期的構造反轉運動作用下形成，該時期形成的少量裂縫中見充填方解石，但整體充填程度明顯較前2期弱，充填物包裹體均一溫度為90～100℃，碳同位素 (δ13C)和氧同位素 (δ18O)分布范圍分別為 -1.92‰ ～-2.22‰和 -20.50‰～-11.80‰，古構造應力值為 52.3 MPa。

4 裂縫對儲層滲流的影響

裂縫在低孔、低滲儲層中對儲層物性改善與油氣富集有重要影響[13]。該區裂縫多為高角度縫及直立縫，裂縫的平均間距為90 cm，遠遠大于油井的直徑，所以在鉆井過程中通常采用定向鉆井，以提高鉆井遇縫率，獲得較高的產能。

青山口組裂縫組系較多，其發育情況與巖性、構造及巖層厚度密切相關，裂縫組系之間有效性差別較大，其對油氣運移和滲流的有效程度與充填程度和現今應力場方向有關[14]。該區裂縫充填程度中等，對于充填方解石的半充填縫和充填縫，采用酸化壓裂措施提高其連通性能;該區現今主應力方位為近EW向(75～90°)，與現今主應力方位近于平行的近EW(285°±15°)向裂縫在地下的開啟程度最高，該組裂縫的滲透率最大，其實際滲透率為460×10-3μm2，其次是與現今主應力方位呈銳夾角的 NEE(65°±10°)向裂縫，滲透率為210×10-3μm2，NNE(35°±10°)向和 NNW(340°±15°)向開度裂縫和滲透率最小，滲透率為40×10-3～65×10-3μm2。因此，開發中以近 EW(285°±15°)向裂縫中流體的滲流速度最快，NEE(65°±10°)向裂縫的滲流速度其次，NNE(35°±10°)向和 NNW 向(340°±15°)裂縫的滲流速度最慢。由于各個方位裂縫的滲透率存在各向異性，因此在開發階段布置井網時，要充分考慮不同方位裂縫的滲流特征，尤其是近 EW(285°±15°)向、NEE(65°±10°)向裂縫的滲流特征。同時隨著油田開發的進行，各個方位裂縫的滲流特征會發生不同的變化。近EW(285°±15°)向裂縫由于其與現代地應力一致，初期滲透率最大，開發過程中流體壓力和裂縫開度下降也快，其對儲層的影響作用會逐漸減弱;另外幾個方位的裂縫其流體壓力和裂縫開啟度下降較為緩慢，隨著開發的進行，NNW(340°±15°)、NEE(65°±10°)和 NNE(35°±10°)方向的動態反應會越來越明顯，此時要及時進行相應的井網調整。

5 結論

(1)腰英臺油田青山口組儲層裂縫較為發育，主要以高角度及直立構造剪切縫為主，該區裂縫具有寬度小(閉合)、間距大、密度小的特征，這些裂縫相互交織在一起，構成良好的裂縫網絡系統，有利于油氣的富集和高產。

(2)腰英臺油田青山口組儲層裂縫形成期次共3期，第1期為形成成巖期，多充填泥質或炭質;第2期裂縫為構造裂縫，形成于嫩江組沉積末期構造運動;第3期裂縫也為構造裂縫，形成于明水組沉積末期的構造反轉運動。

(3)研究區內裂縫組系較多，不同組系、不同方向裂縫的滲流作用在地下各不相同。與現今最大主應力方位一致的近EW向裂縫在地下開啟程度最高，滲透率最大，在布置開發井網時，要充分考慮近EW(285°±15°)向裂縫的滲流作用;而在油氣田開發的不同階段，不同組系裂縫滲透性的動態變化情況各不相同，要及時進行與之相適應的井網調整。

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