張東地區白云巖裂縫發育特征及分布規律研究

周連敏

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張東地區白云巖裂縫發育特征及分布規律研究

周連敏

（中國石油大港油田分公司勘探開發研究院，天津 300280）

大港油田張東地區沙一下段發育一套白云巖、泥灰巖和油頁巖互層沉積，裂縫相對發育。目前，該區已進入開發方案實施準備階段，需要落實裂縫發育特征及分布規律。根據鉆井資料，明確了白云巖儲層的宏觀展布規律，再利用巖心資料分析、陰極發光及鑄體薄片等技術手段分析了白云巖的孔隙類型和裂縫發育形態，最后利用疊前地震各向異性和應力場模擬兩種技術手段，預測了裂縫分布規律。裂縫分布預測結果與試油結果吻合程度很高，證實了研究成果的可靠性。

張東地區；白云巖；裂縫形態；裂縫分布

1 地質概況

張東地區位于大港油田南部埕北斷坡區，北鄰歧口凹陷，南為趙北斷層，北為張東-海四井斷層，西為張北斷層。張東地區主要發育沙一下段、沙二段、沙三段三套含油層系，其中沙一下段屬封閉-半封閉湖灣相沉積，巖性主要為泥晶灰質白云巖，見巖石微裂縫和大的溶孔。

通過鉆井資料統計，研究區沙一下段含有白云巖區域主要分布在中部。張海7井是白云巖發育的最東端，向西逐漸加厚，且在縱向上、橫向上非均質性較強。張東-海四井斷層以北地區，即張海5井北端已無白云巖發育，以泥巖發育為主，而研究區西段地區只有少量白云巖作為夾層發育。顯然，沙一下段白云巖層作為油氣儲集層，在研究區內又普遍發育，因此研究區沙一下段白云巖地層可以作為勘探開發的重點，有必要對其發育特征及分布規律進行更加深入的研究。

在沙一下段開發過程中，白云巖儲層的特殊性增加了開發難度。本文以巖心、測井、地震等資料為基礎，總結了研究區白云巖的宏觀展布規律，分析了白云巖的巖石特征及裂縫發育類型[1-5]。同時還利用疊前地震各向異性分析技術及應力場模擬技術，總結了裂縫分布的規律，預測了有利儲層分布。

2 裂縫發育特征

2.1 巖心裂縫觀察

巖心觀測是最直觀、最可靠的裂縫識別方法之一，通過巖心觀測，可以測量出裂縫的分布狀態、幾何特征、充填特征，初步得出裂縫的力學性質、形成機理及期次的基本認識。巖心分析結果顯示（圖1），裂縫形態主要分為八類，其中混合型裂縫最為發育，這些形態各異的裂縫在巖心中構成裂縫網絡系統，在外部因素作用下，無疑對增大流體的儲滲作用具有重要意義。

2.2 微觀特征分析

陰極發光分析顯示[6]，沙一下段白云巖的孔隙類型較為單調，可分為兩種孔隙類型：一種是少量的方解石針狀溶蝕孔，僅在個別樣品中見到；另一種為微裂縫，這類孔隙類型在樣品中大量存在（圖2）。薄片觀察到所見微裂隙縫寬0.06~3.00 mm，縫長2~30 mm，內多被有機質、泥質、石英、方解石、白云石及黃鐵礦等充填或半充填；裂縫的產狀具有多樣性和不規則性，亦有縫互相交叉成網絡狀，部分裂縫的邊緣有輕微溶蝕現象存在。

通過陰極發光、裂縫分析及鑄體薄片等技術綜合研究認為，巖心及微觀照相所觀察到的縫隙呈張開性并被充填物充填，表明斷裂系統與儲集層中發育的縫隙是同一期應力場作用下產生的不同次序的產物。

圖2 張2703井沙一下段白云巖裂縫陰極發光特征

3 裂縫分布規律預測

3.1 地震各向異性預測裂縫分布

研究表明，裂縫的方向、密度和所含流體變化會對縱、橫波速度產生很大影響并產生較強的地震各向異性[7-11]。研究區沙河街組斷裂系統是在早第三紀漸新世時受深部上拱作用造成水平拉伸形成的，與儲集層中的裂縫是同期產物，地層拉張運動在一定程度上控制并影響著裂縫發育程度和裂縫內流體的分布，而這些因素又在某種程度上影響著地震各向異性特征。利用疊前地震資料來研究裂縫，特別是通過地震屬性（振幅、頻率、衰減梯度等）隨方位角變化的特征來分析裂縫的方位和發育程度，分析裂縫發育規律的方法是可行的。

在研究區沙一段裂縫分析過程中，主要依據速度隨方位角的變化來確定裂縫的走向和裂縫密度，選取了5個方位角的地震數據體：30°，85°，130°，144°和165°。對地震處理得到的方位角數據進行標定，并消除子波的影響。對標定的不同方位角振幅數據體分別進行反演，得到不同方位角的相對波阻抗數據體，在目的層進行波阻抗隨方位角的變化分析，得到波阻抗的方位角橢圓在空間的變化，計算得到了研究區的沙一下白云巖儲層的裂縫走向和裂縫密度數據體。

從沙一下2小層儲層裂縫走向平面圖（圖3）和相對裂縫密度平面圖（圖4）分析，預測裂縫走向整體上為北東、北西兩組方向，這與研究區發育北東、北西兩組方向斷層相一致，整體上沿張東-海四井斷層上升盤白云巖儲層裂縫最發育，趙北斷層下降盤為裂縫次發育區。

研究區沙一下段試油成果表分析顯示，試油產量與儲層相對裂縫密度平面分布是一致的，張東-海四井斷層上升盤各井產液量均較高，證實了利用疊前地震各向異性預測裂縫分布的合理性。

圖3 沙一下2小層裂縫走向

圖4 沙一下2小層裂縫相對密度

3.2 應力場模擬預測裂縫分布

依據前面研究成果，研究區沙一段斷裂與儲集層中發育的縫隙是同一期應力場作用下產生的，裂縫是巖石在應力作用下發生脆性破裂而形成的。利用地層的幾何信息（構造面）、巖性信息（速度、密度）反演出地層的應力場，包括地層面的曲率張量，變形張量和應力場張量，可以進一步判斷裂縫方向及發育程度[12-14]。

從沙一下段應力場模擬結果（圖5）上分析，整體上沿張東-海四井斷層上升盤從張參1-張海501-張海7井白云巖儲層應力場主應力和主曲率均最大，裂縫最為發育，可以作為有利儲層發育的目標區。張29x1井斷鼻儲層應力場主應力和主曲率次之，利用應力場模擬預測裂縫分布結果與疊前地震各向異性預測裂縫分布結果基本一致，即靠近主斷層發育區域裂縫相對發育，研究區中部裂縫相對不發育，與沙一下試油結果一致。

圖5 張東地區沙一下段應力場模擬結果（a.主應力，b.主曲率）

4 結論

（1）通過對研究區白云巖裂縫發育特征研究認為，沙一下段白云巖作為油氣儲集層在研究區內普遍發育。通過陰極發光、巖心觀察、鑒定薄片等手段分析表明，白云巖儲層普遍發育各種形態的裂縫，裂縫呈張開性并被充填物充填，斷裂系統與儲集層中發育的縫隙是同一期應力場作用下產生的不同次序的產物。

（2）疊前地震各向異性和應力場模擬預測結果顯示，沙一下白云巖裂縫比較發育，整體上沿張東-海四井斷層上升盤白云巖儲層裂縫最發育，張2703-張29x1和張27x1為裂縫次發育區，這些區域可以作為今后開發的重點區域；試油結果與本次裂縫分布預測成果吻合度很高，證明了裂縫分布預測結果的合理性。

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編輯：趙川喜

1673–8217（2017）05–0022–05

TE122

A

2017–04–26

周連敏，碩士，工程師，1982年生，2010年畢業于中國石油大學（北京）地質工程專業，現從事開發地質方面的研究工作。

中國石油天然氣股份有限公司重大科技專項“大港油區大油氣田勘探開發關鍵技術研究”（編號： 2012E-06）。