定北地區斷裂系統對氣水分布的控制作用＊

張威，盧濤

定北地區斷裂系統對氣水分布的控制作用＊

張威1，盧濤2

（1.中石化華北油氣分公司勘探開發研究院，河南 鄭州 450000；2.成都理工大學 能源學院，四川 成都 610059）

針對定北地區斷層及相關裂縫的發育特征、成因及分布，依據三維地震、巖心及鏡下微觀裂縫開展斷裂系統的觀察與描述，結合工區內不同層位的試氣資料及氣水的分布特征，明確斷裂系統對氣水分布的控制作用。研究表明，定北地區不同層位均發育不同程度的構造裂縫，以高角度張性裂縫為主，是定北地區致密砂巖油氣運移的主要通道，對淺層氣藏的形成有重要的作用。斷裂系統對本區氣水分布的控制作用明顯，斷裂系統對研究區氣水分布有重要的調節作用。

定北地區；斷裂；氣水分布；控制作用

鄂爾多斯盆地作為中國第二大含油氣盆地，油氣資源豐富。自從鄂爾多斯盆地北部取得天然氣勘探突破以來，勘探的重點開始轉向上古生界地層，并相繼發現了蘇里格、大牛地、榆林、子洲等致密砂巖氣藏[1]。然而，近年來勘探的成果表明，鄂爾多斯中西部上古生界地層出水嚴重、氣水關系較為復雜。針對致密砂巖氣藏氣水關系的研究，不同學者已經做過大量工作，認為致密砂巖儲層氣水分布主要受控于沉積微相、烴源巖、構造、儲層物性、裂縫等因素[2]。研究認為天然氣主要的疏導體系為砂體和裂縫，然而該區上古生界儲層表現為致密特征，且致密化的成巖作用時間早于大量生排氣高峰，儲層非均質性強[3]。本區斷層和裂縫較為發育，可以作為油氣運移的優勢通道，油氣往往優先通過斷裂系統運移成藏。因此筆者認為，研究區復雜的氣水分布特征與斷裂系統有著密切的關系。

1 研究區概況

定北區塊位于鄂爾多斯盆地中西部，構造上位于鄂爾多斯盆地天環向斜與伊陜斜坡交界部位，總面積888.426 km2，現今構造形態整體顯示為北東高、西南低的傾斜緩坡[4]。研究區太1段為海岸平原沉積，煤系地層發育，分布穩定，太2段為沉積期，工區西部以三角洲平原沉積為主，發育厚層砂體，東區發育混積陸棚，以泥灰巖沉積為主；山西組形成于海陸過渡向沉積環境，山1段為三角洲前緣沉積為主，山2段為三角洲平原沉積；石盒子組沉積期，研究區以辮狀河沉積為主，盒1底部砂體廣泛發育，向上逐漸過渡為曲流河沉積。研究區上古生界儲層成巖作用復雜，壓實、膠結作用強，以次生溶蝕孔隙為主，孔隙度大多小于10%，滲透率小于1×10-3μm2，為典型致密砂巖。

2 斷裂發育特征

2.1 斷裂宏觀特征

研究區構造幅度相對較為平緩，從三維地震剖面可觀察到同相軸的扭曲現象，斷點較清晰，為高角度的逆斷層，最大斷距約80 m。通過井震結合對比發現，研究區太原組、下石盒子組均有斷開。

同時巖心觀察結果也表明，研究區上古生界砂巖發育不同程度的裂縫，裂縫產狀以垂直裂縫和高角度裂縫為主，裂縫延伸長，部分井段可達到2 m，開啟程度良好。從裂縫成因來看，本區裂縫以構造裂縫為主。其中構造張性裂縫較為常見，縫面粗糙，富含黑色泥質，常呈組系發育；其次為構造剪切縫，縫面光滑，見擦痕，呈階梯狀或鋸齒狀，并派生小的水平裂縫，顯示出巖石受到擠壓扭動的構造應力場作用。研究區斷層主要呈北東—南西走向，局部區域裂縫相對較為發育。定北地區斷裂發育平面如圖1所示。

圖1 定北地區斷裂發育平面圖

2.2 顯微裂縫特征

根據薄片裂縫顯微觀察，研究區發育不同類型的構造裂縫主要為后期構造運動的產物，包括：①張性縫。裂縫以粒緣縫、切?？p為主要特征，裂縫通常切穿巖石顆粒。②剪切縫，主要與壓扭作用相關。非構造裂縫表現為因雜基內成分脫水而形成，工區內火山物質含量較高的區域較為發育。

2.3 裂縫發育規模及控制因素

為了更好地揭示研究區裂縫的發育情況，通過對研究區不同井位、不同層位的巖心裂縫發育密度分析和統計，結果表明，研究砂巖層段均發育不同程度的裂縫。通過野外露頭、巖心、常規測井資料，開展井剖面天然裂縫的識別。在數據的處理上，利用單一變量法分別對比工區內斷層和裂縫的力學性質，統計裂縫發育密度與相鄰斷層距離的關系、不同巖性中裂縫的發育情況、裂縫發育密度與砂地比的關系，結果表明，天然裂縫的發育程度主要受斷層和巖性的控制，平面上看，離斷層越近，砂地比值越高，裂縫發育密度越高[5]。

3 斷裂系統對氣水分布的控制作用

3.1 氣水分布特征

綜合分析研究區28口探井和16口水平井已有的試氣、生產動態資料結果，參照相鄰井區氣層、水層工業標準，通過開展研究區不同井位流體識別，并借鑒蘇里格區氣水層劃分標準，將研究區儲集層劃分為氣層、氣水層、含氣水層及水層[2]。通過分析工區生產測試資料并繪制單井動態曲線，研究區產液曲線多表現為下降平穩型，前期產水量較大，水平井產水尤為突出，后期逐漸過渡為產地層水的特征。太2段地層主要表現為構造低部位或儲層下部有含水特征，地層水呈孤立水體。盒1氣層在共工區西部厚度大，連續性好，局部地區盒1氣層同樣表現為高產水的特征。

3.2 裂縫對氣水縱向分布的控制作用

對于盒1段底部儲集砂體，天然氣主要通過下伏烴源巖生烴增壓進入砂體成藏，屬于近源成藏類型，盒1段上部砂體由于遠離烴源巖，因此屬于遠源成藏類型。在盒1段，油氣生成后以斷層、裂縫和相互連通的有效砂體為運移通道，經過縱向和側向運移至有利儲層成藏[6]。

研究區高角度裂縫相對較為發育，源自下部地層的天然氣在垂直構造裂縫的溝通下向上部儲層運移，表現為高部位產氣、底部位產水的特征。研究區定北27井太原組砂體緊鄰烴源巖，測試顯示產水，而上部地層遠離烴源巖，斷裂系統較為發育，上部儲層相對產氣。因此，斷裂系統對淺部地層在油氣疏導運移效率方面相對下部地層更加重要。

3.3 裂縫對氣水平面分布的控制作用

通過鉆井巖心裂縫統計及地震剖面的分析，斷層及相關裂縫是本區裂縫的主要成因之一，裂縫作為油氣運移的重要通道，能夠在很大程度上改善儲集體的滲流能力。對于上古生界盒1段氣藏來說，源儲距離較大，盒1段辮狀河道砂體擺動性強，發育多期河道，僅在盒1段底部發育疊置，盒1段上部砂體連通性差。從研究區產能分布來看，工區東部定北5井區域位于斷層附近，天然氣產量可達1.1×104～5.2×104m3/d，工區西部定北17井、定北10井、定北8井、定北18井區域發育一定程度的裂縫，天然氣有很好的產能顯示；北部定北13井、定北15井、定北27井區域位于工區斷裂帶北側，裂縫發育程度高，為低產氣層或者干層。

前人研究表明上古生界下部太2氣藏表現為北厚南薄的特征，水層則分布在定北17井、定北10井、定北8井一帶，總體上呈現與盒1段氣藏相反的特征[7]。因此，斷裂系統對研究區氣水關系的控制作用是明顯的，斷層及相關裂縫溝通了鄰近砂體，天然氣往往向上部儲層充注，進而對不同層位的氣水分布有重要的調節作用。

4 結論

研究區廣泛發育高角度裂縫，以構造張性縫為主，表現為無充填或半充填，斷裂系統滲流能力強，是天然氣發生垂向運移的優勢通道，對淺層氣藏的形成有重要作用。斷裂系統對石盒子組、山西組、太原組原生氣藏起到破壞作用，但有利于天然氣的輸導，在淺層形成次生氣藏。太2段裂縫發育程度越大，含氣豐度越低，產水量越大；盒1段裂縫發育程度越大，含氣豐度越高，產水量越小。裂縫的發育對本區氣水關系有一定調整作用，是氣水關系復雜的原因之一。

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P618.13

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2019.16.033

2095－6835（2019）16－0081－02

張威（1986—），2011年畢業于中國石油大學（北京）礦產普查與勘探專業，獲碩士學位，現從事油氣地質勘探綜合研究工作。

國家重大專項（編號：2016ZX05048-001-04-LH）；國家自然科學基金（編號：41672133）；中石化華北局橫向委托項目“定北上古生界儲層成巖相描述及氣水關系研究”（編號：34550000-17-ZC0613-0014）

〔編輯：王霞〕