濟陽坳陷不同巖性組合儲集層裂縫形成研究

侯靜宇

濟陽坳陷不同巖性組合儲集層裂縫形成研究

侯靜宇

（西北大學 大陸動力學國家重點實驗室/地質學系，陜西 西安 710069）

裂縫是良好的油氣儲集空間，但是針對不同巖性組合儲集層類型所產生的裂縫研究有所不足。濟陽坳陷儲集層按巖性可分為：砂巖-細粒巖組合型儲集層、細粒巖組合型儲集層、不同粒度砂巖儲集層和基巖儲集層。通過巖心觀察和薄片分析，可知不同粒度砂巖對于細粒巖有著不同程度的影響，在相同應力條件下，砂巖隨著粒度的變大，形變量也變大，與接觸的剛性細粒巖應變差值也變大，裂縫的數量和大小會增大。同時砂巖相對于細粒巖厚度越大，對于與之相接觸的細粒巖破壞程度和范圍越大，細粒巖會發育出更多的裂縫，有利于改善儲層的儲集性能。斷層經過的地層附近會產生大量的裂縫，形成有利的儲集空間，對于四種類型的儲集層的儲集性能具有重要的改善意義。

裂縫； 巖性組合； 儲集層； 斷層

油氣賦存于儲層之中，人們一般將砂巖、碳酸鹽巖作為傳統意義上的儲層。但是，近年來隨著非常規油氣勘探的不斷深入，特別是頁巖油氣、致密砂巖油氣、煤層氣等勘探開發的快速發展，傳統意義上的儲集層也發生了變化。濟陽坳陷泥巖儲集層成為了勘探熱點，也發現了一大批高產的泥巖高產井，如羅42井、大18井和義151井等。而在三角洲、濁積扇等沉積區域，在沙三段、沙四上亞段存在著砂巖-細粒巖組合型的儲集層，具有良好的儲集性能。

前人評價儲層主要是通過巖心、薄片、掃描電鏡、Ｘ-射線衍射、物性、有機碳含量、巖石熱解等分析測試工作去研究儲層的物性特征、孔滲特征以及孔喉結構等。但是，不同巖性組合接觸界面附近產生的裂縫以及斷層穿過的地層附近產生的裂縫對于儲集層儲集性能的改善研究不夠，本文將進一步研究斷層和巖性構造變形對于不同巖性組合儲集層影響下裂縫發育的情況，完善非常規儲集層評價，促進油氣勘探。

1 濟陽坳陷儲集層巖性組合類型

表1 基于礦物成分的沉積巖巖性與巖石粒度的關系

濟陽坳陷儲集層按巖性（表1、表2）可分為：砂巖-細粒巖組合型儲集層、細粒巖組合型儲集層、不同粒度砂巖儲集層、基巖儲集層。砂巖-細粒巖儲集層可分為：砂巖-泥巖組合型儲集層和砂巖-碳酸鹽巖組合型儲集層。細粒巖組合型儲集層可分為：粘土雜巖-碳酸鹽巖組合型儲集層、有機質-碳酸鹽巖組合型儲集層和膏鹽巖-碳酸鹽巖組合型儲集層。基巖儲集層分為：火成巖儲集層和碳酸鹽巖儲集層。

表2 沉積巖粒度與礦物成分的關系

2 構造變形對不同巖性組合儲層的影響

2.1 砂巖-細粒巖組合型儲集層裂縫

2.1.1 不同粒度砂巖-細粒巖組合型儲集層裂縫

由砂巖、細粒巖應力應變曲線可知（圖1），當巖石樣品在同樣的壓力條件下，細粒巖樣品的徑向應變值小于砂巖樣品的徑向應變值。因此，在同樣應力環境下，砂巖形變量大于細粒巖形變量，而相對剛性的細粒巖首先破裂，在砂巖與細粒巖接觸界面附近形成垂直縫、斜交縫和平行層面縫，增大了儲集空間，改善了儲集性能。

圖1 砂巖、細粒巖應力應變曲線

圖2 砂巖細粒巖模式圖（粗砂-中砂-細沙）

圖3 砂巖-細粒巖裂縫發育情況

通過薄片、應力應變曲線觀察，不同粒度的砂巖與細粒巖組合接觸界面附近產生的裂縫發育情況也不一樣。在相同應力條件下，砂巖隨著粒度的變大，形變量也變大，與接觸的細粒巖應變差值也變大，會形成數量更多、范圍更大的裂縫，從而影響砂巖-細粒巖組合型儲集層儲集性能（圖2、圖3）。砂巖-細粒巖儲集層儲集性能排列：粗粒砂巖-細粒巖組合型儲集層＞中粒砂巖-細粒巖組合型儲集層＞細粒砂巖-細粒巖組合型儲集層。

2.1.2 不同厚度砂巖-細粒巖組合型儲集層裂縫

（1）砂厚細粒巖薄：砂巖厚度大，細粒巖厚度小。在同樣壓力下，砂巖應變值大于細粒巖，對于厚度小的相對剛性的細粒巖，影響范圍更大，細粒巖破裂程度更大，其中細粒巖對于砂巖-細粒巖組合型儲集層裂隙貢獻度大。

（2）砂薄細粒巖厚：砂巖厚度小，細粒巖厚度大。在同樣壓力下，由于相對剛性的細粒巖厚度大，雖然砂巖應變值大于細粒巖，但是砂巖對于細粒巖影響范圍和強度有限，在與砂巖接觸的細粒巖界面附近的細粒巖中產生有限規模的裂縫。

（3）砂細粒巖互層：砂巖與細粒巖厚度較小，厚度的差異也較小。在同樣壓力下，砂巖對于細粒巖有一定的影響，與砂巖接觸的細粒巖界面附近會發生一定程度的破裂，產生裂縫。

2.2 細粒巖組合型儲集層裂縫

由不同巖石應力應變曲線可知，當巖石樣品在同樣的壓力條件下，細粒巖樣品中有機質的徑向應變值＞泥巖的徑向應變值＞碳酸鹽巖樣品的徑向應變值。

對于泥巖和碳酸鹽巖，在同樣應力環境下，泥巖形變量大于碳酸鹽巖形變量，而相對剛性的碳酸鹽巖首先破裂，在泥巖與碳酸鹽巖接觸界面附近形成平行層面縫與少量的垂直縫和斜交縫，增大了儲集空間，改善了儲集性能。

對于有機質和碳酸鹽巖，在同樣應力環境下，由于有機質延展性很強，有機質會鑲嵌到碳酸鹽巖內存在的孔隙中去，減少了儲集空間，削弱了儲集性能。

2.3 不同粒度砂巖組合型儲集層裂縫

在同樣壓力下，不同粒度砂巖形變量也會存在差異，粗粒砂巖形變量＞細粒砂巖形變量，在粗粒砂巖與細粒砂巖接觸面附近的細粒砂巖中會發育一定平行于層面的裂縫，增大儲集空間。

2.4 基巖儲集層裂縫

基巖儲集層可能是由縫隙發育且有運移通道連接烴源巖的碳酸鹽巖、火成巖等構成的。由于基巖處于巖石的破裂段，會發育大量的裂縫，形成良好的儲集空間，儲集性能比較好。

3 斷層對于不同巖性組合儲層的影響

斷層通過的地層附近會發育大量的裂縫，無論對于常規儲層還是非常規儲層都具有重要的意義，會極大改善儲集性能。砂巖儲集層具有一定孔隙度，儲集性能較好，當有斷層通過時，會增加儲集空間，改善儲集性能。細粒巖組合型儲集層孔隙、裂隙不發育，本身儲集性能差，當有斷層通過時，會形成大量裂縫，使細粒巖儲集性能極大改善。砂巖-細粒巖組合型儲集層中，由于具有一定孔隙度的砂巖對于與之接觸的細粒巖的影響，會在接觸界面附近發育一定程度的裂縫，但裂縫對于有效孔隙度的貢獻有限。如果有斷層通過，在經過的地層附近會發育大量裂縫，改善儲集性能。

4 結 論

（1）濟陽坳陷存在砂巖-細粒巖組合型儲集層（砂巖-泥巖組合型儲集層、砂巖-碳酸鹽巖組合型儲集層）、細粒巖組合型儲集層（粘土雜巖-碳酸鹽巖組合型儲集層、有機質-碳酸鹽巖組合型儲集層、膏鹽巖-碳酸鹽巖組合型儲集層）、不同粒度砂巖儲集層、基巖儲集層（火成巖儲集層、碳酸鹽巖儲集層）四種儲集層類型。

（2）不同粒度的砂巖對于細粒巖有著不同程度的影響，在相同應力條件下，砂巖隨著粒度的變大，形變量也變大，與接觸的剛性細粒巖應變差值也變大，會形成數量更多、范圍更大的裂縫，從而影響砂巖-細粒巖組合型儲集層儲集性能。

（3）砂巖相對于細粒巖厚度越大，對于與之相接觸的細粒巖破壞程度和范圍越大，細粒巖會發育出更多的裂縫，有利于改善儲層的儲集性能。

（4）斷層經過的地層附近會產生大量的裂縫，形成有利的儲集空間。當斷層經過砂巖-細粒巖組合型儲集層、細粒巖組合型儲集層、不同粒度砂巖儲集層、基巖儲集層時，也會不同程度地改善其儲集性能。

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Study on the Formation of Fractures in Different Lithologic Combination Reservoirs in Jiyang Depression

（Department of Geology, Northwest University, Shaanxi Xi’an 710069, China）

Fractures are good oil and gas storage space, but the research on fracture caused by different lithologic combination reservoir types is insufficient. According to the lithology, the reservoirs in Jiyang depression can be divided into three types: sandstone fine-grained rock combination reservoir, fine-grained rock combination reservoir, sandstone reservoir with different granularity and bedrock reservoir. Through core observation and thin section analysis, it can be seen that different grain size sandstones have different degrees of influence on fine-grained rocks. Under the same stress condition, with the increase of grain size, the shape variable becomes larger, the strain difference between the contact rigid fine-grained rocks becomes larger, and the number and size of fractures increase. At the same time, the greater the thickness of sandstone relative to fine-grained rock, the greater the damage degree and scope of fine-grained rock in contact with it, the more fractures develop in fine-grained rock, which is conducive to improving the reservoir performance. There are a lot of fractures near the strata where the faults pass, forming favorable reservoir space, which is of great significance to improve the reservoir performance of four types of reservoirs.

crack; lithological association; reservoir; fault

2019-11-26

侯靜宇（1994-），男，碩士在讀，陜西西安市人，研究方向：儲層評價。

TE122

A

1004-0935（2020）02-0166-04