孝泉川西孝泉新場地區(qū)須家河組四段裂縫分布特征

孝泉川西孝泉新場地區(qū)須家河組四段裂縫分布特征

孝泉-新昌地區(qū)位于龍門山邊緣的中部。從印支到燕山和喜馬拉雅，經(jīng)歷了多次重大的結(jié)構(gòu)運動。沉積環(huán)境完成了由海洋到海洋過渡的轉(zhuǎn)移，最終成為物種。晚三疊紀是川西盆地重建的關(guān)鍵時期。該區(qū)上三疊統(tǒng)須家河組自下而上分為須一—須五段,與上覆的侏羅系白田壩組呈平行不整合接觸關(guān)系,和下伏上三疊統(tǒng)的馬鞍塘組呈平行不整合接觸關(guān)系。須四段是須家河組上、下2個“成盆期”分界的開始,以“安縣運動”為顯著標志,須四段底部在川西坳陷范圍內(nèi)普遍發(fā)育有礫巖沉積。須四段的巖性主要為礫巖、含礫砂巖、巖屑砂巖夾砂質(zhì)泥巖和泥灰?guī)r,偶見煤線,為沖積扇、河流等陸相沉積的產(chǎn)物,川西坳陷主體以辮狀河三角洲前緣沉積為主。須四段的平均孔隙度4.87%,平均滲透率0.315×10-3μm2,屬致密儲層。前人研究表明,裂縫的發(fā)育可以改善滲流條件,往往成為高產(chǎn)的關(guān)鍵因素之一。裂縫的分布具有非均質(zhì)性強、規(guī)律復雜等特點。已有的研究成果雖然對裂縫的特征和分布有一定的認識,但對于裂縫的分布規(guī)律、成因、期次、受控因素等方面還需要進一步的研究。因此,認識、了解孝泉—新場地區(qū)須家河組四段天然裂縫的分布規(guī)律,對該層位的油氣勘探、開發(fā)具有十分重要的意義。1裂縫密度及成因分析研究區(qū)須家河組四段均深埋地下,缺少地表露頭,故對須家河組四段裂縫的研究主要依賴于地震、測井資料及巖心的觀察。電成像測井能夠提供在實際溫度、壓力和流體環(huán)境下較為準確的裂縫二維空間信息,能夠滿足精細地描述巖性、裂縫、構(gòu)造地應力方向等特性。通過對這些信息及特性的研究,可以更深入地對裂縫成因類型及形成期次進行綜合分析、判斷。利用電成像資料進行裂縫密度計算時,一般用線性密度表示為式中,Fd為視裂縫密度,條/m;H為評價井段長度,m;為評價井段裂縫的總條數(shù)。按周文提出的裂縫類型的劃分標準,將裂縫分為水平縫、低角度斜交縫、高角度斜交裂縫、垂直裂縫等4類(表1)。擬通過電成像測井的手段,對研究區(qū)內(nèi)19口重點井須家河組四段發(fā)育的天然裂縫資料進行統(tǒng)計、分析。2縫分布特征2.1縫合板分布特征2.1.1裂縫集中方向?qū)⑦x取的19口井按所處構(gòu)造部位的不同,劃分為3類:背斜北翼、背斜軸部、背斜南翼,并分別對其裂縫發(fā)育的方向進行了統(tǒng)計分析。北翼裂縫主要集中在4個方向:ESE-WNW至ENE-WSW向、NW-SE向、NE-SW向和近NS向(圖1a);軸部裂縫主要集中在3個方向:ESE-WNW至ENE-WSW、NW-SE和NNW-SSE(圖1b);南翼裂縫主要集中在3個方向:ESE-WNW至ENE-WSW、NE-SW和NNW-SSE(圖1c)。2.1.2垂直縫基本不發(fā)育對選取的19口井的裂縫傾角進行了統(tǒng)計分析,結(jié)果顯示,這19口井主要發(fā)育低角度斜交裂縫以及高角度斜交裂縫,水平縫發(fā)育較少,垂直縫基本不發(fā)育(圖1d)。其中,低角度斜交裂縫所占比例均超過了40%,大多數(shù)在80%以上,最高達到了91.7%(X206井);高角度斜交裂縫均在45%以下,大多數(shù)在20%以下,XC28和X501井不發(fā)育此種裂縫。水平縫均在16%以下,大多數(shù)在10%以下,X209、XC30、CL562井不發(fā)育此種裂縫。垂直縫僅見于X10、X2井,且均小于11%。2.1.3達0.4條/m對裂縫線密度進行了統(tǒng)計分析,結(jié)果顯示,X206井的裂縫線密度最大,達到了0.3934條/m;XC13、XC29、X5、XC31、XC33、XC8井的裂縫線密度也都超過了0.1條/m;XC28、X209、X3井的裂縫線密度相對較低,均低于0.05條/m(圖2)。2.2均質(zhì)性地層結(jié)構(gòu)可以看到,縱向上,裂縫線密度都表現(xiàn)出較強的不均質(zhì)性,其中XC13、XC29、X206、XC12井等較為突出,具有幾個明顯高值段且在頂部均有較多裂縫發(fā)育(圖3)。2.3裂縫在不同巖性中的發(fā)育情況選取的19口井的巖性主要由礫巖、砂巖和頁巖組成(圖4),根據(jù)巖性的不同,分別考察其裂縫的發(fā)育情況。結(jié)果顯示,中砂巖、細砂巖、礫巖、粗砂巖是裂縫的主要載體。其中,中砂巖中發(fā)育的裂縫占全部裂縫的比例大多數(shù)超過了20%,X209與X3井中的比例更是超過了50%,不過在X11井中卻少于4%(圖4)。細砂巖中,只有XC30井中的比例超過了50%,其余的介于2%與48%之間(圖4)。礫巖中,XC8井中的比例超過了50%。粗砂巖中,X5井的比例最高,達到了35%(圖4)。粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)頁巖、頁巖中的比例一般均小于20%(圖4)。我們用“E指標”來進一步考察、評價裂縫在不同巖性中的發(fā)育情況:式中,nr為某巖性中發(fā)育的裂縫條數(shù);nt為裂縫的總條數(shù);Hr為某巖性的總厚度;Ht為地層總厚度。Erf指標的意義在于可以表征裂縫在各巖性中的發(fā)育情況,正值代表有利于裂縫發(fā)育;負值代表不利于裂縫發(fā)育,最小值為-100%;0則代表沒有影響。分析結(jié)果顯示,礫巖、粗砂巖、中砂巖的值絕大多數(shù)是正值,平均值分別為168.70%,308.63%,115.28%;而粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)頁巖的值絕大多數(shù)是負值;頁巖則均為負值(表2)。其中,礫巖中,XC12井的值最高,達到了616.41%;粗砂巖中,XC12井的值最高,達到了974.62%;中砂巖中,XC30井的值最高,達到了345.92%;細砂巖中,XC31井的值最高,達到了222.12%。粉砂巖中,雖然絕大多數(shù)都為負值,但X2井的值也高達129.47%;同樣的,泥質(zhì)粉砂巖中,X3井的值高達421.59%。2.4層厚及密度對細砂巖/礫巖通過裂縫線密度與層厚對應關(guān)系的回歸分析(圖5),大體上可以得出以下幾點認識:(1)頁巖、泥質(zhì)粉砂巖、粉砂巖中的裂縫線密度呈較清晰的隨層厚增加而減小的趨勢,而且這種趨勢,在裂縫線密度低于0.5條/m時表現(xiàn)得最明顯;細砂巖、礫巖在一定程度上也表現(xiàn)出這樣的趨勢。(2)中砂巖中,當裂縫線密度低于1.5條/m時,表現(xiàn)出較清晰的隨層厚增加而減小的趨勢,而當裂縫線密度高于1.5條/m時,卻表現(xiàn)出較清晰的隨層厚增加而增大的趨勢。(3)粉砂質(zhì)頁巖、粗砂巖中裂縫線密度與層厚沒有表現(xiàn)出明顯的對應關(guān)系。3地質(zhì)意義和地質(zhì)意義了解天然裂縫的分布規(guī)律不僅對正確認識裂縫成因非常關(guān)鍵,同時也具有非常重要的地質(zhì)意義。沉積巖儲層裂縫主要以構(gòu)造活動形成的構(gòu)造裂縫為主,構(gòu)造裂縫的發(fā)育狀況往往與構(gòu)造樣式、所處的構(gòu)造位置和地層巖石力學特性密切相關(guān)。3.1局部起落架上一般認為,在褶皺型局部構(gòu)造上,巖石變形強度從構(gòu)造翼部向頂部不斷加強;在地臺型局部隆起上,巖石變形強度則從構(gòu)造頂部向翼部逐漸加強。因此,褶皺的翼部和端部無疑是裂縫強烈發(fā)育帶。整體上看,在孝泉—新場ENE向背斜南、北兩翼的裂縫線密度要大于軸部,符合孫煥泉等提出的褶皺型局部構(gòu)造巖石變形強度的變化規(guī)律。3.2斷裂系的密度分布特點Peacock認為,在同一應力環(huán)境下,與斷層同時形成的裂縫在線密度上會有所體現(xiàn),也就是說越靠近斷層,裂縫的線密度越大。龍泉山斷裂系統(tǒng)位于孝泉—新場地區(qū)東部,構(gòu)成了川西坳陷的東部邊界,總體走向為N20°~30°,在孝泉—豐谷地區(qū)走向近SN。線密度分析數(shù)據(jù)顯示,背斜軸部大致上表現(xiàn)出距斷裂系統(tǒng)越近的位置裂縫的線密度越大的特點,而在南、北兩翼這種規(guī)律并不明顯。但在處于斷裂附近的X206、XC8、X5三口井中裂縫線密度明顯偏高(圖2)。3.3裂縫與地質(zhì)時代及構(gòu)造應力場前人已采用多種方法開展過這方面的研究,認為孝泉—新場地區(qū)存在印支期、燕山期、喜馬拉雅期裂縫。楊克明等根據(jù)斷層在空間的展布特點及相互切割關(guān)系認為:NE-SW向裂縫發(fā)育于印支晚期—燕山早期;SN向斷裂系統(tǒng)主要形成于燕山中、晚期;NW向裂縫發(fā)育于喜馬拉雅晚期。馬旭杰等根據(jù)巖石聲發(fā)射、裂縫充填物碳氧穩(wěn)定同位素分析和充填物內(nèi)流體包裹體的測試分析結(jié)果認為,近EW向裂縫發(fā)育于喜馬拉雅期四幕。綜合前人的研究成果認為,孝泉—新場地區(qū)須家河組四段4組裂縫與地質(zhì)時期的對應關(guān)系為:NE-SW向裂縫對應于印支晚期—燕山早期;近SN向裂縫對應于燕山中、晚期;NW-SE向裂縫對應于喜馬拉雅晚期;ESE-WNW至ENE-WSW向裂縫對應于喜馬拉雅期四幕。郭正吾等認為四川盆地的構(gòu)造是多期次生成的,一個構(gòu)造的形成往往是多期次、長期作用的結(jié)果。各組裂縫也應該是多期次、長期作用的結(jié)果,要徹底識別、區(qū)分出各個期次的裂縫顯然還需要做大量的細致工作。現(xiàn)今構(gòu)造應力場對裂縫的保存狀況及滲流規(guī)律具有重要影響。根據(jù)汶川地震序列震源機制解沿龍門山斷裂帶的變化分析、斷裂面最新擦痕反演計算和水壓致裂地應力測量資料,認為龍門山斷裂帶中、南段最大主壓應力方向為NW-WNW向。研究區(qū)內(nèi),ESE-WNW至ENE-WSW向裂縫與現(xiàn)今最大主應力方向相近。4裂縫線密度的響應面分析(1)孝泉—新場地區(qū)須家河組四段裂縫主要有4組:印支晚期—燕山早期的NE-SW向裂縫,燕山中、晚期的近SN向裂縫,喜馬拉雅晚期的NW-SE向裂縫,喜馬拉雅期四幕的ESE-WNW至ENE-WSW向裂縫。(2)孝泉—新場地區(qū)須家河組四段主要發(fā)育低角度斜交裂縫以及高角度斜交裂縫,水平縫發(fā)育較少,垂直縫基本不發(fā)育。(3)裂縫線密度具有較強的不均質(zhì)性。X206井的裂縫線密度最大,達到了0.3934條/m。整體上看,在孝泉—新場ENE向背斜南、北兩翼的裂縫線密度要大于軸部,符合褶皺型局部構(gòu)造巖石變形強度的變化規(guī)律。背斜軸部大致上表現(xiàn)出距斷裂系統(tǒng)越近的位置裂縫的線密度越大的特點,而在南、北兩翼這種規(guī)律并不明顯,在處于斷裂附近的X206、XC8、X5三口井中裂縫線密度明顯偏高。(4)中砂巖、細砂巖、礫巖、粗砂巖是裂縫的主要載體。裂縫在中砂巖、細砂巖、礫巖、