鄒 娟，戴俊生，商 琳，田 博

(1.中國石油大學(xué)地球科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，山東青島266580;2.中國石油冀東油田公司勘探開發(fā)研究院，河北唐山063004;3.中海石油 (中國)有限公司湛江分公司，廣東湛江524057)

裂縫研究是目前構(gòu)造油氣藏勘探的重點(diǎn)。裂縫的識別方法有多種，如:巖心裂縫識別、相似野外露頭類比、薄片微觀裂縫識別等地質(zhì)方法［1］及各種測井、地震識別裂縫方法［2～4］，其中巖心觀測是最直觀、最可靠的裂縫識別方法。通過巖心觀測，可以描述出裂縫的幾何特征 (長度、開度、產(chǎn)狀)、充填特征、力學(xué)性質(zhì)等，進(jìn)而可計(jì)算裂縫的密度、孔隙度等參數(shù)，對裂縫的形成期次也可以有一個基本的認(rèn)識。但由于機(jī)械和人工因素影響，取心過程中會產(chǎn)生一些人工裂縫，在巖心觀測中應(yīng)該剔除［5］。本文以富臺油田為例，選取具有代表性的幾口鉆井的巖心柱子，通過對巖心裂縫參數(shù)的統(tǒng)計(jì)，分析富臺油田裂縫發(fā)育特征，指導(dǎo)油氣勘探。

1 裂縫識別

天然裂縫主要識別標(biāo)志:①多被礦物、瀝青、泥質(zhì)等不同程度充填［6］;②裂縫面常見擦痕、階步、反階步等，可據(jù)此指示斷面兩側(cè)相對運(yùn)動的方向;③裂縫具有明顯的組系關(guān)系，同一期構(gòu)造應(yīng)力作用下產(chǎn)生的裂縫多呈平行或者共軛關(guān)系;④裂縫具有向?qū)觾?nèi)延伸性。

富臺油田南北與二臺階斷層、埕南斷層相鄰，內(nèi)部包含多條北東東向、近南北向斷層［7］。研究區(qū)內(nèi)鉆采了車古20、201、202、203、204、205等井巖心。各取心井全部為非定向取心，因此在進(jìn)行巖心裂縫識別時需要先將巖心歸位。主要采用地層傾角測井資料對巖心進(jìn)行定向，在構(gòu)造比較完整、地層產(chǎn)狀比較穩(wěn)定的沉積巖區(qū)，巖層層面傾向與地層傾角測井圖上所反映的構(gòu)造產(chǎn)狀是一致的，將巖心上層面傾向與構(gòu)造產(chǎn)狀對應(yīng)，進(jìn)行巖心歸位［8］。對研究區(qū)各口井進(jìn)行巖心裂縫識別，發(fā)現(xiàn)該區(qū)發(fā)育多期裂縫，常被不完全充填，裂縫多呈共軛剪切關(guān)系，可見網(wǎng)狀縫等 (見圖1)。

圖1 富臺油田巖心裂縫Fig.1 Core fractures in Futai oilfield

2 裂縫參數(shù)測量與統(tǒng)計(jì)

識別天然裂縫及對天然裂縫定向后，就可對有關(guān)裂縫參數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。巖心裂縫參數(shù)主要包括裂縫的產(chǎn)狀、長度、開度、密度、充填、力學(xué)性質(zhì)等。

2.1 裂縫產(chǎn)狀

2.1.1 裂縫走向

裂縫走向是巖心裂縫觀察統(tǒng)計(jì)過程中的重要參數(shù)，通過分析裂縫走向，繪制裂縫走向玫瑰花圖，可以判斷造縫期古應(yīng)力場的方向。研究區(qū)內(nèi)車古201井中主要發(fā)育一組北西—南東和北東—南西走向的共軛剪裂縫及接近東西走向的裂縫，其中北東—南西走向裂縫占優(yōu)勢;向北過渡到車古203井，主要發(fā)育一組北西西—南南東和北東—南西走向共軛剪裂縫，以北西西—南南東走向裂縫更為發(fā)育;車古205井中主要發(fā)育一組北西西—南南東和北北東—南南西走向共軛剪裂縫，以北西西—南南東走向裂縫更為發(fā)育，另外發(fā)育近東西走向的裂縫。因此富臺油田在近南北向拉張作用下，主要發(fā)育一組北東—南西和北西—南東走向共軛剪裂縫，其中北部地區(qū)北西—南東走向占優(yōu)勢，南部地區(qū)北東—南西走向裂縫更為發(fā)育，另外全區(qū)發(fā)育少量近東西走向的裂縫 (見圖2)。

2.1.2 裂縫傾角

依據(jù)裂縫傾角相對大小將裂縫分為水平縫 (傾角小于10°)、低角度斜交縫 (傾角10°—40°)、高角度斜交縫 (傾角40°—70°)和垂直縫 (傾角大于70°)等4類［9］。富臺地區(qū)發(fā)育裂縫幾乎全為垂直縫，偶見高角度斜交縫，低角度縫、水平縫基本不發(fā)育 (見圖3)。

2.2 裂縫開度

圖2 富臺油田巖心裂縫走向Fig.2 Core fracture strike in Futai oilfield

圖3 車古203井取心井段裂縫發(fā)育綜合柱狀圖Fig.3 Comprehensive histogram of core fractures in the Well Chegu 203

裂縫開度反映裂縫的規(guī)模，依據(jù)肉眼能否識別可將裂縫分為宏觀裂縫 (開度大于0.1 mm)和微裂縫 (開度小于0.1 mm)。巖心自地下取至地面，由于應(yīng)力釋放，會導(dǎo)致裂縫開度增大，因此巖心裂縫開度需要修正。先將巖心觀察中的視開度bs校正為地表的真開度b，再將裂縫在地表的真開度校正為裂縫在地下的真開度bu，公式為［10］:

式中θ為測量面與裂縫面的夾角，(°)。

富臺潛山裂縫開度主要分布在0.6～0.8 mm，開度大于1.0 mm和開度在0.2～0.4 mm的裂縫發(fā)育也較多，開度小于0.2 mm的裂縫發(fā)育較少 (見圖4)。

圖4 富臺油田裂縫開度分布直方圖Fig.4 Histogram of fracture aperture in Futai oilfield

2.3 裂縫密度

裂縫密度分為線密度、面密度和體密度。裂縫線密度是單位長度巖心觀測到的裂縫的條數(shù)，數(shù)值上等于裂縫間距的倒數(shù);面密度是單位巖心橫截面上裂縫的總長度，體密度是裂縫總表面積與巖石總體積的比值。裂縫體密度不僅體現(xiàn)了裂縫的孔隙度大小，也反映了裂縫發(fā)育的密集程度，常作為反映裂縫發(fā)育程度的定量指標(biāo)，公式為:

式中:Dvf為裂縫體密度，m2/m3;Stf為裂縫總表面積，m2;Vt為巖心總體積，m3。

富臺油田發(fā)育裂縫基本為垂直縫，因此:

式中:Li為裂縫走向長度，m;Ci為裂縫傾向長度，m［11～12］。

本文在富臺地區(qū)觀測車古201、203、205井巖心總計(jì)約110 m，共觀測到裂縫1000多條，各井裂縫平均線密度約為10條/m，面密度平均在2～3 m/m2，體密度為5～10 m2/m3。其中北部地區(qū)裂縫密度較大，體密度平均為9～10 m2/m3;南部地區(qū)相對較小，裂縫體密度約為5 m2/m3(見表1)，即富臺油田北部較南部地區(qū)裂縫更為發(fā)育。

表1 裂縫密度統(tǒng)計(jì)表Table 1 Statistical data of fracture density

2.4 裂縫充填情況

受周圍環(huán)境等影響，裂縫常不同程度地被不同物質(zhì)充填，對裂縫充填情況的研究是判斷裂縫成因及有效性的關(guān)鍵。裂縫按開啟程度及充填程度可分為閉合縫、張開縫、半充填縫及全充填縫;按充填物類型，又可分為鈣質(zhì)充填、泥質(zhì)充填、碳質(zhì)充填等［13］。富臺地區(qū)裂縫大多為半充填縫，基本為鈣質(zhì)充填，其中以方解石充填為主，也可見少量白云石充填，泥質(zhì)、碳質(zhì)等罕見 (見圖5)。

圖5 富臺油田裂縫充填物性質(zhì)分布頻率直方圖Fig.5 Histogram of fracture fillings in Futai oilfield

2.5 裂縫力學(xué)性質(zhì)

按照裂縫形成的力學(xué)條件，構(gòu)造裂縫可分為剪切裂縫、張性裂縫和張剪性縫［14］。裂縫的力學(xué)性質(zhì)在巖心觀察中通過裂縫面、充填物及脈體生長情況可以初步判斷。一般張性裂縫縫面彎曲、不光滑，高傾角，常被較高程度充填，剪切縫則相反。富臺地區(qū)發(fā)育裂縫縫面平直、光滑，裂縫中常見階步、反階步、擦痕等，多為方解石半充填縫，主要為剪性縫。

3 結(jié)論

富臺潛山發(fā)育大量構(gòu)造裂縫，根據(jù)巖層產(chǎn)狀對巖心進(jìn)行定向，發(fā)現(xiàn)主要發(fā)育一組北東—南西和北西—南東走向共軛剪裂縫，北部地區(qū)北西—南東走向占優(yōu)勢，南部地區(qū)北東—南西走向裂縫更為發(fā)育，同時可見近東西走向裂縫。裂縫基本為近垂直的剪切縫，開度多為0.6～0.8 mm，以方解石半充填為主，體密度基本在5～10 m2/m3，北部較南部裂縫密度偏大，裂縫更為發(fā)育。

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