庫(kù)車(chē)坳陷大北1氣藏白堊系儲(chǔ)層裂縫發(fā)育規(guī)律

李世川 成榮紅 王勇 劉玉艷 徐文圣

1.中國(guó)石油塔里木油田公司勘探開(kāi)發(fā)研究院 2.中國(guó)石油集團(tuán)東方地球物理公司研究院庫(kù)爾勒分院

庫(kù)車(chē)坳陷大北1氣藏白堊系儲(chǔ)層裂縫發(fā)育規(guī)律

李世川1成榮紅1王勇1劉玉艷2徐文圣1

1.中國(guó)石油塔里木油田公司勘探開(kāi)發(fā)研究院 2.中國(guó)石油集團(tuán)東方地球物理公司研究院庫(kù)爾勒分院

為了搞清塔里木盆地庫(kù)車(chē)坳陷大北1氣藏白堊系儲(chǔ)層裂縫發(fā)育規(guī)律，以便為該氣藏后續(xù)井位部署、完井酸化壓裂以及建立裂縫和基質(zhì)統(tǒng)一的三維非均質(zhì)地質(zhì)模型提供依據(jù)和參數(shù)，通過(guò)對(duì)該氣藏單井巖心裂縫的觀察描述、鏡下薄片和成像測(cè)井資料的分析統(tǒng)計(jì)，運(yùn)用系列經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算求取了單井裂縫密度、開(kāi)度、裂縫孔隙度、裂縫滲透率等表征大北1氣藏白堊系儲(chǔ)層裂縫發(fā)育情況的參數(shù)；并在此基礎(chǔ)上，從氣藏地層厚度與裂縫發(fā)育程度的關(guān)系，巖相、沉積微相與裂縫發(fā)育程度關(guān)系，以及構(gòu)造角度與裂縫發(fā)育程度的關(guān)系等方面分析了影響裂縫發(fā)育的控制因素。最后得出結(jié)論：大北1氣藏白堊系儲(chǔ)層裂縫在粒度較細(xì)的薄砂層、構(gòu)造角度大的部位中比較發(fā)育。

塔里木盆地 庫(kù)車(chē)坳陷 大北1氣藏 白堊紀(jì) 儲(chǔ)集層 裂縫發(fā)育 控制因素 分布規(guī)律 開(kāi)度 線密度

對(duì)致密砂巖氣藏來(lái)說(shuō)，對(duì)裂縫發(fā)育規(guī)律的研究不僅對(duì)油氣勘探極為關(guān)鍵［1］，對(duì)氣藏開(kāi)發(fā)也至關(guān)重要。塔里木盆地庫(kù)車(chē)坳陷大北1氣藏白堊系儲(chǔ)層描述成果及動(dòng)態(tài)資料表明：試井解釋動(dòng)態(tài)滲透率遠(yuǎn)大于測(cè)井解釋滲透率。測(cè)試動(dòng)態(tài)資料解釋認(rèn)為該氣田儲(chǔ)層段發(fā)育裂縫。因此儲(chǔ)層裂縫研究就成為大北1氣藏儲(chǔ)層描述的關(guān)鍵和重點(diǎn)內(nèi)容之一。因?yàn)榘蚜芽p描述清楚，做好單井裂縫發(fā)育參數(shù)統(tǒng)計(jì)及分析，搞清裂縫發(fā)育程度與巖性、構(gòu)造、沉積儲(chǔ)層的基本關(guān)系并得到裂縫的孔隙度、滲透率等物性參數(shù)，對(duì)后續(xù)裂縫有效性評(píng)價(jià)、井位部署和完井酸化壓裂，以及氣田開(kāi)發(fā)方案編制研究和指標(biāo)預(yù)測(cè)提供裂縫和基質(zhì)統(tǒng)一的三維非均質(zhì)地質(zhì)模型均具有重要意義。

1 表征單井裂縫發(fā)育程度的參數(shù)統(tǒng)計(jì)及分析

表征裂縫發(fā)育程度的參數(shù)一般包括：裂縫密度、裂縫開(kāi)度、裂縫孔隙度、滲透率［2－3］。本次研究主要以成像測(cè)井和巖心資料為基礎(chǔ)對(duì)單井裂縫的以上參數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和分析［4－5］。

1.1 裂縫密度

裂縫密度分為線密度、面密度和體密度。由于巖心破碎，本次研究只對(duì)裂縫線密度進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。線密度（Dlf）是裂縫間距的倒數(shù)，指某一方向上單位長(zhǎng)度巖心觀測(cè)到的裂縫的條數(shù)，單位為條／m。

本次共觀察3口巖心16.07 m，發(fā)現(xiàn)裂縫66條，平均裂縫線密度為4.1條／m。其中大北1井觀測(cè)巖心長(zhǎng)度2.3 m，平均裂縫線密度3.91條／m；大北101井心長(zhǎng)7.01 m，平均裂縫線密度3.57條／m；大北102井觀測(cè)巖心長(zhǎng)度6.76 m，平均裂縫線密度為4.73條／m。

1.2 裂縫開(kāi)度

裂縫開(kāi)度統(tǒng)計(jì)主要根據(jù)巖心和成像測(cè)井資料，如果薄片資料豐富，微裂縫開(kāi)度也可以根據(jù)薄片資料來(lái)統(tǒng)計(jì)。

開(kāi)度是裂縫物性參數(shù)計(jì)算中的關(guān)鍵參數(shù)。從實(shí)用的角度出發(fā)，以肉眼能否識(shí)別為依據(jù)，裂縫的規(guī)?？梢院?jiǎn)單分為兩類(lèi)：宏觀裂縫（大于0.1 mm）和微裂縫（小于0.1 mm）。一般而言，宏觀裂縫反映形成時(shí)期的構(gòu)造應(yīng)力強(qiáng)，微裂縫則相反，地下裂縫的真實(shí)開(kāi)度是裂縫參數(shù)描述中的難題。巖心觀測(cè)中實(shí)際測(cè)量的裂縫開(kāi)度或裂縫充填脈寬度要比地下裂縫的真實(shí)開(kāi)度大，需要修正。修正的第一步需將巖心中觀測(cè)到的視開(kāi)度bs進(jìn)行換算，得到真實(shí)的裂縫開(kāi)度b。公式如下：

式中b表示裂縫的真實(shí)開(kāi)度；bs表示裂縫的視開(kāi)度；θ表示測(cè)量面與裂縫面的夾角。

第二步需進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)修正，將第一步所得裂縫開(kāi)度乘以2／π作為地下裂縫的真實(shí)開(kāi)度。

根據(jù)巖心觀察和校正后，大北氣田儲(chǔ)層段宏觀裂縫開(kāi)度大于0.2 mm占多數(shù)（圖1），其中大北101井開(kāi)度大于0.2 mm占75%；小于0.2 mm的占25%。大北102井開(kāi)度大于0.2 mm占統(tǒng)總數(shù)的89%，說(shuō)明儲(chǔ)層宏觀裂縫開(kāi)度發(fā)育，對(duì)氣藏開(kāi)發(fā)具有建造性作用。

圖1 大北1氣藏宏觀裂縫開(kāi)度分布直方圖

微觀裂縫的開(kāi)度主要是在鏡下用薄片法進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，公式為：

式中e表示裂縫的真實(shí)開(kāi)度，μm；ei表示鏡下微裂縫的測(cè)量開(kāi)度，μm；n表示為微裂縫的條數(shù)；β表示薄片法線方向與微裂縫面的夾角。這里的cosβ為一個(gè)修正值，一般取經(jīng)驗(yàn)值。

根據(jù)鏡下觀察結(jié)果，利用以上公式修正后大北1氣藏微觀裂縫開(kāi)度主要分布在0.006 4～0.076 4 mm之間，其中開(kāi)度小于0.01 mm的裂縫占20%，開(kāi)度介于0.01～0.05 mm的裂縫占57%，開(kāi)度介于0.05～0.076 4 mm的裂縫占23%。

1.3 裂縫孔隙度、滲透率

根據(jù)以上觀察結(jié)果，修正測(cè)井資料后，建立裂縫孔隙度［3］計(jì)算公式為：

式中Cm表示鉆井液電導(dǎo)率，S／m；Rm表示鉆井液電阻率，Ω·m；Cs表示淺電導(dǎo)率，S／m；Cd表示深電導(dǎo)率，S／m；mf表示經(jīng)驗(yàn)指數(shù)，無(wú)量綱。

單井裂縫孔隙度主要介于0～1.0%，最大值為2.2%，平均值不到0.3%，整體較小，對(duì)儲(chǔ)層的儲(chǔ)集性能影響不大。

裂縫滲透率計(jì)算主要采用裂縫滲透率與裂縫孔隙度、裂縫張開(kāi)度［3］的關(guān)系式計(jì)算：

式中Kf表示裂縫滲透率，mD；φf(shuō)表示裂縫孔隙度；ε表示裂縫張開(kāi)度，μm。

裂縫滲透率主要分布在0～10 m D，最大值146.78 mD，平均值為0.26 mD（圖2），裂縫的發(fā)育對(duì)改善儲(chǔ)層物性，尤其是滲透率有非常重要的作用。

2 裂縫發(fā)育規(guī)律

在統(tǒng)計(jì)裂縫發(fā)育參數(shù)的基礎(chǔ)上，對(duì)裂縫發(fā)育的規(guī)律進(jìn)行了總結(jié)分析，主要規(guī)律如下所述。

2.1 裂縫密度與砂巖厚度關(guān)系

低孔隙度、低滲透率滲砂巖儲(chǔ)層的厚度也是影響裂縫發(fā)育的重要因素。由于厚層砂巖的總體強(qiáng)度比薄層砂巖的總體強(qiáng)度大，抵抗外力破壞的能力強(qiáng)。如果其他條件一致的話，薄層比厚層有更高的裂縫密度，裂縫的線密度也比較大。從本區(qū)裂縫發(fā)育與砂巖厚度關(guān)系可以看出，單砂層厚度在11 m以下時(shí)裂縫最發(fā)育（圖3）。

2.2 裂縫發(fā)育程度與沉積巖（相）關(guān)系

大北單井平均裂縫開(kāi)度統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，在泥質(zhì)粉砂巖中裂縫開(kāi)度最大，平均開(kāi)度大于1.2 mm；粉砂巖、細(xì)砂巖裂縫平均開(kāi)度相差不大，平均裂縫開(kāi)度都介于0.8～0.9 mm之間（圖4），裂縫的存在大大改善了泥質(zhì)粉砂巖的孔隙度和滲透率，提高了單井產(chǎn)能。

圖2 大北1氣藏白堊系巴什基奇克組測(cè)井解釋裂縫孔隙度、滲透率直方圖

圖3 裂縫線密度與單砂體厚度關(guān)系圖

圖4 大北氣田不同巖性與裂縫開(kāi)度關(guān)系圖

圖5 大北氣田不同微相與裂縫線密度關(guān)系圖

圖6 裂縫密度分布與構(gòu)造角度的關(guān)系圖

而根據(jù)單井統(tǒng)計(jì)的裂縫線密度與沉積微相的關(guān)系圖表明：河口壩平均裂縫線密度為11條／m，平均裂縫線密度最大，裂縫最發(fā)育；水下分流河道微相平均裂縫線密度為5條／m；分流間灣裂縫最不發(fā)育，平均線密度只有不到1條／m（圖5）。

2.3 構(gòu)造角度與裂縫發(fā)育與關(guān)系

根據(jù)大北7口井成像資料統(tǒng)計(jì)分析，裂縫的發(fā)育程度與構(gòu)造角度［6－7］存在一定相關(guān)性（圖6）：構(gòu)造角度越大，裂縫密度越大，裂縫越發(fā)育。

3 結(jié)論與認(rèn)識(shí)

1）裂縫的存在是影響大北1氣藏白堊系氣藏滲流特征的重要因素；準(zhǔn)確的計(jì)算裂縫密度、開(kāi)度等參數(shù)是精確描述裂縫滲透率的關(guān)鍵；經(jīng)校正后的裂縫參數(shù)能基本滿足開(kāi)發(fā)方案儲(chǔ)層描述的需求。

2）裂縫發(fā)育受儲(chǔ)層厚度的制約。薄層比厚層有更高的裂縫密度，對(duì)于本次研究區(qū)塊，單砂層厚度在11 m以下時(shí)裂縫發(fā)育程度較高。

3）裂縫開(kāi)度與巖性有一定關(guān)系，泥質(zhì)粉砂巖中裂縫開(kāi)度較大，而粉砂巖、細(xì)砂巖裂縫平均開(kāi)度略低；裂縫線密度在不同沉積微相有不同表現(xiàn)，河口壩裂縫線密度最大，裂縫最發(fā)育，水下分流河道微相居中，分流間灣裂縫最不發(fā)育。

4）裂縫的發(fā)育程度與構(gòu)造角度存在一定相關(guān)性，構(gòu)造角度越大，裂縫密度越大，裂縫越發(fā)育。

［1］張貴生.川西坳陷須家河組致密砂巖儲(chǔ)層裂縫特征［J］.天然氣工業(yè)，2005，25（7）：11－13.

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［3］趙良孝，補(bǔ)勇.碳酸鹽巖儲(chǔ)層測(cè)井評(píng)價(jià)技術(shù)［M］.北京：石油工業(yè)出版社，1994.

［4］周文.裂縫性油氣儲(chǔ)集層評(píng)價(jià)方法［M］.成都：四川科學(xué)技術(shù)出版社，1998.

［5］賈文玉.成像測(cè)井技術(shù)與應(yīng)用［M］.北京：石油工業(yè)出版社，2000.

［6］周新桂，張林炎，范昆，等.儲(chǔ)層構(gòu)造裂縫定量預(yù)測(cè)研究及評(píng)價(jià)技術(shù)［J］.地球?qū)W報(bào)，2003，24（2）：175－180.

［7］陳輝，胡英，李軍.數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)在地震裂縫檢測(cè)中的應(yīng)用［J］.天然氣工業(yè)，2008，28（3）：48－50.

Fracture development pattern in the Cretaceous reservoirs in the Dabei－1 gas pool of the Kuqa Depression，Tarim Basin

Li Shichuan1，Cheng Ronghong1，Wang Yong1，Liu Yuyan2，Xu Wensheng1
（1.Research Institute of Exploration and Development，Tarim Oilfield Company，PetroChina，Korla，Xinjiang 841000，China；2.Korla Branch of Bureau of Geophysical Prospecting INC.，CNPC，Korla，Xinjiang 841001，China）

NATUR.GAS IND.VOLUME 32，ISSUE 10，pp.24－27，10／25／2012.（ISSN 1000－0976；In Chinese）

To understand the fracture development pattern of the Cretaceous reservoirs in the Dabei－1 gas pool of the Kuqa Depression，Tarim Basin，is crucial to future well emplacement，completion and acid－fracturing as well as 3D geologic modeling.Based on single well core fracture observation，microscopic fracture observation of thin section，and the analysis of image logging data，a series of empirical formulae were used to achieve various single well fracture parameters such as density，openness，porosity and permeability.The factors controlling fracture development were identified through analyzing the relationships between fracture development and formation thickness，lithofacies，sedimentary microfacies，structural dips，etc.It is believed that fractures are well developed in relatively fine and thin sandstone layers and in the locations with large structural dips in the Cretaceous reservoirs in the Dabei－1 gas pool.

Tarim Basin，Kuqa Depression，Dabei－1 gas pool，Cretaceous，reservoir，fracture development，controlling factor，dis－tribution pattern，openness，linear density

李世川等.庫(kù)車(chē)坳陷大北1氣藏白堊系儲(chǔ)層裂縫發(fā)育規(guī)律.天然氣工業(yè)，2012，32（10）：24－27.

10.3787／j.issn.1000－0976.2012.10.005

李世川，1966年生，高級(jí)工程師，西南石油大學(xué)博士研究生；目前在中國(guó)石油塔里木油田公司勘探開(kāi)發(fā)研究院天然氣所從事天然氣開(kāi)發(fā)地質(zhì)方面的研究工作。地址：（841000）新疆維吾爾自治區(qū)庫(kù)爾勒市中國(guó)石油塔里木油田公司勘探開(kāi)發(fā)研究院。電話：18609962606。E－mail：tlmlsc＠126.com

（修改回稿日期 2012－08－07 編輯 居維清）

DOI：10.3787／j.issn.1000－0976.2012.10.005

Li Shichuan，senior engineer，born in 1966，is engaged in research of natural gas development geology.

Add：Korla，Xinjiang 841000，P.R.China

E－mail：tlmlsc＠126.com