車排子地區(qū)石炭系擠壓逆沖構(gòu)造區(qū)斷層共生裂縫發(fā)育程度定量表征

楊少春, 牛海瑞, 宋明水, 趙永福1,, 汪 勇1,

(1.中國(guó)石油大學(xué)地球科學(xué)與技術(shù)學(xué)院,山東青島 266580; 2.海洋國(guó)家實(shí)驗(yàn)室海洋礦產(chǎn)資源評(píng)價(jià)與探測(cè)技術(shù)功能實(shí)驗(yàn)室,山東青島266071; 3.中石化新星山東新能源有限公司,山東東營(yíng) 257000；4.中國(guó)石化勝利油田分公司油氣勘探管理中心,山東東營(yíng) 257017)

車排子地區(qū)石炭系擠壓逆沖構(gòu)造區(qū)斷層共生裂縫發(fā)育程度定量表征

楊少春1,2, 牛海瑞1,3, 宋明水4, 趙永福1,4, 汪 勇1,4

(1.中國(guó)石油大學(xué)地球科學(xué)與技術(shù)學(xué)院,山東青島 266580; 2.海洋國(guó)家實(shí)驗(yàn)室海洋礦產(chǎn)資源評(píng)價(jià)與探測(cè)技術(shù)功能實(shí)驗(yàn)室,山東青島266071; 3.中石化新星山東新能源有限公司,山東東營(yíng) 257000；4.中國(guó)石化勝利油田分公司油氣勘探管理中心,山東東營(yíng) 257017)

在準(zhǔn)噶爾盆地車排子地區(qū)多期擠壓逆沖構(gòu)造背景下,石炭系火山巖斷裂伴生大規(guī)模構(gòu)造裂縫。綜合利用巖心、薄片、成像測(cè)井和地震等資料,對(duì)車排子地區(qū)石炭系斷層共生裂縫的發(fā)育程度進(jìn)行定量化表征及預(yù)測(cè)。研究結(jié)果表明:與逆斷層伴生的高角度剪切縫和擴(kuò)張裂縫是石炭系發(fā)育的主要裂縫類型,構(gòu)造裂縫的走向、傾角、密度及張開(kāi)度等參數(shù)與斷層密切相關(guān);研究區(qū)斷裂級(jí)別可劃分為Ⅰ～Ⅲ級(jí),通過(guò)建立斷層共生裂縫密度分布函數(shù),得出3類斷層對(duì)裂縫發(fā)育的控制范圍分別為5.5、3.0、0.9 km。在充分考慮不同級(jí)別斷層對(duì)裂縫發(fā)育控制作用的基礎(chǔ)上,采用統(tǒng)計(jì)和回歸分析的方法定量分析石炭系斷裂強(qiáng)度,通過(guò)全區(qū)斷裂信息維到裂縫信息維的轉(zhuǎn)換,最終實(shí)現(xiàn)對(duì)車排子地區(qū)石炭系斷層共生裂縫發(fā)育程度的精細(xì)刻畫(huà)和定量表征。

擠壓逆沖構(gòu)造; 斷裂級(jí)別; 裂縫密度; 定量表征; 車排子地區(qū)

中國(guó)中西部地區(qū)造山褶皺帶前緣發(fā)育了一系列不同類型的逆沖斷裂構(gòu)造帶,近年來(lái),國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)逆沖斷裂帶的勘探研究取得了豐碩的成果和認(rèn)識(shí)[1-4]。準(zhǔn)噶爾盆地西北緣是一個(gè)多期不同性質(zhì)斷裂疊加的逆沖斷裂帶,它的形成主要經(jīng)歷了海西中期的強(qiáng)烈擠壓、海西晚期的大規(guī)模推覆及印支運(yùn)動(dòng)期的扭動(dòng)變形3個(gè)演化階段[5-6],最終形成一個(gè)斷層及裂縫發(fā)育的擠壓逆沖構(gòu)造區(qū)。車排子地區(qū)位于準(zhǔn)噶爾盆地西北緣,區(qū)域構(gòu)造上屬于準(zhǔn)噶爾類前陸盆地斜坡帶,其東部以紅車斷裂帶為界與中拐凸起及昌吉凹陷相接,南面為南緣沖斷帶的四棵樹(shù)凹陷,西北伸入扎伊爾山山前,北與克百斷褶帶相接(圖1(a)),平面形態(tài)呈三角形,主體走向?yàn)楸蔽?南東向[7-8]。據(jù)鉆井資料揭示,研究區(qū)大部分地區(qū)缺失二疊系、三疊系和侏羅系,白堊系、古近系或新近系直接超覆于石炭系基底之上,石炭系巖性以火山熔巖和火山碎屑巖為主。勘探開(kāi)發(fā)實(shí)踐表明,車排子地區(qū)石炭系火山巖儲(chǔ)集層雖然具有巖石致密、物性條件差的特點(diǎn),但仍富集大量的油氣,油氣儲(chǔ)量主要受斷層及裂縫的發(fā)育程度所控制[9-10],這與逆沖斷裂帶的發(fā)育緊密相關(guān)。因此,對(duì)斷層共生裂縫的定量描述及預(yù)測(cè)成為下一步火山巖油氣藏高效開(kāi)發(fā)的關(guān)鍵。國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)于斷層及相關(guān)裂縫的定量表征方法方面已有部分研究成果,主要包括斷層距離法[11-13]、斷面率法[14-15]、物理實(shí)驗(yàn)?zāi)M法[16-17]、分形分維法[18-20]和斷面脫空法[21-22]等。但對(duì)于擠壓逆沖構(gòu)造區(qū),不同規(guī)模斷層之間差異性大、對(duì)裂縫發(fā)育的控制作用也不同?；诖?筆者以車排子地區(qū)石炭系火山巖為解剖對(duì)象,對(duì)斷層系統(tǒng)進(jìn)行分類,明確不同級(jí)別斷層對(duì)裂縫發(fā)育的控制范圍,通過(guò)全區(qū)斷裂信息維到裂縫信息維的轉(zhuǎn)換,建立斷層共生裂縫密度計(jì)算模型,實(shí)現(xiàn)斷層共生裂縫發(fā)育程度的定量化評(píng)價(jià)與預(yù)測(cè)。

1 地質(zhì)概況

車排子地區(qū)石炭系火山巖歷經(jīng)海西、印支、燕山和喜馬拉雅等多期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的影響和改造作用,內(nèi)部被多條斷裂切割形成眾多的復(fù)雜斷塊。通過(guò)三維地震資料斷裂分析明確斷層級(jí)別及期次,通過(guò)巖心、薄片及成像測(cè)井資料對(duì)裂縫參數(shù)實(shí)現(xiàn)定量描述。

1.1 斷層分布特征

車排子地區(qū)位于準(zhǔn)噶爾盆地西北緣沖斷帶前端,構(gòu)造運(yùn)動(dòng)劇烈,斷裂十分發(fā)育。平面上,根據(jù)斷層走向可分為近SN、近EW、NW和NE 4個(gè)優(yōu)勢(shì)方向(圖1(b)),并且呈現(xiàn)出明顯的分區(qū)性。剖面上,車排子推覆構(gòu)造前緣帶以高角度逆沖斷裂為主,自西向東呈現(xiàn)階梯狀斷層組合,或與次級(jí)斷層之間呈“y”字型組合樣式(圖1(c))。

以三維地震資料斷裂解釋為基礎(chǔ),根據(jù)斷裂規(guī)模(延伸長(zhǎng)度、斷距、傾角等)、斷層切割層位及對(duì)構(gòu)造演化的控制作用將石炭系斷層劃分為 Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ級(jí)斷裂(表1)。其中,Ⅰ級(jí)斷裂主要與紅車斷裂帶近于平行近SN向展布,共發(fā)育3條,延伸長(zhǎng)度大于10 km,使得車排子凸起行跡為自東向西抬起的斷階帶;Ⅱ級(jí)斷裂主要為NW向,共發(fā)育9條,延伸長(zhǎng)度在5～8 km,控制著南北斷塊的展布方向;Ⅲ級(jí)斷裂主要為NE向,共發(fā)育33條,延伸長(zhǎng)度小于5 km,數(shù)量眾多且走向多變,使研究區(qū)斷層進(jìn)一步復(fù)雜化,形成良好的裂縫型儲(chǔ)集層。

表1 車排子地區(qū)石炭系斷裂分級(jí)

圖1 研究區(qū)構(gòu)造位置及石炭系頂面斷裂分布Fig.1 Tectonic position of study area and fault distribution of top surface of Carboniferous

1.2 裂縫參數(shù)定量描述

根據(jù)取心井巖心觀察描述及成像測(cè)井解釋的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析,研究區(qū)火山巖裂縫按地質(zhì)成因和力學(xué)性質(zhì)可分為成巖裂縫、張裂縫、構(gòu)造剪切縫、風(fēng)化裂縫和溶蝕裂縫等5種基本類型。其中,與逆斷層伴生的擴(kuò)張裂縫和剪切縫是石炭系發(fā)育的主要裂縫類型,一般成組系出現(xiàn)且方向性明顯。

1.2.1 裂縫組系與產(chǎn)狀

統(tǒng)計(jì)表明,研究區(qū)裂縫走向集中分布于5個(gè)方位,分別為近NS向、NE向、NWW向、近EW向和NW向,裂縫優(yōu)勢(shì)發(fā)育方位以 5°和50°為主(圖2(a))。裂縫發(fā)育走向與其附近斷層具有密切的相關(guān)性,NS和NE向的裂縫主要發(fā)育在Ⅰ級(jí)斷裂附近,而NWW和NW向的裂縫主要發(fā)育在次級(jí)斷層附近,裂縫的優(yōu)勢(shì)方向與斷層走向基本一致。裂縫傾角分布范圍較大,但以高角度斜交縫(45°～75°)為主,占裂縫觀測(cè)總數(shù)的58.6%,其次是低角度斜交縫(15°～45°),占24.2%,水平縫和垂直縫發(fā)育較少(圖2(b))。

1.2.2 裂縫充填程度及形成期次

受多期擠壓構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的影響,車排子地區(qū)火山巖裂縫具有多期次發(fā)育、充填和后期改造的顯著特征。根據(jù)裂縫中礦物的充填程度,將研究區(qū)裂縫分為全充填(占46%)、半充填(占34%)、未充填(占20%)3類(圖2(c))。裂縫充填礦物以方解石、硅質(zhì)、石膏、綠泥石為主,局部可見(jiàn)黃鐵礦等自生礦物。未充填和半充填裂縫對(duì)儲(chǔ)層的儲(chǔ)集和滲透能力有著良好的改造作用,為有效裂縫。構(gòu)造裂縫與斷層均為構(gòu)造應(yīng)力集中釋放的結(jié)果,裂縫的形成和發(fā)展與斷層之間存在密切關(guān)系。結(jié)合區(qū)域構(gòu)造演化史分析,采用裂縫充填物碳氧穩(wěn)定同位素分析測(cè)試手段確定研究區(qū)火山巖裂縫形成期次有3期,分別對(duì)應(yīng)海西運(yùn)動(dòng)中晚期、印支運(yùn)動(dòng)期和燕山運(yùn)動(dòng)早期(圖2(d))。

1.2.3 裂縫密度與張開(kāi)度

裂縫密度是衡量裂縫發(fā)育程度的主要參數(shù),在定量討論構(gòu)造裂縫發(fā)育程度時(shí),通常采用裂縫線密度作為評(píng)價(jià)指標(biāo)[23-24],不同井的裂縫線密度差異較為明顯,整體變化范圍為1～10條/m,平均5條/m(圖2(e)),反映了裂縫發(fā)育的非均質(zhì)性。通常裂縫的開(kāi)度是指在垂直裂縫面的方向上兩裂縫壁之間的相對(duì)位移距離,研究區(qū)裂縫開(kāi)度主要分布在 0.05 ～0.1 mm,占51.7%,多屬于微裂縫(圖2(f))。裂縫發(fā)育密度、開(kāi)度及延伸受控于斷層的分布和斷距,排664、排665、排61井位于Ⅰ級(jí)斷裂附近,裂縫密度約8條/m,開(kāi)度大于1mm;排682、排674、排661、排662井位于Ⅲ級(jí)斷裂附近,裂縫密度僅為2～3條/m,開(kāi)度多小于0.05 mm。因此,斷裂級(jí)別越高,附近裂縫發(fā)育密度和寬度越大,它們之間表現(xiàn)為較好的正相關(guān)關(guān)系,可為后續(xù)斷層共生裂縫的定量表征奠定基礎(chǔ)。

圖2 車排子地區(qū)石炭系不同裂縫參數(shù)統(tǒng)計(jì)Fig.2 Statistical graphs of different fracture parameter of Carboniferous in Chepaizi area

2 不同級(jí)別斷層對(duì)裂縫發(fā)育的控制作用

在對(duì)研究區(qū)不同規(guī)模斷層分級(jí)的基礎(chǔ)上,根據(jù)成像測(cè)井資料統(tǒng)計(jì)裂縫線密度,建立各井點(diǎn)的裂縫密度參數(shù)與距斷層的距離之間的擬合關(guān)系,根據(jù)所擬合出的關(guān)系圖,裂縫密度與距斷層距離之間相關(guān)性明顯,主要表現(xiàn)為:隨著與斷層距離的增加,斷層共生裂縫發(fā)育的密度呈冪函數(shù)遞減分布;斷層級(jí)別越大,隨斷層距離的增大其附近裂縫發(fā)育密度遞減率越慢。給出不同級(jí)別斷層共生裂縫密度分布函數(shù)。

Ⅰ級(jí)斷層:y=10.329x-0.654,r=0.87.

(1)

Ⅱ級(jí)斷層:y=4.805x-0.502,r=0.90.

(2)

Ⅲ級(jí)斷層:y=1.982x-0.904,r=0.91.

(3)

式中,y為裂縫發(fā)育密度,條/m;x為距斷層的距離,km;r為相關(guān)性系數(shù)。

在斷層共生裂縫分布函數(shù)上存在裂縫密度驟降的臨界點(diǎn),在臨界點(diǎn)以內(nèi),裂縫密度驟減為“斷層控制裂縫發(fā)育帶”,而在臨界距離以外,裂縫密度緩慢減小為“區(qū)域控制裂縫發(fā)育帶”。根據(jù)研究區(qū)3類級(jí)別斷層對(duì)裂縫控制距離的對(duì)比,Ⅰ級(jí)斷層對(duì)附近裂縫控制影響距離C=5.5 km,該帶裂縫發(fā)育密度高達(dá)10條/m;Ⅱ級(jí)斷層對(duì)附近裂縫控制影響距離C=3.0 km,該帶裂縫發(fā)育密度為7條/m;Ⅲ級(jí)斷層對(duì)附近裂縫控制影響距離C=0.9 km,該帶裂縫發(fā)育密度為5條/m,而區(qū)域控制裂縫發(fā)育帶的裂縫密度普遍小于3條/m(圖3)。由斷層共生裂縫發(fā)育模式圖可以看出,裂縫的發(fā)育具有明顯的分帶性,一方面由于逆沖斷層上盤(pán)變形程度比下盤(pán)大,使得上盤(pán)裂縫發(fā)育程度更高;另一方面隨著斷距和斷層破碎帶寬度的增大,斷控裂縫發(fā)育帶的寬度和密度均增大。

3 裂縫發(fā)育程度定量預(yù)測(cè)

隨著油氣田勘探和開(kāi)發(fā)的不斷深入,斷層共生裂縫的定量描述變得尤為重要,迫切需要一種新的且有效的方法對(duì)構(gòu)造裂縫進(jìn)行定量化描述和預(yù)測(cè)。基于3類不同級(jí)別斷層對(duì)構(gòu)造裂縫發(fā)育的控制作用,本文中提出利用斷裂強(qiáng)度分析定量表征裂縫發(fā)育程度的方法。

圖3 不同級(jí)別斷層控制下的裂縫密度分布函數(shù)及發(fā)育模式Fig.3 Density function and fracture development model for different grades of fault-controlled fracture

3.1 斷裂強(qiáng)度分析

斷層和裂縫都是巖石破裂的結(jié)果,具有自相似的分形結(jié)構(gòu),只是尺度上存在差異[25],這是通過(guò)斷裂強(qiáng)度分析預(yù)測(cè)裂縫的理論依據(jù)。在車排子地區(qū)石炭系頂面構(gòu)造圖數(shù)字化的基礎(chǔ)上,根據(jù)斷層分布特征,將石炭系斷層系統(tǒng)劃分為74個(gè)邊長(zhǎng)為2 km的正方形網(wǎng)格(圖4(a))。每個(gè)網(wǎng)格作為一個(gè)計(jì)算單元,斷裂強(qiáng)度的計(jì)算公式如下:

Q=L1C1+L2C2+L3C3.

(4)

式中,Q為斷裂強(qiáng)度;L1為網(wǎng)格內(nèi)Ⅰ級(jí)斷層的總長(zhǎng)度,km;C1為Ⅰ級(jí)斷層對(duì)裂縫的控制距離,km;L2為網(wǎng)格內(nèi)Ⅱ級(jí)斷層的總長(zhǎng)度,km;C2為Ⅱ級(jí)斷層對(duì)裂縫的控制距離,km;L3為網(wǎng)格內(nèi)Ⅲ級(jí)斷層的總長(zhǎng)度,km;C3為Ⅲ級(jí)斷層對(duì)裂縫的控制距離,km。

圖4 斷裂強(qiáng)度分析Fig.4 Analysis of fault strength

在求取各單元網(wǎng)格內(nèi)斷裂強(qiáng)度后,通過(guò)克里金插值法即可得到不同井點(diǎn)的斷裂強(qiáng)度值。以成像測(cè)井解釋出的裂縫發(fā)育密度刻度各井點(diǎn)的斷裂強(qiáng)度值,從相關(guān)性分析圖上可以看出(圖4(b)),車排子地區(qū)構(gòu)造裂縫發(fā)育程度與斷裂強(qiáng)度具有良好的指數(shù)擬合關(guān)系,相關(guān)系數(shù)達(dá)0.91。斷裂強(qiáng)度分析克服了簡(jiǎn)單分形方法在表征裂縫分布方面的不足,突出了不同級(jí)別斷層對(duì)裂縫發(fā)育的控制作用,因此可實(shí)現(xiàn)利用斷裂強(qiáng)度定量化分析預(yù)測(cè)裂縫有利發(fā)育區(qū)的目的。

3.2 裂縫有利發(fā)育區(qū)預(yù)測(cè)

利用斷層共生裂縫密度擬合公式即可實(shí)現(xiàn)全區(qū)斷裂信息維到裂縫信息維的轉(zhuǎn)換,并制作了車排子地區(qū)石炭系構(gòu)造裂縫密度等值線圖(圖5),可定量預(yù)測(cè)裂縫的平面分布。從圖5中可以看出,斷層的展布方位和規(guī)?？刂浦芽p的發(fā)育及分布規(guī)律。平面上,裂縫主要沿Ⅰ級(jí)和Ⅱ級(jí)斷層的走向呈條帶狀或斑狀分布,但單條斷層附近沒(méi)有連續(xù)的裂縫發(fā)育區(qū),裂縫發(fā)育受斷層之間組合方式的控制,具體表現(xiàn)為:在不同級(jí)別斷層的交匯處(排673井、排665和排682井)、斷層走向轉(zhuǎn)彎處(排60井)以及斷層端部(排668井和排612井南),均為裂縫密度高值區(qū),可達(dá)8～12條/m,這是由于在這些部位附近構(gòu)造活動(dòng)強(qiáng)烈,地應(yīng)力集中分布產(chǎn)生的結(jié)果。而在Ⅲ級(jí)斷層附近或距離斷層較遠(yuǎn)的排671井、排661井、排662井和排674井一帶,為裂縫密度低值區(qū),小于4條/m。

圖5 車排子地區(qū)石炭系裂縫發(fā)育密度平面預(yù)測(cè)Fig.5 Plane prediction charts of fracture density of Carboniferous in Chepaizi area

一般利用相對(duì)誤差來(lái)反映裂縫預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確程度。通過(guò)對(duì)比巖心及成像測(cè)井所觀測(cè)到的裂縫密度與預(yù)測(cè)得到的裂縫密度(表2)發(fā)現(xiàn),其中85%的井相對(duì)誤差控制在25%以內(nèi),整體上符合良好,但車13井、排671井和排683井相對(duì)誤差較大,可能是由于局部構(gòu)造應(yīng)力作用的影響。

結(jié)合試油試采資料分析認(rèn)為,已有的試油井分布與裂縫的分布密切相關(guān)。如位于裂縫較發(fā)育區(qū)的排673井、排665井、排66井和排61井的產(chǎn)油量高,日產(chǎn)油分別為34.39、36.28、18.71和11.9 t;位于裂縫不發(fā)育區(qū)的排662井、排661井和排674井的日產(chǎn)油量分別為2.08、1.67和2.48 t。但也發(fā)現(xiàn),位于裂縫發(fā)育區(qū)的排664井僅為油花顯示,是由于其裂縫大部分被方解石、石英等礦物充填所致。因此,該裂縫定量表征方法及預(yù)測(cè)結(jié)果較可靠,可為進(jìn)一步油氣勘探開(kāi)發(fā)提供參考。

表2 車排子地區(qū)石炭系裂縫預(yù)測(cè)相對(duì)誤差分析及試油成果Table 2 Error analysis of fracture prediction and well testing results of Carboniferous in Chepaizi area

4 結(jié) 論

(1)車排子地區(qū)石炭系斷層走向可分為近SN、近EW、NW和NE 4個(gè)優(yōu)勢(shì)方向,斷層級(jí)別可劃分為Ⅰ～Ⅲ級(jí)。Ⅰ級(jí)斷裂延伸長(zhǎng)度大于10 km,Ⅱ級(jí)斷裂延伸長(zhǎng)度在5～8 km,Ⅲ級(jí)斷裂延伸長(zhǎng)度小于5 km。

(2)研究區(qū)裂縫走向集中分布于近NS向、NE向、NWW向、近EW向和NW向5個(gè)方位,與斷層走向基本一致。裂縫類型以高角度剪切縫為主,充填程度較高。裂縫發(fā)育密度、開(kāi)度及延伸受控于斷層的分布和斷距,斷裂級(jí)別越高,裂縫發(fā)育密度越大。

(3)不同級(jí)別斷層對(duì)裂縫發(fā)育的控制作用也不同,斷層級(jí)別越大,隨斷層距離的增大其附近裂縫發(fā)育密度遞減率越慢,裂縫的發(fā)育具有明顯的分帶性,Ⅰ級(jí)斷層對(duì)附近裂縫控制影響距離為5.5 km,Ⅱ級(jí)斷層對(duì)附近裂縫控制影響距離為3.0 km,Ⅲ級(jí)斷層對(duì)附近裂縫控制影響距離為0.9 km。

(4)斷裂強(qiáng)度的定量化分析實(shí)現(xiàn)了全區(qū)斷裂信息維到裂縫信息維的轉(zhuǎn)換,可定量預(yù)測(cè)裂縫的平面分布。裂縫主要沿Ⅰ級(jí)和Ⅱ級(jí)斷層的走向呈條帶狀或斑狀分布,在不同級(jí)別斷層的交匯處、斷層走向轉(zhuǎn)彎處以及斷層端部,均為裂縫密度高值區(qū)。

[1] 賈承造,魏國(guó)齊,李本亮,等.中國(guó)中西部?jī)善谇瓣懪璧氐男纬杉捌淇貧庾饔肹J].石油學(xué)報(bào),2003,24(2):13-17.

JIA Chengzao, WEI Guoqi, LI Benliang, et al. Tectonic evolution of two-epoch foreland basins and its control for natural gas accumulation in Chinas mid-western areas[J]. Acta Petrolei Sinica, 2003,24(2):13-17.

[2] 夏義平,徐禮貴,鄭良合,等.鄂爾多斯盆地西緣逆沖斷裂帶構(gòu)造特征及油氣勘探方向[J].中國(guó)石油勘探,2005,10(5):13-19.

XIA Yipin, XU Ligui, ZHENG Lianghe, et al. Structural features and oil-gas prospecting targets of thrusting fault belt in western edge of Ordos Basin[J]. China Petrleum Exploration, 2005,10(5):13-19.

[3] 劉華,陳建平.準(zhǔn)噶爾盆地烏夏逆沖斷裂帶三疊紀(jì)-侏羅紀(jì)構(gòu)造控扇規(guī)律及時(shí)空演化[J].大地構(gòu)造與成礦學(xué),2010,34(2):204-215.

LIU Hua, CHEN Jianping. Regularities of Triassic-Jurassic structural movements controlling fans development in the Wuxia thrust belt of Junggar Basin[J]. Geotectonica Et Metallogenia, 2010,34(2):204-215.

[4] AYDIN M G, ENGELDER T. Revisiting the Hubbert—Rubey pore pressure model for overthrust faulting: inferences from bedding-parallel detachment surfaces within Middle Devonian gas shale, the Appalachian Basin, USA[J]. Journal of Structural Geology, 2014,69:519-537.

[5] 譚開(kāi)俊,田鑫,孫東,等.準(zhǔn)噶爾盆地西北緣斷裂帶油氣分布特征及控制因素[J].斷塊油氣田,2004,11(6):13-14.

TAN Kaijun, TIAN Xin, SUN Dong, et al. Controlling factors and characteristic of petroleum occurrence in fault belt in northwestern margin of Junggar Basin[J]. Fault-Block Oil & Gas Field, 2004,11(6):13-14.

[6] 袁云峰,才業(yè),樊佐春,等.準(zhǔn)噶爾盆地紅車斷裂帶石炭系火山巖儲(chǔ)層裂縫特征[J].巖性油氣藏,2011,23(1):47-51.

YUAN Yunfeng, CAI Ye, FAN Zuochun, et al. Fracture characteristics of Carboniferous volcanic reservoirs in Hongche fault belt of Junggar Basin[J]. Lithologic Reservoirs, 2011,23(1):47-51.

[7] 楊愷,董臣強(qiáng),徐國(guó)盛.車排子地區(qū)新近系沙灣組物源與沉積相分析[J].中國(guó)石油大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2012,36(3):7-13.

YANG Kai, DONG Chenqiang, XU Guosheng. Analysis of provenance and sedimentary facies of Neogene Shawan formation in Chepaizi area[J]. Journal of China University of Petroleum (Edition of Natural Science), 2012,36(3):7-13.

[8] 孟凡超,操應(yīng)長(zhǎng),崔巖,等.準(zhǔn)噶爾盆地西緣車排子凸起石炭系火山巖儲(chǔ)層成因[J].中國(guó)石油大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2016,40(5):22-31.

MENG Fanchao, CAO Yingchang, CUI Yan, et al. Genesis of Carboniferous volcanic reservoirs in Chepaizi salient in western margin of Junggar Basin[J]. Journal of China University of Petroleum (Edition of Natural Science), 2016,40(5): 22-31.

[9] 董臣強(qiáng).車排子地區(qū)火成巖油氣成藏條件及勘探關(guān)鍵技術(shù)[J].油氣地質(zhì)與采收率,2015,22(2):45-50.

DONG Chenqiang. Hydrocarbon accumulation conditions and key exploration technologies of igneous rock in the Chepaizi area[J]. Petroleum Geology & Recovery Efficiency, 2015,22(2):45-50.

[10] 溫雅茹,楊少春,汪勇.火山巖儲(chǔ)集空間組合及儲(chǔ)油模式:以準(zhǔn)西車排子地區(qū)石炭系為例[J].中國(guó)礦業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2016,45(3):582-590.

WEN Yaru, YANG Shaochun, WANG Yong. Combination of volcanic reservoir spaces and hydrocarbon storage modes: a case study on the Carboniferous system in Chepaizi area, west of Junggar Basin[J]. Journal of China University of Mining & Technology, 2016,45(3):582-590.

[11] 高孝巧,張達(dá).逆斷層控制構(gòu)造裂縫發(fā)育的力學(xué)機(jī)制模擬[J].地質(zhì)力學(xué)學(xué)報(bào),2015,21(1):47-55.

GAO Xiaoqiao, ZHANG Da. Numerical simulation of structural fractures controlled by reverse fault[J]. Journal of Geomechanics, 2015,21(1):47-55.

[12] 鞠瑋,侯貴廷,黃少英,等.斷層相關(guān)褶皺對(duì)砂巖構(gòu)造裂縫發(fā)育的控制約束[J].高校地質(zhì)學(xué)報(bào),2014,20(1):105-113.

JU Wei, HOU Guiting, HUANG Shaoying, et al. Constraints and controls of fault related folds on the development of tectonic fractures in sandstones[J]. Geological Journal of China Universities, 2014,20(1):105-113.

[13] 馮建偉,昌倫杰,孫致學(xué),等.多因素約束下的致密砂巖氣藏離散裂縫特征及地質(zhì)模型研究[J].中國(guó)石油大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2016,40(1):18-26.

FENG Jianwei, CHANG Lunjie, SUN Zhixue, et al. Geological model and characteristics of dissrete fracture network in tight sandstone gas reservoir constrained by multi-factors[J]. Journal of China University of Petroleum (Edition of Natural Science), 2016,40(1):18-26.

[14] 劉景新.火成巖油氣儲(chǔ)層構(gòu)造裂縫發(fā)育程度預(yù)測(cè)研究[J].西北大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2014,44(2):279-284.

LIU Jingxin. The method of forecasting the developmental characteristics of tectoclase in igneous reservoir[J]. Journal of Northwest University (Natural Science Edition), 2014,44(2):279-284.

[15] 李樂(lè),侯貴廷,潘文慶,等.逆斷層對(duì)致密巖石構(gòu)造裂縫發(fā)育的約束控制[J].地球物理學(xué)報(bào),2011,54(2):466-473.

LI Le, HOU Guiting, PAN Wenqing, et al. The constraints of reverse fault to the development of structural fractures in compacted rocks[J]. Chinese Journal of Geophysics, 2011,54(2):466-473.

[16] 張?jiān)品?劉佩佩,齊慶鵬,等.海拉爾盆地貝爾凹陷基巖斷層相關(guān)裂縫發(fā)育特征及模擬實(shí)驗(yàn)研究[J].地質(zhì)科學(xué),2012,47(4):1176-1187.

ZHANG Yunfeng, LIU Peipei, QI Qingpeng, et al. Study on fault associated crack development characteristics and simulation experiment about the buried hill reservoir in the Beier Sag,Hailer Basin[J]. Chinese Journal of Geology, 2012,47(4):1176-1187.

[17] 張?jiān)品?趙旭光,王宇,等.正斷層伴生裂縫物理模擬實(shí)驗(yàn)研究[J].科學(xué)技術(shù)與工程,2010,10(36):8975-8979.

ZHANG Yunfeng, ZHAO Xuguang, WANG Yu, et al. Physical simulation experiment of normal faults associated fractures[J]. Science Technology & Engineering, 2010,10(36):8975-8979.

[18] 馮陣東,戴俊生,鄧航,等.利用分形幾何定量評(píng)價(jià)克拉2氣田裂縫[J].石油與天然氣地質(zhì),2011,32(6):928-933.

FENG Zhendong, DAI Junsheng, DENG Hang, et al. Quantitative evaluation of fractures with fractal geometry in Kela-2 gas field[J]. Oil & Gas Geology, 2011,32(6):928-933.

[19] 周廷全,陳俊俠.濟(jì)陽(yáng)坳陷樁西古潛山儲(chǔ)層裂縫的分形特征[J].中國(guó)石油大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2011,35(5):1-5.

ZHOU Tingquan, CHEN Junxia. Fractal characteristics of fracture in Zhuangxi buried-hill reservoir,Jiyang depression[J]. Journal of China University of Petroleum (Edition of Natural Science), 2011,35(5):1-5.

[20] WATANABE K, TAKAHASHI H. Parametric study of the energy extraction from hot dry rock based on fractal fracture network model[J]. Geothermics, 1995,24(2):223-236.

[21] 徐國(guó)強(qiáng),劉樹(shù)根,李國(guó)蓉,等.斷層相關(guān)裂隙的一種定量計(jì)算方法[J].地質(zhì)學(xué)報(bào),2006,80(2):192-195.

XU Guoqiang, LIU Shugen, LI Guorong, et al. A new method for quantitative calculating of fault fractured pore space[J]. Acta Geologica Sinica, 2006,80(2):192-195.

[22] 李小剛,徐國(guó)強(qiáng),韓劍發(fā),等.斷層裂縫定量描述技術(shù)在塔中X井區(qū)良里塔格組裂縫研究中的應(yīng)用[J].吉林大學(xué)學(xué)報(bào)(地球科學(xué)版),2012,42(2):344-352.

LI Xiaogang, XU Guoqiang, HAN Jianfa, et al. Application of a new method for quantitative calculating of fault-related fracture:a case study from Lianglitage Formation in Tazhong X Well Area,Tarim Basin,China[J]. Journal of Jilin University (Earth Science Edition), 2012,42(2):344-352.

[23] 宋璠,蘇妮娜,馮建偉,等.基于摩擦效應(yīng)的砂巖裂縫密度定量預(yù)測(cè)[J].中國(guó)石油大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2014,38(6):1-8.

SONG Fan, SU Nina, FENG Jianwei, et al. Quantitative prediction of fracture density based on friction effect[J]. Journal of China University of Petroleum (Edition of Natural Science), 2014,38(6):1-8.

[24] 袁靜,李春堂,楊學(xué)君,等.東營(yíng)凹陷鹽家地區(qū)沙四段砂礫巖儲(chǔ)層裂縫發(fā)育特征[J].中南大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2016,47(5):1649-1659.

YUAN Jing, LI Chuntang, YANG Xuejun, et al. Development characteristics of glutenite reservoir fractures of the fourth member of Shahejie Formation in Yanjia area, Dongying sag[J]. Journal of Central South University (Science and Technology), 2016,47(5):1649-1659.

[25] 付曉飛,蘇玉平,呂延防,等.斷裂和裂縫的分形特征[J].地球科學(xué)(中國(guó)地質(zhì)大學(xué)學(xué)報(bào)),2007,32(2):227-234.

FU Xiaofei, SU Yuping, Lü Yanfang, et al. Fractal characteristic and geological meaning of fault and fracture[J]. Earth Science (Journal of China University of Geosciences), 2007,32(2):227-234.

(編輯 修榮榮)

Quantitativecharacterizationofdevelopmentdegreeoffault-relatedfractureincompressionalthruststructureblockoftheCarboniferousinChepaiziarea

YANG Shaochun1,2, NIU Hairui1,3, SONG Mingshui4, ZHAO Yongfu1,4, WANG Yong1,4

(1.SchoolofGeosciencesinChinaUniversityofPetroleum,Qingdao266580,China;2.LaboratoryforMarineMineralResources,QingdaoNationalLaboratoryforMarineScienceandTechnology,Qingdao266071,China;3.SINOPECStarShandongNewEnergyCoompanyLimited,Dongying257000,China;4.ManagementCenterofOilandGasExploration,SINOPECShengliOilfield,Dongying257017,China)

Under the multi-phase compressional thrust structure setting in Chepaizi area, Junggar Basin, a large amount of fractures associated with local fault systems were formed within the Carboniferous volcanic rock. Using a comprehensive analysis of core, thin sections, image logs and seismic profiles data, a quantitative characterization and prediction of fault-related fracture development in Carboniferous of Chepaizi area was performed. The results show that the high angle shearing fractures and tensional fractures are the main types in Carboniferous.The fracture parameters, such as direction, dip angle, density, and opening width are closely correlated with the fault. Based on the derived fault-control fracture density function, the fault grades of the study area can be divided intoⅠ, II, andⅢ,with the effective control distancesas 5.5, 3.0 and 0.9 km,respectively. A quantitative analysis of fault strength was also conducted, mainly using statistical and analytic methods to transform the regional fault information into the fracture information, resulting in a detailed description and a quantitative characterization of fault-related fracture development in the Carboniferous of Chepaizi area.

compressional thrust structure; fault grade; fracture density; quantitative characterization; Chepaizi area

2016-10-08

國(guó)家科技重大專項(xiàng)(2017ZX05009001)

楊少春(1962-),男,教授,博士,研究方向?yàn)橛蜌獾刭|(zhì)及油藏描述。E-mail:scyang@upc.edu.cn。

牛海瑞(1991-),男,碩士研究生,研究方向?yàn)榛鹕綆r儲(chǔ)層裂縫表征及預(yù)測(cè)。E-mail: niuhairui123@163.com。

1673-5005(2017)05-0001-08

10.3969/j.issn.1673-5005.2017.05.001

TE 122.2

A

楊少春,牛海瑞,宋明水,等. 車排子地區(qū)石炭系擠壓逆沖構(gòu)造區(qū)斷層共生裂縫發(fā)育程度定量表征 [J].中國(guó)石油大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2017,41(5):1-8.

YANG Shaochun, NIU Hairui, SONG Mingshui, et al. Quantitative characterization of development degree of fault-related fracture in compressional thrust structure block of the Carboniferous in Chepaizi area[J]. Journal of China University of Petroleum (Edition of Natural Science),2017,41(5):1-8.