Natural Fracture Characteristics of Shanxi Formation in Changbei Block of Ordos Basin and Its Influence on Natural Gas Production Capacity

Chaofeng Ren, Gang Yi, Ze Pei, Xiaoming Jiang, Siyuan Li, Jiansong Huang

1Petrochina Changqing Oilfield ChangBei Operating Company, Yulin Shaanxi

2Petrochina Corporation Logging Co. LTD. Changqing Branch Company, Yulin Shaanxi

3Petrochina Changqing Oilfield Exploration and Development Research Institute, Yulin Shaanxi

Abstract

Keywords

1. 研究背景

1.1. 研究區(qū)概況

長北區(qū)塊位于鄂爾多斯盆地榆林氣田中北部，行政區(qū)劃屬陜西省榆林市榆陽區(qū)和橫山縣境內(nèi)(圖1)。該區(qū)塊從下至上分別發(fā)育奧陶系風(fēng)化殼、石炭系本溪組、二疊系太原組、山西組和下石盒子組等多套氣層。其中，二疊系山西組山2氣藏是榆林氣田長北區(qū)塊的主要目的層。通過中國石油長慶油田分公司與荷蘭皇家殼牌石油公司長達(dá)10 多年的合作研究，并使用雙分支水平井開發(fā)技術(shù)進(jìn)行整體開發(fā)，區(qū)塊于2008 年底在山2 氣藏順利地實(shí)現(xiàn)了年產(chǎn)30 × 108m3天然氣的產(chǎn)能建設(shè)和商品氣銷售目標(biāo)，取得了令人矚目的成績。

在鄂爾多斯盆地周邊下古生界碳酸鹽巖、上古生界和中下三疊統(tǒng)砂泥巖等老地層出露區(qū)的任何一個(gè)露頭上，在盆地內(nèi)部上三疊統(tǒng)、侏羅系及白堊系砂泥巖分布區(qū)的每一個(gè)現(xiàn)代河流的沖蝕陡崖，或因公路、鐵路或其它建筑建設(shè)開挖出的露頭剖面上，發(fā)育于碳酸鹽巖、砂巖等脆性地層巖石中的各類雁行或“X”剪節(jié)理、裂縫和小型直立斷層，幾乎俯拾皆是，無處不在(圖2)；在以往的油氣鉆探過程中獲取的地層巖芯、鑄體薄片和測井資料中，也經(jīng)?？梢娏芽p(微裂縫)顯示，個(gè)別井也因?yàn)閮又邪l(fā)育裂縫而獲得高產(chǎn)油氣流。但長期以來，由于研究方法比較落后，評價(jià)手段單一，人們對形成于鄂爾多斯盆地油氣儲層中的裂縫的控制因素、發(fā)育程度、分布規(guī)律、充填程度及其對低滲透儲層的增產(chǎn)效果仍知之甚少。

Figure 1. Location map of Changbei block 圖1. 長北合作區(qū)位置圖

本文擬從長北區(qū)塊山2 儲層水平井段中獲得的FMI 測井和PLT 測試資料入手，結(jié)合地面露頭的裂縫調(diào)查資料和區(qū)域地應(yīng)力資料，分析長北區(qū)塊山2儲層裂縫的形成原因、控制因素、發(fā)育特征、分布規(guī)律及其對儲層產(chǎn)能的影響，并利用SVS 裂縫分析軟件建立的長北區(qū)塊三維裂縫模型，分析水平開發(fā)井軌跡的最佳走向。

1.2. 國內(nèi)外研究情況

國內(nèi)外研究發(fā)現(xiàn)，油氣的富集區(qū)域與基底斷裂及后期構(gòu)造活動(dòng)衍生的一系列切變形所產(chǎn)生的儲集層物性斷裂有著一定關(guān)系。這些物性斷裂出現(xiàn)的地帶往往伴生大量節(jié)理裂隙和分散的破碎帶或次生溶蝕孔縫區(qū)帶，儲集層中剪切、擠壓等構(gòu)造應(yīng)力產(chǎn)生的裂縫形成良好物性區(qū)帶被周圍致密的低滲儲集層圈閉，會產(chǎn)生局部油氣高產(chǎn)現(xiàn)象，形成沿某一方向延展的油氣藏[1]。近幾年來，隨著地層傾角測井、高分辨率圖像測井和地層產(chǎn)能剖面測井等裂縫評價(jià)技術(shù)的日臻完善，及其在鄂爾多斯盆地油氣勘探開發(fā)中的持續(xù)使用，使人們逐漸認(rèn)識到裂縫對儲層高產(chǎn)所起的重要作用和對低滲透油氣田高效開發(fā)的重要意義。

Figure 2. T3-T2 surface outcrop fault and “X” shear fracture in Yusui area of Ordos Basin 圖2. 鄂爾多斯盆地榆綏地區(qū)T3-T2 地面露頭斷層及“X”剪切縫

2. 裂縫發(fā)育的地質(zhì)背景及其對儲層物性的影響

2.1. 裂縫發(fā)育的控制因素

構(gòu)造發(fā)育史研究成果[1] [2] [3] [4] [5]表明，鄂爾多斯盆地結(jié)晶基底在拼貼、鑲嵌增生的過程中存在著拼貼焊合較差的地體界面——基底斷裂帶(軟弱帶)。除平行于周圍山系的邊界斷裂外，盆地內(nèi)部橫穿或斜插盆地的基底斷裂，不僅數(shù)量多、規(guī)模大，而且方向有序，形成斷裂網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)(圖3)，對鄂爾多斯盆地各構(gòu)造活動(dòng)期的活動(dòng)樣式和活動(dòng)程度起著持續(xù)的控制作用。

Figure 3. Schematic diagram of Cenozoic tectonic stress field in Ordos Basin 圖3. 鄂爾多斯盆地新生代構(gòu)造應(yīng)力場示意圖

根據(jù)現(xiàn)代構(gòu)造應(yīng)立場三維有限元數(shù)值模擬、構(gòu)造運(yùn)動(dòng)和盆地的震源機(jī)制解釋[3]成果，鄂爾多斯盆地現(xiàn)今構(gòu)造面貌主要形成于燕山和喜馬拉雅構(gòu)造運(yùn)動(dòng)期。早白堊世以來，鄂爾多斯盆地主要受來自西南方向青藏高原隆升的側(cè)向擠壓作用。構(gòu)造主應(yīng)力場表現(xiàn)為南西-北東向擠壓和北西-南東向伸展(圖3)。在擠壓應(yīng)力作用下，盆地內(nèi)部的構(gòu)造活動(dòng)方式以平移、擠壓、伸展、走滑運(yùn)動(dòng)為主，雖未發(fā)生大規(guī)模褶皺、斷裂等明顯的位移變形，卻派生出大量低幅度鼻隆、背斜或斷距很小的具平移性質(zhì)的直立斷層及遍布全盆地砂巖和碳酸鹽巖等脆性巖石中的密集節(jié)理(裂縫)，裂縫規(guī)模從幾厘米到幾十米(圖2)。

2.2. 裂縫對儲層物性的改造作用

鉆井巖芯和地層傾角測井資料也表明，目前鉆遇的油氣層中，也發(fā)育大量張性應(yīng)力裂縫(圖4)。這是由于深埋地下固結(jié)堅(jiān)硬的致密巖石在剪切作用下，主要引起破裂作用。初始的X 共軛及雁行破裂系統(tǒng)合并成不同寬度、不同級別的剪切走滑帶或局部裂縫單元。在這些地帶受長期構(gòu)造應(yīng)力作用，巖石易發(fā)生成分結(jié)構(gòu)的變化，加之酸性水由裂縫的浸入，易溶物質(zhì)被溶蝕后形成次生溶孔，進(jìn)一步形成所謂的油氣勘探開發(fā)“甜點(diǎn)”。

Figure 4. Characteristics of tensional structural fractures in Shan2 reservoir of Yulin gas field 圖4. 榆林氣田山2儲層張性構(gòu)造裂縫特征

構(gòu)造裂縫是溝通孔洞形成優(yōu)質(zhì)儲集層的重要因素，也是油氣高產(chǎn)的重要原因。甜點(diǎn)區(qū)和裂縫發(fā)育區(qū)有著必然的聯(lián)系。從世界各國低滲透油氣藏儲集層研究結(jié)果來看，低滲油氣儲層多為致密巖石，這種性質(zhì)的巖層在不同構(gòu)造應(yīng)力場的作用下，大都表現(xiàn)為脆性形變，形成不同規(guī)模不同程度的裂縫系統(tǒng)。這些裂縫是極好的運(yùn)移通道。鄂爾多斯盆地上古生界和三疊系延長組的致密砂巖油氣藏就是這些裂縫-次生溶孔的受益者。這些“甜點(diǎn)”區(qū)油氣藏的分布軌跡與基底斷裂帶的走向十分吻合。

3. 山2 儲層裂縫與斷層特征

華北地區(qū)二疊系山西組沉積之后，在海西、印支、燕山和喜山等歷次全球性構(gòu)造運(yùn)動(dòng)期間，鄂爾多斯盆地均以整體隆升和沉降為主，水平運(yùn)動(dòng)不太強(qiáng)烈，未發(fā)生大規(guī)模褶皺、斷裂等明顯的位移變形，卻在盆地內(nèi)部形成大量北東-南西向展布的低幅度鼻隆、背斜或斷距很小的具平移性質(zhì)的直立斷層(圖2、圖5)，并在山西組砂巖中派生出大量密集剪切縫和多期的拉張縫(圖6)。多口井山2 砂巖巖心都發(fā)育垂直裂縫或斜交縫，在顯微鏡下常見由構(gòu)造應(yīng)力產(chǎn)生的微裂縫(圖4)。這些微裂縫或者切穿石英顆粒，或者切穿填隙物，或者沿顆粒與填隙物接觸面斷開，環(huán)繞顆粒分布。在普遍低滲的儲層中，裂縫對改善儲層的儲集性能所起的作用不容忽視。

Figure 5. Distribution of Carboniferous Permian faults in Ordos Basin 圖5. 鄂爾多斯盆地石炭-二疊系斷裂分布圖

Figure 6. Fracture development characteristics of Cheng Jiazhuang Shan2, Liulin county, Shanxi Province 圖6. 山西省柳林縣成家莊山2砂巖裂縫發(fā)育特征

3.1. 山西組地面裂縫發(fā)育特征

二疊系山西組及其它古生界地層，普遍沿鄂爾多斯盆地東部呂梁山區(qū)的山西省河津縣-柳林縣-保德縣-內(nèi)蒙古自治區(qū)準(zhǔn)格爾旗一線的黃河兩岸及其支流河谷出露。由于構(gòu)造平緩(地層傾角小于1?)，河谷切割較深，山西組出露較好。不僅頂?shù)捉缑婧偷貙訉有驇r性變化明顯，各類宏觀結(jié)構(gòu)、構(gòu)造也非常清楚。特別是各類剪節(jié)理和張性構(gòu)造縫更是比比皆是。

其中，近東西向的裂縫最發(fā)育，裂縫張開程度高，縫面清楚，而且連續(xù)性好，一般均能貫穿整個(gè)厚砂巖層，但不穿越泥巖等軟地層，在各露頭所在的溝谷范圍內(nèi)，基本上見不到該方向裂縫的消失點(diǎn)(圖7)，且絕大多數(shù)河谷陡崖的垮塌面均沿該方向展布(圖2-4)。實(shí)測該組裂縫走向?yàn)?0?~110?，裂縫傾角一般大于70?。裂縫密度隨構(gòu)造部位和砂巖層的厚度而變化，在小型直立斷層附近或鼻狀構(gòu)造的隆起部位的薄砂巖層(單層厚度小于50 cm)中，裂縫密度較大，縫間間隔僅0.2~0.8 m (圖6、圖8)；而遠(yuǎn)離斷層，構(gòu)造平緩部位的厚砂層(單層厚度大于1 m)中的裂縫間隔一般大于2 m。

Figure 7. Shear seam characteristics of top sandstone of Zhangjiagou Shan2, Baode county 圖7. 保德縣張家溝山2砂巖頂面的剪切縫特征

次要裂縫呈近南北向展布，實(shí)測裂縫走向160?~200?，裂縫傾角亦大于70?。該組裂縫多呈斷續(xù)狀，并常被近東西向裂縫錯(cuò)斷，多呈雁行狀排列，裂縫密度略大于東西向裂縫，一般都能穿過單砂層，但很難穿過整個(gè)砂層組(圖2、圖7)。

如前所述，除發(fā)育裂縫外，鄂爾多斯盆地還發(fā)育小型直立斷層。據(jù)盆地東部榆-綏地區(qū)三疊系(圖2-1、圖2、圖6)和成家莊二疊系山西組地面露頭觀察，小型直立斷層在一定范圍內(nèi)成組出現(xiàn)，斷層之間的直線距離約145 m，垂直距離約125 m (圖8)，斷面傾角一般大于70?，斷距一般小于10 m，斷層附近的派生裂縫發(fā)育，個(gè)別斷層還可在斷面附近形成破裂帶(圖2-6)。與裂縫的顯著區(qū)別是，斷層可以斷開泥巖等軟地層(圖2-2)，而砂巖中的裂縫一般到砂泥巖界面處就戛然而止，不再向前延伸了。

3.2. 長北區(qū)塊山西組儲層裂縫與斷層特征

目前三口直井(Y22、CH1V、CH2V)和三口水平井(CH2H、C1-3、C2-2)的地層成像測井資料解釋結(jié)果[6] [7] [8] [9] [10]，個(gè)別井(Y29、Y30)的鉆井巖心和大量鑄體薄片(圖4)更直接證明，長北區(qū)塊及其周邊山西組發(fā)育各種高角度張性構(gòu)造縫和微裂縫；地震資料解釋結(jié)果[5]則表明長北區(qū)塊還發(fā)育與區(qū)域地應(yīng)力場方向一致(近北東向)的平移斷層(圖5)或近南北向展布的逆斷層(圖2-5)。

Figure 8. The characteristics of high Angle small faults and derived fractures in Cheng Jiazhuang Shanxi formation 圖8. 柳林縣成家莊山西組中的高角度小型斷裂及其派生的裂縫特征

3.2.1. C1-3-ST2-L1 井山西組裂縫解釋結(jié)果

C1-3-ST2-L1 井地層微電阻率掃描成像(STARII)測量井段為3418~3914 m，數(shù)字井周聲波(CBIL)測量段為3424~3914 m。測井解釋地層最大主應(yīng)力方向約98?，解釋天然裂縫168 條，鉆井誘導(dǎo)縫17 條，天然裂縫走向在90?~120?之間(圖9)。其中，裂縫傾角在70?~90?之間的102條，占裂縫總條數(shù)的60.7%，30?~70?之間的31 條，占裂縫總條數(shù)的18.45%，傾角小于30?的35 條，占裂縫總條數(shù)的20.83%，鉆井誘導(dǎo)縫的傾角在20?~40?之間[7]。

Figure 9. C1-3-ST2-L1 STAR II Log fracture interpretation results 圖9. C1-3-ST2-L1 井STAR II 測井裂縫解釋成果圖

Figure 10. C2-1-L1-ST1 STAR II Log fracture interpretation results 圖10. C2-1-L1-ST1 井STAR II 測井裂縫解釋成果圖

該井裂縫發(fā)育程度不一。其中3418~3446 m 井段不發(fā)育裂縫；3446~3505 m 發(fā)育天然裂縫25 條，裂縫密度為0.42 條/m；3505~3521 m 發(fā)育天然裂縫6 條，裂縫密度為0.38 條/m；3521~3584 m 發(fā)育天然裂縫32 條，裂縫密度為0.508 條/m；3584~3648 m 發(fā)育天然裂縫36 條，裂縫密度為0.563 條/m；3648~3666 m 發(fā)育天然裂縫2 條，裂縫密度為0.11 條/m；3666~3745 m 發(fā)育天然裂縫13 條，鉆井誘導(dǎo)縫7 條，天然裂縫密度為0.165 條/m；3745~3770 m 發(fā)育天然裂縫8 條，裂縫密度為0.32 條/m；3770~3902 m 發(fā)育天然裂縫49 條，鉆井誘導(dǎo)縫10 條，天然裂縫密度為0.371 條/m；3902~3914 m 裂縫不發(fā)育[7]。

3.2.2. C2-1-L1-ST1 井山西組裂縫解釋結(jié)果

C2-1-L1-ST1 井地層微電阻率掃描成像(STAR)測量井段為3418~3628 m，數(shù)字井周聲波(CBIL)測量段為3424~3635 m。測井解釋地層最大主應(yīng)力方向約91?，解釋天然裂縫22 條，鉆井誘導(dǎo)縫7 條，天然裂縫走向在60?~90?之間(圖10)。其中，傾角在70?~90?的天然裂縫有18 條，總裂縫占條數(shù)的81.81%；30?~70?的有3 條，占裂縫總條數(shù)的13.64%；傾角小于30?的有1 條，占裂縫總條數(shù)的4.55% [8]。

C2-1-L1-ST1 井STARⅡ成像測井段內(nèi)，裂縫發(fā)育程度遠(yuǎn)不及C1-3-ST2-L1 井，而且裂縫發(fā)育程度也不均一。其中，3418~3446 m 井段僅發(fā)育一條垂直縫；3446~3528 m 井段天然裂縫不發(fā)育；3528~3627 m發(fā)育天然裂縫20 條，裂縫密度為0.2 條/m [8]。

3.2.3. CH1-V、C2-V 井山西組裂縫解釋結(jié)果

CH1V 井山西組位于井深2876~2909 m 之間，儲層厚度33 m；CH2V 井山西組位于井深2805~2837 m之間，儲層厚度32 m。FMI 解釋CH1V 井現(xiàn)今地應(yīng)力方向?yàn)闁|西向，儲層段除發(fā)育1 條已充填低角度天然裂縫，1 條鉆井誘導(dǎo)縫外，不發(fā)育天然張性裂縫[6] (圖11)。鄰井CH1H 井鉆穿儲層575 m (2940~3515 m)，PLT 測試結(jié)果，3430~3440 m 井段以不足全井10%的長度貢獻(xiàn)了全井40%的產(chǎn)能[6]，該產(chǎn)能測試資料足可以證明該井段發(fā)育裂縫發(fā)育高滲透性裂縫或斷裂帶。C2V 井儲層段裂縫不發(fā)育，地應(yīng)力方向也不甚清楚[6]。

Figure 11. CH1V Shan2 FMI SVS (A) and Schlumberger (B) Fracture interpretation results 圖11. CH1V 井山2FMI 測井SVS (A)和Schlumberger (B)的裂縫解釋結(jié)果圖

3.2.4. CH2H FMI 和PLT 裂縫解釋結(jié)果

CH2H 井鉆穿的山2 儲層段為井深2991~3316 m (325 m)和3537~3907 m (370 m)兩段。FMI 測井解釋現(xiàn)今主地應(yīng)力方向295?，儲層段發(fā)育應(yīng)力縫29 條，小型斷層2 條，“X”剪節(jié)理38 條，張性構(gòu)造縫3條[9]；PLT 解釋結(jié)果，同時(shí)發(fā)育應(yīng)力縫、小型斷層、“X”剪節(jié)理和張性構(gòu)造縫的3720~3810 m 石英砂巖段貢獻(xiàn)了全井產(chǎn)能的85%，3570~3610 m 井段貢獻(xiàn)了全井產(chǎn)能的15%，而裂縫欠發(fā)育的2991~3316 m井段則幾乎無產(chǎn)能貢獻(xiàn)[6] (圖12)。

3.2.5. 長北區(qū)塊山2 儲層中的斷層特征

如前所述，地層傾角測井(FMI、STAR II)和產(chǎn)能測試(PLT)解釋結(jié)果表明，CH1H 和CH2H 井均發(fā)育斷層。特別是C2H 井的井深3605 m 與3723 m 處發(fā)育的兩條斷層，斷層走向0?~5?，斷層傾角50?~90?，斷層之間的直線距離為118 m，斷層附近派生構(gòu)造縫密集分布的破裂帶寬度約33 m (圖12)，這一結(jié)果與成家莊剖面山2 露頭的調(diào)查結(jié)果是一致的。

除此之外，C3 井叢的兩口水平井，在山2 上部碳質(zhì)泥巖的鉆井過程中的反復(fù)垮塌現(xiàn)象，C3-2-L1 井在成井后的大規(guī)模坍塌現(xiàn)象，以及打撈上來的大塊泥巖的整齊斷面(圖13)均表明，該井附近可能發(fā)育斷層。

Figure 12. CH2H FMI Logging and PLT results 圖12. CH2H 井FMI 測井解釋裂縫、斷層與PLT 解釋地層產(chǎn)能對比圖

Figure 1 3. C3-1 Rock recovered during drilling behind downhole liner 圖13. C3-1 井下尾管后鉆井過程中打撈上來的巖塊

C9-2-L2 井分別從山2 石英砂巖層的上、中、下各部位向東鉆出的10 余個(gè)水平分支，均在C9 井叢以東僅數(shù)十米處，突然鉆遇穩(wěn)定性很差的巨厚碳質(zhì)泥巖；C8-1-L2、C8-2-L2 向西鉆出的水平分支發(fā)現(xiàn)山2的地層產(chǎn)狀由緩慢西傾變?yōu)橄驏|傾，且地層傾角大于1?。地震剖面復(fù)查發(fā)現(xiàn)，C8 與C9 井叢之間的地層明顯上拱，且有明顯的斷裂跡象(圖14)。根據(jù)地震剖面重新編制的山2 頂面構(gòu)造圖顯示，C8 與C9 井叢之間雖然未標(biāo)出斷層，但過去緩西傾背景上的鼻狀隆起已改為一條南北走向的隆起帶，這一突然出現(xiàn)的與周圍構(gòu)造面貌極不協(xié)調(diào)的現(xiàn)象，只能讓人們聯(lián)想到兩井叢之間發(fā)育有相當(dāng)斷距的斷層。

Figure 14. Seismic reflection characteristic map of faults between C8/C9 圖14. 長北區(qū)塊C8 與C9 井叢之間斷層的地震反射特征圖

鉆井、測井和地震資料均表明，在長北區(qū)塊山2 儲層段發(fā)育斷層，而且斷層的走向可能是近南北向。斷層的出現(xiàn)雖然給鉆進(jìn)部署調(diào)整和安全鉆井帶來一定的麻煩，但也給山2儲層物性改造，特別是滲透性的改善帶來機(jī)遇。

4. 長北塊山2 儲層裂縫模型

地面露頭調(diào)查和上述各井的圖像測井解釋結(jié)果表明，山2石英砂巖儲層以發(fā)育高角度構(gòu)造縫為主，裂縫密度與單砂層厚度成反比。殼牌公司的W. H. Asyee、K. Beintema 等人以長北區(qū)塊山2 儲層沉積相展布和石英砂巖厚度分布圖為基礎(chǔ)，結(jié)合石英砂巖地層的機(jī)械特性、現(xiàn)今區(qū)域地層產(chǎn)狀、裂縫走向、地應(yīng)力方向等測量數(shù)據(jù)，用SVS 裂縫解釋軟件，建立了基于以下三種裂縫發(fā)生概率的地質(zhì)模型[6] (圖15)：

1) 基于前述裂縫密度與山2儲層厚度變化關(guān)系(高角度，裂縫密度與單砂層厚度低)，但裂縫產(chǎn)生概率低：斷裂方位為20?，斷層間隔250 m，斷層破裂帶不發(fā)育，裂縫方位110?，裂縫帶間距125 m；

2) 基于前述裂縫密度與山2 儲層厚度變化關(guān)系，裂縫產(chǎn)生概率中等：斷裂方位20?，斷層間隔250 m，斷層破裂帶寬度30 m；裂縫方位110?，裂縫帶間隔125 m；

3) 基于前述裂縫密度與山2 儲層厚度變化關(guān)系，裂縫產(chǎn)生概率高：斷裂方位20?，斷層間隔250 m，斷層破裂帶寬度30 m；裂縫方位110?，裂縫帶間隔60 m。

三種模型的斷層長度假設(shè)為250~1000 m。第一種模型主要針對裂縫欠發(fā)育的CH1 和C2 井叢，第二、三種模型針對斷層、裂縫均較發(fā)育的CH2、C21 和C1 井叢[6]。

5. 裂縫對山2 石英砂巖儲層產(chǎn)能的影響

如前所述，鄂爾多斯盆地東部常見的小型直立斷層、無處不在的高級高角度剪切縫和張性構(gòu)造縫，及上述圖像測井解釋成果表明，長北區(qū)塊山2石英砂巖儲層發(fā)育小型直立斷裂和高角度構(gòu)造縫，已成毋庸置疑的事實(shí)。構(gòu)造縫本身具有基質(zhì)孔隙無法比擬的高滲透率，它可以極大地改善低滲儲層的滲透能力和產(chǎn)能。

Figure 15. Changbei Shan2 quartz sandstone reservoir fracture model 圖15. 長北區(qū)塊山2石英砂巖儲層裂縫模型

在烴源巖生烴和烴類運(yùn)移過程中，儲層裂縫的發(fā)育可以加速油氣在儲層中的運(yùn)移和聚集成藏。同時(shí)，伴隨油氣運(yùn)移的大量酸性地層水對裂縫附近已溶物質(zhì)的溶蝕作用，可以有效增加儲層的孔隙空間，改善儲層的儲集能力。

Figure 16. Fracture interaction between matrix reservoir and wellbore 圖16. 裂縫對基質(zhì)儲層與井筒的溝通作用示意圖

在天然氣生產(chǎn)過程中，裂縫可以在低滲致密儲層基質(zhì)孔隙與井筒間形成有效溝通，改善儲層的滲透性，擴(kuò)大井筒的泄流半徑，提高單井產(chǎn)量(圖16)。特別是長北區(qū)塊北部。由于靠近山2 沉積的物源區(qū)，河流以間隙水流為主，每一有水期沉積時(shí)間短，導(dǎo)致單砂體厚度薄(砂體累積厚度大)，沉積物顆粒較粗、分選差、基質(zhì)發(fā)育、膠結(jié)致密、儲層物性較差、非均質(zhì)性強(qiáng)。正由于單砂體厚度薄，為區(qū)塊北部各種高角度構(gòu)造縫和治理正斷層的發(fā)育創(chuàng)造了條件，為區(qū)塊北部裂縫發(fā)育區(qū)的高產(chǎn)建立了基礎(chǔ)。

根據(jù)長北區(qū)塊小型直立斷層和裂縫分別為20?和110?的破裂方向，建議水平井的方向盡量垂直小型斷裂及其派生的裂縫方向，其次垂直次要裂縫發(fā)育方向，以最大限度的溝通致密儲層，擴(kuò)大井筒泄流半徑，同時(shí)還要兼顧河道砂體走向，盡量鉆出更多相對獨(dú)立的單砂體，提高砂體的連通率。

6. 認(rèn)識及建議

1) 低滲致密儲層在不同構(gòu)造應(yīng)力場的作用下，大都表現(xiàn)為脆性形變，易形成不同規(guī)模不同程度的裂縫系統(tǒng)，這些裂縫形成了極好的油氣運(yùn)移通道。

2) 儲層中發(fā)育的天然構(gòu)造裂縫，有效增加了儲層的孔隙空間，提高了低滲儲層的滲透能力，在儲層基質(zhì)孔隙與井筒間形成有效溝通，是油氣高產(chǎn)的重要原因。

3) 研究表明長北區(qū)塊山2 石英砂巖儲層以發(fā)育高角度構(gòu)造縫為主，裂縫密度與單砂層厚度成反比；

4) 依據(jù)長北儲層裂縫破裂方向，建議水平井水平段方向盡量垂直小型斷裂及其派生的裂縫方向，其次垂直次要裂縫發(fā)育方向，以提高氣井產(chǎn)能。