低滲透砂巖儲層裂縫特征及控制因素
——以鶯歌海盆地L氣田黃流組為例

張冠杰，吳孔友，范彩偉，何小胡,劉敬壽，雷新

1 中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）構(gòu)造與油氣資源教育部重點實驗室；2 中國石油大學(xué)(華東)地球科學(xué)與技術(shù)學(xué)院；3 中海石油（中國）有限公司湛江分公司；4 中海石油（中國）有限公司海南分公司

0 前 言

隨著我國油氣勘探開發(fā)的快速發(fā)展，低滲透砂巖油氣的重要性日益升高［1］。低滲透砂巖儲層常具有脆性高、厚度大以及巖相變化幅度較大和內(nèi)部裂縫發(fā)育情況復(fù)雜的特點［2］，在注水開發(fā)過程中，常因裂縫發(fā)育段的高滲透性與基質(zhì)的低滲透性產(chǎn)生矛盾［3-4］，而且儲層裂縫是銜接地質(zhì)甜點與工程甜點的橋梁［1］，所以針對低滲透砂巖儲層裂縫的研究應(yīng)貫穿整個勘探開發(fā)過程［5］。

鶯歌海盆地L 氣田［6］是近年來我國海上勘探開發(fā)的重點氣田，深部中新統(tǒng)黃流組是勘探的重點層位［7］。L 氣田黃流組埋藏深、基質(zhì)孔滲性差，裂縫對儲層的改造至關(guān)重要，但關(guān)于區(qū)內(nèi)儲層裂縫綜合表征及儲層裂縫發(fā)育影響因素的分析研究還比較缺乏。本文通過對成像測井、鉆井巖心以及薄片等不同尺度裂縫的觀察統(tǒng)計，結(jié)合全巖礦物和巖心孔滲分析，對黃流組低滲透砂巖儲層裂縫特征進(jìn)行了定量表征，研究了地層曲率、斷裂位置、巖石力學(xué)參數(shù)、巖性、單砂體厚度以及基質(zhì)物性對裂縫發(fā)育的影響，在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步分析了不同盆地砂巖儲層構(gòu)造裂縫主控因素的差異性，以期對L 氣田的儲層裂縫預(yù)測提供指導(dǎo)，并對L 氣田下一步的勘探開發(fā)提供參考。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

鶯歌海盆地位于南海北部被動大陸邊緣，是新生代走滑-伸展盆地［8］，經(jīng)歷了古近紀(jì)裂陷期和新近紀(jì)—第四紀(jì)裂后熱沉降期［9-10］。L 氣田位于鶯歌海凹陷中央底辟帶與鶯東斜坡帶之間的過渡區(qū)南部（圖1a），由多個巖性氣藏組成（圖1b），為近年來新發(fā)現(xiàn)的千億方級大氣田［6,10-11］。受鶯東斷裂、1 號斷裂影響，氣田區(qū)在斷陷階段發(fā)育箕狀斷陷，在坳陷階段發(fā)育雁列式的大型底辟構(gòu)造［12］；在底辟背斜形成過程中發(fā)育了一系列張性隱伏斷裂［13］，斷裂在剖面上呈類花狀分布，平面上以底辟為中心向四周呈放射狀展布，將背斜分隔成不同斷塊。近年勘探發(fā)現(xiàn)，在底辟及周邊深部存在大量微裂縫，它們構(gòu)成了L 氣田高溫高壓背景下天然氣運移的重要通道［14］。

圖1 鶯歌海盆地L氣田構(gòu)造位置及鉆井分布圖（引自文獻(xiàn)［6］，有修改）Fig.1 Tectonic location and well distribution of L Gasfield in Yinggehai Basin (cited from reference［6］,modified)

L 氣田鉆遇的地層從下到上為漸新統(tǒng)崖城組、陵水組，中新統(tǒng)三亞組、梅山組、黃流組，上新統(tǒng)鶯歌海組及第四系樂東組，主要的含氣層位為黃流組、梅山組。本文研究的目的層為黃流組。黃流組主要發(fā)育淺海濁積扇，主要的沉積微相包括濁積水道、水道間漫溢沉積以及天然堤［15］，其中濁積水道砂巖為研究區(qū)主要的儲集體。黃流組砂巖巖性主要為粉—細(xì)砂巖和中砂巖，單砂體厚度較薄，主要分布在0~30 m 之間，儲集空間主要為粒間孔、粒內(nèi)溶孔以及微裂縫。巖樣測試表明：黃流組砂巖孔隙度為8.5%~12.3%，滲透率為（0.04~10）×10-3μm2，儲層物性較差，屬特低—低滲儲層［16］。

2 儲層裂縫發(fā)育特征

2.1 不同尺度視域下的裂縫特征

L 氣田黃流組低滲透砂巖儲層發(fā)育不同級次的裂縫，本文從成像測井（FMI）、巖心、薄片鏡下3個尺度進(jìn)行研究。

2.1.1 FMI圖像裂縫特征

根據(jù)研究區(qū)7 口井FMI 圖像的正弦曲線形狀、顏色以及形態(tài)特征，精確識別了天然裂縫的主要類型及其組合形式，并定量拾取出裂縫走向、傾角等信息。解釋出的73 條天然裂縫中主要發(fā)育高導(dǎo)縫（45 條，占61.64%），其次為高阻縫（18 條，占24.66%），再次為溶蝕縫（10 條，占13.70%）。構(gòu)造裂縫存在4 種組合形式（圖2）：平行式（圖2a），2 條或2 條以上裂縫產(chǎn)狀近似；網(wǎng)狀式（圖2b），多條裂縫相互交織，產(chǎn)狀無明顯規(guī)律；共軛式（圖2c），2 條裂縫傾角大小相似，傾向相反、走向相同；“Y”字形（圖2d），2 組裂縫呈角度相交，平面上呈現(xiàn)“Y”字形狀。研究區(qū)主要發(fā)育低角度（15°＜θ＜45°）裂縫（54 條，占73.97%），局部發(fā)育少量高角度(45°＜θ＜75°)裂縫（12 條，占16.44%）和直立(θ＞75°)裂縫（3 條，占4.11%）(圖3a)。構(gòu)造裂縫的走向以NW—SE 向為主，少量為近E—W 向、NE—SW 向以及近S—N 向，走向分布較為集中（圖3b）。

圖2 鶯歌海盆地L氣田黃流組二段FMI圖像構(gòu)造裂縫發(fā)育特征Fig.2 FMI images showing structural fracture characteristics of the Huangliu Member 2 in L Gasfield,Yinggehai Basin

圖3 鶯歌海盆地L氣田黃流組FMI圖像構(gòu)造裂縫產(chǎn)狀統(tǒng)計圖Fig.3 Statistics of structural fracture occurrence in FMI images of Huangliu Formation in L Gasfield,Yinggehai Basin

基于構(gòu)造裂縫產(chǎn)狀，對構(gòu)造裂縫的線密度、視開度、孔隙度等特征參數(shù)進(jìn)行了定量計算［17］及統(tǒng)計分析（圖4），可更為直觀地了解區(qū)域裂縫發(fā)育程度，并為討論裂縫發(fā)育的主控因素以及裂縫與含氣性的關(guān)系提供準(zhǔn)確的基礎(chǔ)資料［18］。

圖4 鶯歌海盆地L氣田黃流組FMI圖像構(gòu)造裂縫特征參數(shù)直方圖Fig.4 Histograms of structural fracture parameters in FMI images of Huangliu Formation in L Gasfield,Yinggehai Basin

裂縫線密度普遍偏低（圖4a），大于0.25 條/m 的主要為局部密集發(fā)育的高導(dǎo)縫，小于0.2 條/m 的主要為高阻縫；裂縫視開度主要集中在0~50 μm 范圍內(nèi)（圖4b），其中20~30 μm 范圍內(nèi)29 條、占39.73%，0~20 μm 范圍內(nèi)24 條、占32.88%，僅少部分大于35 μm；裂縫孔隙度主要集中在0~0.1%之間（圖4c），其中0.02%~0.05%范圍內(nèi)34 條、占46.58%，0.08%~0.1%范圍內(nèi)17 條、占23.29%，0.05%~0.08%范圍內(nèi)12條、占16.44%。

2.1.2 巖心裂縫特征

通過系統(tǒng)的巖心觀察，可見L 氣田黃流組低滲透砂巖的裂縫類型主要包括構(gòu)造裂縫與非構(gòu)造裂縫。構(gòu)造裂縫以剪性裂縫為主，該類裂縫開度較小，裂縫傾角從水平、低、高到直立均有見到，其裂縫面較為平直，在巖心上的延伸長度變化較大（0~20 cm）；充填程度較低，大部分未充填，僅少數(shù)呈半充填、全充填狀態(tài)（圖5a）。張性裂縫發(fā)育較剪性裂縫少，裂縫面彎曲不平，開度較剪性縫大，在巖心上呈波浪狀延伸，產(chǎn)狀變化較剪性裂縫大（圖5b）；可見裂縫被方解石、黃鐵礦等礦物充填，并伴有少量的礦物溶蝕現(xiàn)象（圖5c，5d）。非構(gòu)造裂縫主要為成巖裂縫，包括溶蝕縫和層理縫。層理縫多被方解石充填，這種裂縫延伸有限，縫面彎曲呈不規(guī)則狀，寬度較窄，對儲層物性改善作用較小。

圖5 鶯歌海盆地L氣田黃流組砂巖巖心裂縫特征Fig.5 Core photos showing fracture characteristics of sandstone of Huangliu Formation in L Gasfield,Yinggehai Basin

對觀察到的23 條巖心裂縫進(jìn)行統(tǒng)計分析，結(jié)果表明：構(gòu)造裂縫在巖心裂縫中的占比最大（82.33%），裂縫發(fā)育深度分布均勻，黃流組各段均有裂縫發(fā)育；以低角度裂縫為主（占比63.55%），高角度裂縫次之，水平以及直立裂縫發(fā)育較少；與成像測井解釋結(jié)果相似，構(gòu)造裂縫中剪性裂縫在巖心上延伸較長，長度區(qū)間分布較為均勻；受巖心尺寸限制，非構(gòu)造裂縫開度較小，以0~1 mm 為主，張性裂縫開度較大，主要集中在1~2 mm 范圍；以未充填、半充填為主，所占比例超過90%，充填物主要為泥質(zhì)和方解石，石英、黃鐵礦較少，且常與方解石共生。

2.1.3 薄片鏡下裂縫特征

鏡下微裂縫觀察結(jié)果顯示，黃流組以發(fā)育構(gòu)造裂縫為主，可見明顯的早期裂縫被后期裂縫切割的現(xiàn)象（圖6）。構(gòu)造裂縫中主要發(fā)育剪性裂縫（圖6a），裂縫面較為平直，開度集中在0.02~15 μm之間，延伸數(shù)十微米，多為宏觀裂縫伴生或派生裂縫；可見部分裂縫被方解石充填，并常在后期構(gòu)造變形中被錯斷(圖6b)，多切穿石英、長石等礦物顆粒。少數(shù)樣品中可觀察到層理縫等非構(gòu)造成因裂縫，其裂縫面彎曲，張開度較小，呈不規(guī)則的彎曲狀(圖6c)。此外，部分薄片上可以觀察到裂縫密集發(fā)育，裂縫相互交切形成網(wǎng)狀裂縫系統(tǒng)(圖6d)。微裂縫對改善低滲透砂巖儲層的儲滲性能具有重要意義［19］，微裂縫集中發(fā)育大大增加了儲層生產(chǎn)周期，使采收率更高。

圖6 鶯歌海盆地L氣田黃流組鏡下微裂縫特征Fig.6 Microscopic characteristics of microfractures of Huangliu Formation in L Gasfield,Yinggehai Basin

2.2 裂縫充填程度

對L 氣田黃流組巖心以及鏡下觀察到的109 條裂縫的充填類型進(jìn)行統(tǒng)計，裂縫以未充填或半充填為主（圖7），僅發(fā)育少量全充填裂縫。這與成像測井識別的高導(dǎo)縫占比較高、高阻縫占比較低相一致。從成因類型來看，剪切縫中的未充填裂縫所占比例最大（圖7a）；從裂縫傾角來看，低角度裂縫中的未充填裂縫所占比例最大，高角度裂縫中的半充填裂縫所占比例較高（圖7b）。

圖7 鶯歌海盆地L氣田黃流組不同類型與產(chǎn)狀裂縫的充填程度直方圖Fig.7 Histograms of fracture filling degree of different types and occurrences in Huangliu Formation in L Gasfield,Yinggehai Basin

2.3 裂縫形成期次

基于巖心及薄片觀察，根據(jù)裂縫之間的切割、組合關(guān)系判斷裂縫形成的先后順序，認(rèn)為研究區(qū)至少存在2期天然裂縫（圖6a，6d）。

裂縫充填物中的流體包裹體代表了裂縫形成時的原始流體樣品（圖8，主要范圍）。

圖8 鶯歌海盆地Y-1井埋藏史曲線及流體包裹體均一溫度分布范圍Fig.8 Burial history curve and fluid inclusion homogenization tempera?ture distribution in Well Y-1,Yinggehai Basin

觀察發(fā)現(xiàn)：研究區(qū)黃流組砂巖裂縫中分布較多的氣液兩相鹽水包裹體，形態(tài)呈橢圓狀、不規(guī)則狀，氣液比為4%~7%。選取18 個鹽水包裹體樣品進(jìn)行流體包裹體測試，測得的均一溫度主要有2 期：第1期為120~135 ℃，第2期為150~160 ℃。進(jìn)一步結(jié)合研究區(qū)構(gòu)造演化和地層埋藏史，推測區(qū)內(nèi)至少發(fā)育2 期天然裂縫，形成期次分別為新近紀(jì)晚期—第四紀(jì)前，第四紀(jì)早期—中晚期。

3 儲層構(gòu)造裂縫發(fā)育的影響因素

3.1 構(gòu)造因素

構(gòu)造裂縫是由局部構(gòu)造應(yīng)力形成的，與構(gòu)造樣式、地層力學(xué)性質(zhì)等密切相關(guān)［20］。在眾多斷層相關(guān)褶皺中，地層曲率是影響構(gòu)造裂縫發(fā)育程度的重要參數(shù)［21-22］。對L 氣田不同井位處黃流組的地層曲率進(jìn)行計算，依據(jù)成像測井資料計算測點處的裂縫平均線密度，對兩者進(jìn)行交會分析發(fā)現(xiàn)：研究區(qū)構(gòu)造裂縫線密度與地層曲率之間具良好的線性相關(guān)關(guān)系（圖9），地層的曲率越大，構(gòu)造裂縫越發(fā)育。

圖9 鶯歌海盆地L氣田黃流組構(gòu)造裂縫線密度與地層曲率關(guān)系圖Fig.9 Relationship between structural fracture line-density and strati?graphic curvature of Huangliu Formation in L Gasfield,Yinggehai Basin

鶯歌海盆地經(jīng)歷了多期構(gòu)造運動，研究區(qū)發(fā)育一系列底辟斷裂以及斜坡區(qū)的隱伏斷裂，在斷裂附近或斷裂帶的拐點、交切部位應(yīng)力集中，構(gòu)造裂縫發(fā)育。Y-1 井、Y-2 井靠近1 號斷裂，同時周邊發(fā)育多條四級斷裂，構(gòu)造裂縫的發(fā)育程度較高：2 口井的構(gòu)造裂縫密度分別為0.296 條/m、0.345 條/m；這2 口井中碎裂帶極其發(fā)育，并具有一定方向性，是剪應(yīng)力與張應(yīng)力共同作用的結(jié)果。

3.2 巖石力學(xué)參數(shù)

由于海上區(qū)塊鉆井取心較少，本文利用陣列聲波測井資料計算巖石動態(tài)力學(xué)參數(shù)（圖10）。進(jìn)一步結(jié)合成像測井裂縫解釋的結(jié)果，統(tǒng)計巖石力學(xué)參數(shù)與構(gòu)造裂縫線密度之間的關(guān)系（圖11）。統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)：①研究區(qū)構(gòu)造裂縫發(fā)育程度隨楊氏模量增大呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢（圖11a）。楊氏模量越大，巖石的彈脆性越強(qiáng)［23］。在一定范圍內(nèi)，巖石具有較高楊氏模量時巖石顯示出高脆性［24］，受到相同構(gòu)造應(yīng)力時容易產(chǎn)生破裂。但當(dāng)巖石楊氏模量過高時，巖石具有較高的應(yīng)變能，在應(yīng)力作用下，大量的能量用于快速突破圍壓做功，導(dǎo)致巖體破裂（由微裂縫轉(zhuǎn)為較大裂縫，較大裂縫間常有較高的連通性，導(dǎo)致巖石產(chǎn)生宏觀破碎，巖石基體破壞），因此構(gòu)造裂縫發(fā)育程度呈現(xiàn)出隨楊氏模量的增大而先增大后減小的規(guī)律。②研究區(qū)裂縫發(fā)育程度與泊松比無明顯規(guī)律（圖11b），在泊松比較高的情況下，也有較密集構(gòu)造裂縫產(chǎn)生。根據(jù)巖石彈性力學(xué)研究，在受到相同的外部應(yīng)力時，巖石的應(yīng)變能與楊氏彈性模量和泊松比緊密相關(guān)，由于巖石泊松比的絕對數(shù)值較小，同一區(qū)域內(nèi)巖石泊松比相差不大，因此巖石的應(yīng)變能主要由楊氏模量決定。

圖10 鶯歌海盆地L氣田L(fēng)-6井黃流組巖電綜合柱狀圖Fig.10 Rock-electricity comprehensive column of Huangliu Formation in Well L-6 of L Gasfield,Yinggehai Basin

圖11 鶯歌海盆地L氣田黃流組砂巖楊氏模量、泊松比與構(gòu)造裂縫線密度關(guān)系圖Fig.11 Relationships of Young's modulus and Poisson's ratio with structural fracture line-density of sandstone of Huangliu Formation in L Gasfield,Yinggehai Basin

3.3 基質(zhì)孔隙度與滲透率

當(dāng)基質(zhì)孔隙度與滲透率處于合適的值域時，巖石的抗壓強(qiáng)度、臨界破裂值及微裂縫的延伸能力才能達(dá)到最優(yōu)組合［25］，從而促進(jìn)構(gòu)造裂縫的發(fā)育。對研究區(qū)黃流組巖心物性與成像測井裂縫解釋進(jìn)行交會發(fā)現(xiàn)：構(gòu)造裂縫線密度與基質(zhì)孔隙度、滲透率均呈兩段式關(guān)系（圖12）。如圖12a 所示：當(dāng)基質(zhì)孔隙度小于9.1%時，孔隙度與構(gòu)造裂縫發(fā)育程度呈正相關(guān)關(guān)系；當(dāng)基質(zhì)孔隙度大于9.1%時，兩者呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。如圖12b 所示：當(dāng)基質(zhì)滲透率小于1.34 ×10-3μm2時，滲透率與構(gòu)造裂縫發(fā)育程度呈正相關(guān)關(guān)系；當(dāng)基質(zhì)滲透率大于1.34 ×10-3μm2時，兩者呈弱負(fù)相關(guān)關(guān)系?？傮w看，當(dāng)基質(zhì)孔隙度介于8%~10%、基質(zhì)滲透率介于（1.3~1.5）×10-3μm2時，構(gòu)造裂縫最發(fā)育。

圖12 鶯歌海盆地L氣田黃流組砂巖基質(zhì)孔隙度、滲透率與構(gòu)造裂縫線密度關(guān)系圖Fig.12 Relationships of matrix porosity and permeability with structural fracture line-density of sandstone of Huangliu Formation in L Gasfield,Yinggehai Basin

3.4 巖礦特征

在低滲透砂巖儲層中，巖石礦物組分、巖石結(jié)構(gòu)決定了構(gòu)造裂縫的發(fā)育程度［26］。巖心、薄片觀察發(fā)現(xiàn)，L氣田黃流組構(gòu)造裂縫主要發(fā)育在中砂巖和細(xì)砂巖中（圖13a），其次為含礫砂巖和泥巖，含凝灰碳質(zhì)泥巖和泥質(zhì)粉砂巖中較少。全巖X衍射表明，研究區(qū)中砂巖的石英含量達(dá)到了50%~60%，方解石等碳酸鹽礦物含量達(dá)10%~30%，脆性礦物含量較高。而且，中砂巖層段較細(xì)砂巖層段更多地以薄層夾在兩套厚泥巖層之間的方式發(fā)育，當(dāng)受應(yīng)力作用時，應(yīng)力更易在中砂巖層段集中而產(chǎn)生破裂，造成構(gòu)造裂縫發(fā)育。泥巖、泥質(zhì)粉砂巖和含凝灰碳質(zhì)泥巖含有較多的塑性成分，而且研究區(qū)常發(fā)育大套厚層的泥巖，當(dāng)受應(yīng)力作用時，大量能量消耗于巖石的塑性形變，且應(yīng)力更為分散，不易產(chǎn)生破裂，對儲層物性的改善作用較小。

圖13 鶯歌海盆地L氣田黃流組巖性、巖石組分、巖層厚度與構(gòu)造裂縫線密度關(guān)系圖Fig.13 Relationships of lithology,rock composition and stratum thick?ness with structural fracture line-density of Huangliu Formation in L Gasfield,Yinggehai Basin

隨著石英、碳酸鹽礦物等脆性礦物含量的增加，巖石脆性增強(qiáng)，巖石抗張強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度降低，受應(yīng)力作用時容易產(chǎn)生破裂，而且產(chǎn)生的裂縫更易擴(kuò)張、延伸。據(jù)L-6 井、L-5 井、L-10 井黃流組巖心樣品X 衍射礦物組分分析，礦物組分中石英質(zhì)量分?jǐn)?shù)最大，方解石次之，黏土礦物最小。統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，研究區(qū)構(gòu)造裂縫線密度與脆性礦物含量呈正相關(guān)關(guān)系（圖13b），其中與石英含量呈較強(qiáng)正相關(guān)性，與長石、方解石含量呈弱正相關(guān)性，這表明巖石脆性越強(qiáng)，裂縫越發(fā)育。另外，石英具有特定的晶形且硬度較高，在后期的構(gòu)造運動中可有效抵御外力作用，使前期形成的裂縫與孔隙得以保存。隨著黏土礦物含量的增加，巖石的塑性逐漸增高，當(dāng)受應(yīng)力作用時，巖石的塑性形變消耗了大量應(yīng)變能，導(dǎo)致裂縫發(fā)育程度降低（圖13b）。

3.5 巖層厚度

對于同一類巖性，巖層厚度越大，在相同應(yīng)力作用下巖石破裂發(fā)生的位置越分散［27］；隨著裂縫發(fā)育段單層厚度的增加,不同構(gòu)造裂縫的間距增大、密度減?。?8］。基于研究區(qū)成像測井解釋結(jié)果，對巖層厚度與構(gòu)造裂縫線密度進(jìn)行交會，從圖13c 可以看出，隨著巖層厚度的增加，構(gòu)造裂縫線密度逐漸降低。當(dāng)巖層厚度從0.2 m增加到4.7 m時，裂縫線密度顯著降低，約從2.5 條/m降低到0.2 條/m；當(dāng)巖層厚度大于4.7 m時，裂縫發(fā)育程度低，二者幾乎無相關(guān)性。整體而言，當(dāng)巖層厚度小于5 m時，構(gòu)造裂縫較發(fā)育，裂縫線密度基本大于0.5 條/m；當(dāng)巖層厚度大于5 m時，構(gòu)造裂縫不發(fā)育，裂縫線密度顯著降低。

4 裂縫發(fā)育程度與油氣產(chǎn)能的關(guān)系

在低滲透砂巖儲層中，構(gòu)造裂縫是溝通儲層孔隙空間、增強(qiáng)基質(zhì)連通性和滲透性的重要橋梁［4］，隨著裂縫發(fā)育程度的增大，儲層中流體的流動性變好、飽和度增大［29］。L氣田黃流組低滲砂巖含氣量與構(gòu)造裂縫發(fā)育程度的相關(guān)性分析（圖14）表明：隨著構(gòu)造裂縫線密度的增加，總含氣量呈上升趨勢。

圖14 鶯歌海盆地L氣田黃流組含氣量與構(gòu)造裂縫線密度關(guān)系圖Fig.14 Relationship between gas content and structural fracture linedensity of Huangliu Formation in L Gasfield,Yinggehai Basin

因此，準(zhǔn)確預(yù)測裂縫發(fā)育段，可以為壓裂開發(fā)作業(yè)以及構(gòu)造裂縫發(fā)育段儲層的保護(hù)性開采等提供有利依據(jù)。

5 與陸上盆地的對比

為了更系統(tǒng)地認(rèn)識構(gòu)造裂縫的主控因素，對陸上三大盆地（四川盆地三疊系，鄂爾多斯盆地三疊系，塔里木盆地白堊系）的相關(guān)研究成果［30-39］進(jìn)行了調(diào)研分析（圖15）：①在各盆地砂巖儲層中通常發(fā)育高角度裂縫或垂直裂縫［25］（圖15a）。例如，鄂爾多斯盆地三疊系高角度裂縫和垂直裂縫占80%以上［30-34］，塔里木盆地白堊系占到了70%以上［25，29，35-36］。②巖性是影響裂縫發(fā)育的重要因素。一般認(rèn)為細(xì)砂巖因顆粒較細(xì)，巖石脆性較強(qiáng)，構(gòu)造裂縫較為發(fā)育，如塔里木盆地大北氣田細(xì)砂巖構(gòu)造裂縫線密度達(dá)到了7.4 條/m（圖15b），而顆粒較粗的中砂巖構(gòu)造裂縫線密度僅為4.2 條/m［25］，這一現(xiàn)象具有一定的普遍性。通常認(rèn)為泥巖因含有較多的塑性礦物成分，受應(yīng)力作用時不易破裂，但在塔里木盆地庫車坳陷的大北氣田、克深氣田，白堊系泥巖、泥質(zhì)粉砂巖中構(gòu)造裂縫更發(fā)育（圖15b），裂縫線密度超過細(xì)砂巖、中砂巖。③構(gòu)造裂縫線密度隨巖層厚度增大皆存在先快速下降后基本穩(wěn)定的趨勢（圖15c）。盡管不同盆地的巖層厚度尺度不同，但存在巖層厚度小于2 m時，構(gòu)造裂縫普遍較為發(fā)育這一規(guī)律，如鄂爾多斯盆地三疊系的絕大部分油田［30-34］。④構(gòu)造裂縫發(fā)育程度隨基質(zhì)孔隙度的增大呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢（圖15d），但是不同地區(qū)的趨勢轉(zhuǎn)折點的基質(zhì)孔隙度值有所不同，一般小于2%，裂縫發(fā)育程度即開始有下降趨勢。⑤構(gòu)造機(jī)制上，陸上各盆地燕山期以來經(jīng)歷了多期強(qiáng)擠壓應(yīng)力改造，主要形成與褶皺、斷層有關(guān)的裂縫［31,35,37］。

圖15 陸上三大盆地構(gòu)造裂縫傾角及主控因素對比Fig.15 Comparisons of dips and main control factors of structural fracture of the three major continental basins in China

如前所述，鶯歌海盆地新近系黃流組構(gòu)造裂縫以低角度為主（圖3a），與陸上盆地相比具有一定特殊性，這與近海海域的構(gòu)造-沉積背景密切相關(guān)。新近紀(jì)以來南海海域進(jìn)入拗陷期，鶯歌海盆地發(fā)生快速沉積，深層普遍存在強(qiáng)烈的欠壓實（超壓作用），底辟構(gòu)造廣泛發(fā)育。底辟構(gòu)造一般上拱幅度較低，其剖面形態(tài)為低幅度背斜，由于底辟活動時上拱作用力較弱，上覆巨厚地層在局部刺穿事件中會產(chǎn)生裂縫；此外，在盆地邊界斷層晚期右旋走滑伸展的作用下，底辟活動及地層拱張形成了局部張性應(yīng)力場，發(fā)育部分伴生的張性裂縫。鶯歌海盆地黃流組發(fā)育大套的砂巖、泥巖層（圖10），平均厚度為5~20 m，厚層泥質(zhì)巖中多見砂巖薄夾層。構(gòu)造裂縫主要發(fā)育于中砂巖、細(xì)砂巖等脆性礦物含量高的巖類（圖13a），特別是厚層泥質(zhì)巖所夾的砂巖薄層，在相同構(gòu)造應(yīng)力作用下破裂較為集中。在巖層厚度小于4.7 m 時，構(gòu)造裂縫發(fā)育程度隨層厚的增加快速降低（圖13c）；在砂巖基質(zhì)孔隙度大于10%的情況下，裂縫發(fā)育程度有明顯下降（圖12a）。綜合分析可知，區(qū)別于陸上盆地燕山期以來多期次的強(qiáng)烈擠壓改造，南海海域鶯歌海盆地新近紀(jì)以來進(jìn)入快速沉降期，缺少大規(guī)模的斷層、褶皺活動，而快速沉積造成的地層欠壓實則導(dǎo)致深層底辟活動廣泛發(fā)育，相對較弱的地層上拱作用導(dǎo)致低角度裂縫發(fā)育，且集中于脆性的砂巖夾層中。

6 結(jié) 論

（1）通過觀察分析不同尺度（成像測井、巖心、薄片鏡下）的裂縫特征，揭示鶯歌海盆地L氣田黃流組低滲透砂巖儲層主要發(fā)育構(gòu)造裂縫，構(gòu)造裂縫主要包括剪性裂縫和張性裂縫，裂縫傾角以低角度為主，非構(gòu)造裂縫主要為溶蝕縫，部分裂縫被方解石、黃鐵礦等礦物充填。

（2）構(gòu)造裂縫隨著地層曲率的增大，發(fā)育程度逐漸增高；受斷裂影響，在斷裂附近構(gòu)造裂縫發(fā)育程度較高；中砂巖中的構(gòu)造裂縫最為發(fā)育，其次為細(xì)砂巖和含礫砂巖；當(dāng)單層厚度小于4.7 m 時，單層厚度與構(gòu)造裂縫發(fā)育程度呈顯著負(fù)相關(guān)，大于4.7 m后幾乎無相關(guān)性；當(dāng)基質(zhì)孔隙度介于8%~10%、滲透率介于(1.3~1.5)×10-3μm2時，構(gòu)造裂縫最為發(fā)育；構(gòu)造裂縫發(fā)育程度受巖石彈脆性和應(yīng)變能影響，表現(xiàn)為隨著巖石彈性參數(shù)楊氏模量的增高，裂縫發(fā)育程度具有先增高后降低的規(guī)律。儲層裂縫對油氣產(chǎn)能有一定的提升作用，但在油氣開發(fā)過程中,需對儲層采取保護(hù),以避免產(chǎn)能快速下降。

（3）新近紀(jì)以來鶯歌海盆地快速沉降，深層的底辟構(gòu)造廣泛發(fā)育，較弱的地層上拱導(dǎo)致黃流組厚層泥質(zhì)巖所夾的砂巖薄層集中產(chǎn)生獨特的低角度裂縫。