塔里木盆地順北地區(qū)不同斷裂帶油氣充注能力表征研究與實踐

胡文革

（1.中國石化西北油田分公司，新疆烏魯木齊 830011；2.中國石化石油勘探開發(fā)研究院，北京 100083；3.中國石化碳酸鹽巖縫洞型油藏提高采收率重點實驗室，新疆烏魯木齊 830011）

2015年以來，中國石化西北油田分公司在塔里木盆地順北地區(qū)取得了良好的油氣資源勘探成果，順北1號斷裂帶整體建產(chǎn)，順北2井獲油氣流，順北5號斷裂帶多口鉆井均獲高產(chǎn)油氣流，表明順北地區(qū)具備巨大的油氣潛力。實鉆表明，順北地區(qū)油氣藏沿走滑斷裂帶分布，高產(chǎn)井大多集中在油氣充注強、縫洞發(fā)育、裂縫滲透性強的部位［1-6］。部署在順北1號斷裂帶上的8口井生產(chǎn)測試顯示，油氣來源于井底之下200～300 m處，說明斷裂帶具有縱向輸導能力，且油氣主要來源于寒武系底部玉爾吐斯組烴源巖。順北主體區(qū)不同規(guī)模的斷裂帶均有油氣發(fā)現(xiàn)，取自不同鉆井的原油密度與化學組分均相似，指示順北主體區(qū)均具有良好的油氣充注［7-8］。然而，不同斷裂帶之間，或同一條斷裂帶上不同位置的鉆井產(chǎn)液含水率差異顯著，表明斷裂帶不同部位的油氣充注具有非均一性，位于充注較強、含水率低部位的鉆井往往獲得高產(chǎn)。

油氣沿斷裂帶垂向充注效率評價是鉆井獲得高產(chǎn)的前提，也是斷裂帶分段評價、優(yōu)化井位的首要參考指標。順北地區(qū)目的層地質(zhì)條件復雜，控儲控藏因素眾多［9-11］，且處于開發(fā)初期。根據(jù)現(xiàn)有資料難以精準確定優(yōu)勢充注位置，這已成為順北高效開發(fā)所面臨的一個重要問題。

本文借助多項地質(zhì)研究成果及實鉆井資料，在深刻認識順北油氣成藏體系的基礎上，提出利用“充注體”概念來宏觀評價斷裂帶充注能力，并厘定了影響順北走滑斷裂帶油氣充注效率的主要因素，據(jù)此建立了劃分及評價斷裂帶不同部位充注能力的技術思路，為順北下一步鉆井部署提供了有力的理論支撐。

1 前沿概述

塔里木盆地順北地區(qū)古生界中發(fā)育一系列走滑斷裂帶，目前已厘定出18條克拉通內(nèi)走滑斷裂帶，其共同特征是在寒武系-中、下奧陶統(tǒng)中表現(xiàn)為直立高陡的斷面，沿斷面被切穿的多套碳酸鹽巖層系發(fā)生強烈破碎，進而形成油氣上移通道與儲集空間，向下溝通寒武系玉爾吐斯組烴源巖，向上終止于上奧陶統(tǒng)泥巖蓋層，形成了一套特殊的“藏下有源，下生上儲”的短距離油氣運移成藏體系（圖1）。

圖1 塔里木盆地順北地區(qū)斷控油氣藏剖面示意圖Fig.1 Sketch map showing the fault-controlled reservoirs in the Shunbeiarea，Tarim Basin

順北油氣藏獨特的油氣運移特征決定了直立高陡走滑斷裂是其核心的油氣成藏要素［12-14］。斷裂帶的垂向貫通程度直接影響了油氣運移的效率。若斷面向上切穿了所有地層，且每個層系的破碎程度都很高，則油氣會暢通無阻地從烴源巖向上運移，并在中、下奧陶統(tǒng)中形成規(guī)模油氣藏。而一旦斷面受到致密蓋層遮擋，或切穿地層時破碎不徹底，則油氣運移勢必會受阻。在油氣田開發(fā)初期，由于資料有限，難以準確預測油氣高效充注的部位，這對于“短距離運移近儲”的碳酸鹽巖縫洞型油藏以及“遠運遠儲”的碎屑巖圈閉來說都是制約開發(fā)效果的核心問題。

前期塔河油田的開發(fā)實踐表明，利用地震數(shù)據(jù)可以實現(xiàn)斷裂構造樣式及地層破碎程度的定量-半定量識別。在缺乏鉆井資料的區(qū)塊，地震數(shù)據(jù)可以作為縫洞型碳酸鹽巖油氣藏的主要評價工具。在塔北-順北地區(qū)，中奧陶統(tǒng)頂界（T74界面）是碳酸鹽巖與泥巖蓋層的分界線，也是塔河及順北油氣藏的區(qū)域蓋層。在T74界面之下，未被改造的碳酸鹽巖地層在地震剖面上通常表現(xiàn)為弱振幅的平整同相軸或雜亂特征，縫洞發(fā)育的部位則會形成顯著的強能量體，而斷裂帶往往表現(xiàn)為同相軸錯斷、變形或“線狀弱反射”，據(jù)此可以在地震剖面上識別出斷裂體系的輪廓和樣式。例如，借助地震振幅差異對順北5號斷裂帶進行立體雕刻后（圖2），可以直觀表征斷裂帶的立體結構。其整體表現(xiàn)為沿著走向發(fā)育的一系列三維地質(zhì)體，垂向上貫穿多個層系，但是樣式各不相同。

圖2 塔里木盆地順北5號斷裂帶北段振幅立體雕刻圖Fig.2 Amplitude stereogramshowing the northern part of No.5 fault zone in the Shunbeiarea，Tarim Basin

借助地震立體雕刻手段，本文將“充注體”定義為：由同一條斷裂帶控制的，具有相同油源、相同儲集體發(fā)育背景、縱橫向輸導能力的三維空間組合。如圖3所示，“充注體”的構成要素有3個，即底部烴源巖、由斷裂帶構成的深層輸導與調(diào)整系統(tǒng)和淺層儲集油氣的縫洞系統(tǒng)。劃分“充注體”的目的是認識不同地層段間的充注條件差異，核心是判斷斷裂溝通油氣的能力（如下切深度、縱向連續(xù)性等），意義是評價地層分段之間的油氣輸導能力，并優(yōu)選地質(zhì)甜點、實現(xiàn)快速突破。通過對“充注體”3個構成要素定量-半定量評價，可以在鉆井部署前預測不同“充注體”的油氣充注效果，進而制定評價方案，并在實施中滾動完善。本文基于順北斷裂體系的研究，重點探討了斷裂帶的構造樣式、內(nèi)部結構以及現(xiàn)今地應力場對不同充注體油氣輸導能力的影響。

圖3 塔里木盆地順北1號斷裂帶充注體立體雕刻圖Fig.3 3Dengravings showing the charging bodies in No.1 fault zone，Shunbeiarea，Tarim Basin

2 地質(zhì)概況

順北地區(qū)位于塔里木盆地順托果勒低隆的北部，處于阿瓦提、滿加爾坳陷與沙雅隆起的結合部，區(qū)域構造位置有利，油源充足，是油氣長期運移聚集的指向區(qū)。同時，該區(qū)寒武系生油巖和走滑通源斷裂亦是短距離近儲運聚的有利區(qū)［15-17］（圖4）。近年來，在研究區(qū)周邊已經(jīng)陸續(xù)發(fā)現(xiàn)托普臺、躍參等多個海相油氣藏。其中，躍參區(qū)塊奧陶系已經(jīng)建成了年產(chǎn)20×104t產(chǎn)能陣地。

圖4 塔里木盆地順托果勒地區(qū)斷裂體系Fig.4 Distribution of fault systems in the Shuntogole area，Tarim Basin

順北主體區(qū)的油氣富集層位是中下奧陶統(tǒng)一間房組與鷹山組，巖性以灰?guī)r為主［18-19］。早-中奧陶世，順北區(qū)塊位于臺地相沉積環(huán)境，沉積了巨厚的碳酸鹽巖。中奧陶世末，寒武系-奧陶系大型碳酸鹽巖建造階段結束。在近南北向構造應力作用下，地殼逐步抬升，塔北隆起地區(qū)形成一個北高南低的寬緩古隆起。順北地區(qū)處于塔北隆起南部傾末端，形成了北東向及北西向的走滑斷裂體系，斷裂發(fā)育規(guī)模大，斷穿層位多。斷裂帶及其附近的碳酸鹽巖受構造應力作用發(fā)生破碎，形成了裂縫型儲集體。加里東晚期—海西早期構造運動使得走滑斷裂帶進一步被改造，局部存在海西晚期熱液溶蝕作用，形成以走滑斷裂控制為主的多種成因疊加改造的裂縫-洞穴型儲集體［20-21］。

目前，順北地區(qū)多條斷裂帶已開展油氣生產(chǎn)。其中，已經(jīng)實現(xiàn)基本控制的有順北1號和5號斷裂帶。二者均向下斷穿基底，在寒武系和中下奧陶統(tǒng)中表現(xiàn)為直立高陡的走滑斷裂，在上奧陶統(tǒng)和志留系中以雁列正斷層為主，縱向上具有分層差異破碎的特征（圖5）。在T74界面之上，順北1號和順北5號斷裂帶大致呈NE和NS-NW走向，在中國石化工區(qū)范圍內(nèi)長度分別為28 km和29 km［6-10］。鉆井均部署于斷穿基底的北東向斷裂帶上，且均鉆遇放空或出現(xiàn)大規(guī)模泥漿漏失，試采獲得較高產(chǎn)量，表明鉆遇了裂縫-洞穴型儲層。順北5井鉆遇放空漏失，累計漏失1 313 m3，測試獲高產(chǎn)，進一步證明順北地區(qū)斷裂控儲、控藏及控富的特征。綜合研究實鉆井的鉆井資料、巖心資料及成像測井資料等，確定順北地區(qū)奧陶系儲層類型為沿深大斷裂發(fā)育的裂縫-洞穴型儲層，儲集空間類型可劃分為破碎角礫帶中發(fā)育的孔洞、構造破裂縫等［20-21］。

圖5 塔里木盆地順托果勒地區(qū)走滑斷裂構造樣式Fig.5 Structural patterns of strike-slip faults in the Shuntogole area，Tarim Basin

3 研究資料與方法

順北5號斷裂帶中段位于順北主體區(qū)順8三維工區(qū)內(nèi)，其走向近南北，長度約為20 km，在中、下奧陶統(tǒng)-寒武系中直立高陡，地層整體破碎程度明顯小于順北1號斷裂帶與5號斷裂帶北段，在地震剖面上呈“線狀弱反射+雜亂強反射”特征。中國石化西北油田分公司沿順北5號斷裂帶中段部署了一系列開發(fā)井，大多以側(cè)鉆方式貫穿斷面，隨即酸壓建產(chǎn)。本次研究選取順北5號斷裂帶中段的4口典型井作為研究對象，包括SHBB4井、SHBB5井、SHBB6井和SHBB7井，另外選取順北5號斷裂帶北段SHBB8井作為參照。

本文研究資料包括順北5號斷裂帶中段的三維地震數(shù)據(jù)體、5口特征井的鉆井、錄井、測井及壓恢試井資料，圖件制作及三維地質(zhì)建模工作均在Petrel軟件中完成，地震剖面解釋精度達到25 m∕個，解釋層位7個

4 研究結果

通過對順北油氣田多口鉆井相關資料分析，發(fā)現(xiàn)直立高陡走滑斷裂帶的油氣輸導能力主要受3方面因素影響，即斷裂構造樣式、斷裂帶內(nèi)部結構和現(xiàn)今地應力場。

4.1 斷裂帶構造樣式差異

順北5號斷裂的中段主要以左階斜列展布（圖6）。剖面上，順北5號斷裂帶深層走滑斷裂明顯錯斷同相軸，局部可見串珠狀強反射。在界面（中奧陶統(tǒng)一間房組頂面）之上，順北5號斷裂淺層構造表現(xiàn)為雁列正斷層。順北5號斷裂帶在界面發(fā)育的左階斜列展布分段間的疊接區(qū)域主要為隆起構造，指示該系列走滑分段右行走滑。盡管順北5號走滑斷裂帶在寒武系-中、下奧陶統(tǒng)中產(chǎn)狀以直立高陡為主，但順北5號斷裂帶構造樣式在寒武系中表現(xiàn)出多樣性，最明顯的即為在中寒武統(tǒng)中發(fā)育滑脫∕逆斷層。

圖6 塔里木盆地順北5號斷裂帶中段構造樣式解析結果Fig.6 Interpretation of structural style in the middle section of No.5 fault zone in the Shunbeiarea，Tarim Basin

結合順北地區(qū)寒武系的現(xiàn)今地應力場特征，發(fā)現(xiàn)5號斷裂帶在寒武系中處于走滑應力狀態(tài)，即具備沿著走向發(fā)生水平錯動的活動趨勢。在這種應力狀態(tài)下，最容易發(fā)生活動的是直立高陡斷面，而滑脫逆斷層的產(chǎn)狀在走滑應力狀態(tài)下保持了相對穩(wěn)定，幾乎不具有滑動的趨勢。Zoback，Barton和Morris等人認為，滑動趨勢較大的斷面或裂縫通常具有較強的水力輸導能力，而處于穩(wěn)定狀態(tài)的斷層則基本不具有滲透能力［22-24］。因此，在中寒武統(tǒng)發(fā)育的滑脫∕逆斷層對于油氣的運移很難起到輸導作用，會導致油氣的縱向輸導不暢，而直立高陡穿過中寒武統(tǒng)的走滑斷層是最理想的水力輸導通道。

根據(jù)滑脫構造樣式，尤其是上下盤錯位的幅度，可以將其劃分為A，B和C 3種類型（圖7）。A型構造，盡管在強振幅同相軸中發(fā)育了逆沖斷層，但僅僅是依靠同相軸的錯動解釋出鏟式斷面，上、下盤并未發(fā)生明顯的位移，直立高陡的主斷面甚至是基本連續(xù)的，這種情況下逆沖斷層的發(fā)育并不影響垂向的輸導功能。B型構造與A相似，區(qū)別是上、下盤的位移明顯增大，逆沖斷層上、下的直立斷面也出現(xiàn)了明顯的錯動，如果逆沖斷層不具有水力輸導能力，那么這種構造的垂向輸導能力勢必受到阻礙。C型構造是滑脫幅度最大的一種，滑脫斷層的上、下盤已經(jīng)大幅度錯開，直立高陡的走滑斷裂無法在垂向上連續(xù)貫通，這種構造的垂向輸導能力很可能是最差的一種。

4.2 斷裂帶內(nèi)部結構滲透能力差異

順北油氣田鉆井多是以側(cè)鉆或水平井的方式貫穿斷面，在鉆遇主干斷面或密集發(fā)育的節(jié)理帶時，多發(fā)生放空或泥漿漏失現(xiàn)象。此時，若出現(xiàn)較高的氣測異常，便表明鉆遇了斷裂帶上具有較強油氣輸導能力的部位。反之，當鉆遇斷面而不發(fā)生放空或漏失，或雖發(fā)生小規(guī)模漏失但氣測無異常時，指示鉆遇的斷面幾乎沒有滲流能力。基于多口鉆井的測井資料分析，該現(xiàn)象本質(zhì)上是由斷裂帶走向上內(nèi)部結構差異性造成的。

沿斷層走向部署在順北5號斷裂帶不同位置的鉆井通常會鉆遇3種結構：破碎角礫發(fā)育的核帶結構，裂縫密集分布的節(jié)理帶和離散裂縫帶，其水力輸導能力依次減弱（圖8）。

圖8 塔里木盆地順北5號斷裂帶鉆井鉆遇的3種結構示意圖Fig.8 Three structures typically encountered during drilling in No.5 fault zone in the Shunbei area，Tarim Basin

SHBB7井是部署在順北5號斷裂帶中段的一口大斜度井，鉆探目標為探索中、下奧陶統(tǒng)中發(fā)育的走滑斷裂主斷面。綜合分析相干體與地震剖面資料可以發(fā)現(xiàn)，多個層位的同相軸在垂向上發(fā)生幅度幾乎一致的錯斷或變形，由于錯斷部位振幅明顯低于臨近地層而顯示出“線狀弱反射”的特征。SHBB7井在7 928 m深處自西向東貫穿了斷面，在該處漏失密度為1.40 g∕cm3的泥漿25 m3。在7 928 m漏失點附近，電阻率曲線呈明顯的“箱狀+峰狀+梳狀”異常低值。與圍巖相比電阻率值下降幅度超過100倍，且曲線齒化率不高，對稱性差，在7 850～7 880 m范圍內(nèi)明顯不同步。此外，聲波時差曲線在該部位也出現(xiàn)從低向高的明顯波動。綜合以上現(xiàn)象，說明該井在漏失點附近鉆遇了破碎角礫異常發(fā)育的“核帶結構”［25-26］。該井隨后酸壓完井，試井表現(xiàn)出較典型的“定井儲+表皮+徑向復合+無限大儲層”滲流特征，亦說明井筒附近起到導流作用的主要是破碎角礫和裂縫［27-30］。該井產(chǎn)能較高且油壓穩(wěn)定，目前日產(chǎn)超過65 t，表明破碎角礫發(fā)育的核帶結構具有較強的水力輸導能力。

同理分析發(fā)現(xiàn)：SHBB6井與SHBB8井所鉆遇的斷裂帶分別裂縫密集分布的節(jié)理帶和離散裂縫帶（圖9），因而，SHBB6井、SHBB7井與SHBB8井在產(chǎn)能上具有顯著差異（表1）。

表1 塔里木盆地順托果勒地區(qū)SHBB6，SHBB7與SHBB8井產(chǎn)能統(tǒng)計Table 1 Productivity statistics of wells SHBB6，SHBB7 and SHBB8 in the Shunbeiarea，Tarim Basin

圖9 塔里木盆地順托果勒地區(qū)SHBB6，SHBB7和SHBB8井地震剖面Fig.9 Seismic profiles across wells SHBB6，SHBB7 and SHBB8 in the Shunbeiarea，Tarim Basin

4.3 現(xiàn)今地應力場對斷層輸導能力的影響

據(jù)此前的研究，在順北地區(qū)中、下奧陶統(tǒng)中，順北1號和順北5號等斷裂帶均處于走滑應力狀態(tài)，斷面的產(chǎn)狀與局部地應力場的耦合關系決定了斷裂帶的水力輸導能力，可采用斷面的滑移趨勢系數(shù)對此進行預測。

5 討論

滑移趨勢是指作用于某一斷裂面上的切應力（τ）與法向應力（σn）之比，滑移趨勢系數(shù)越大，斷裂面滑移（剪切破壞）的可能性越大。研究表明當該系數(shù)達到0.6時，即可發(fā)生初始滑移［31-32］。其預測方法為，首先對已存在的斷裂進行精細地質(zhì)建模，然后分析目標層段在現(xiàn)今應力場作用下的滑移趨勢。斷裂的滑移可能性，取決于導致斷裂再次活動的現(xiàn)今應力場最大水平主壓應力方位和大小，當其方位與斷裂走向夾角較小時，斷裂更容易打開。

以SHBB4井為例，該井位于順北5號斷裂帶中段的平移段。研究區(qū)內(nèi)發(fā)育3條明顯的主干斷面（F1，F(xiàn)2和F3），在三維空間中呈現(xiàn)出左列排布的特征，以其中下部為根，發(fā)育出自下而上撒開的分枝子斷裂，母子斷裂的交線與主斷裂走向一致（圖10）。通過滑移趨勢系數(shù)數(shù)值模擬仿真發(fā)現(xiàn)，在現(xiàn)今應力場作用下斷裂的滑移趨勢與其走向關系密切。產(chǎn)狀變化較大的斷裂，沿走向出現(xiàn)滑移系數(shù)高低明顯波動的變化。有些分枝斷裂，并未因為走向與最大水平應力方向一致而出現(xiàn)高滑移趨勢的現(xiàn)象，其原因是應力場在斷裂帶內(nèi)部發(fā)生擾動。整體而言，SHBB4井區(qū)多數(shù)斷面位置的滑移趨勢都大于0.35，其中滑動趨勢最高，即對應油氣輸導能力最強的是分支斷面F6（滑移趨勢約為0.50）。

圖10 塔里木盆地順托果勒地區(qū)SHBB4井區(qū)儲層斷裂滑移趨勢數(shù)模結果云圖Fig.10 Cloud chart showing numerical simulation of fault slip tendency within reservoirs of SHBB4 well block in the Shuntogole area，Tarim Basin

5.1 直立高陡走滑斷裂縱向油氣充注能力評價方法

根據(jù)上述研究結果，本文首次提出“充注體”概念，并以此作為油氣充注能力單元劃分的依據(jù)。沿走滑斷裂走向可以將一條斷裂帶進行分段，相鄰兩段之間油氣的橫向調(diào)整可忽略。由于不同段之間在構造樣式、內(nèi)部結構、產(chǎn)狀和縫洞發(fā)育強度等方面存在差異，勢必具有不同的油氣垂向輸導能力。某些部位縱向上貫通性強，油氣充注強烈，是吸管狀的油氣“高速通道”。而某些部位由于縱向上貫通性差，或者膏鹽層遮擋，油氣充注強度相對較差。作為油氣垂向輸導通道的一個相對獨立的三維地質(zhì)體，本文定義其為一個“充注體”。例如順北5號斷裂帶就是由多個“充注體”沿著走向排布組合而成，劃分“充注體”旨在找到油氣垂向輸導的“高速通道”，進行地質(zhì)甜點的預測，以提高鉆井成功率并達到高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的目標。

綜合前期研究成果，針對順北1號斷裂帶和順北5號斷裂帶建立了充注體劃分的評價技術思路（圖11），借助地球物理手段直觀展示走滑斷裂不同區(qū)域宏觀油氣輸導能力。

順北5號斷裂帶中段可在順8三維地震工區(qū)中識別出來，根據(jù)斷裂的構造樣式、重點構造層位的等高線變化以及局部應變強度，本文沿斷裂帶走向（20 km范圍內(nèi)）劃分出7個充注體，自南向北依次編號為C1—C7（圖12）。充注體C1的主斷面在三維空間中相對孤立，向北延伸距離較短，說明沿著斷裂走向的油氣橫向調(diào)整缺乏物理通道。C1充注體縱向上切穿了3個重點層位，自上而下依次是根據(jù)地形的局部應變強度可以看出，這三個層位自上而下依次為強隆起段、弱隆起段和平移段。與之形成鮮明對比的是靠近北端的充注體C6，斷面規(guī)模與C1相似，自上而下切穿的3個層位均為壓隆段，且的壓隆變形非常強烈，指示斷層引起了該部位地層的強烈變形，理論上地層破碎更加嚴重。根據(jù)上文中提出的充注效率評價路線（圖11），在不考慮縫洞發(fā)育的前提下，充注體C6的油氣充注效率應高于C1。

圖11 充注體評價技術路線Fig.11 Flow chart for assessment of charging bodies

圖12 塔里木盆地順北5號斷裂帶中段充注體模式Fig.12 Model of charging body in the middle section of No.5 fault zone in Tarim Basin in the Shunbeiarea

事實證明，這一評價與鉆井實際生產(chǎn)情況完全吻合（表2）。目前隸屬于充注體C6的鉆井SHBB1始終保持高產(chǎn)，且含水率非常低，僅有0.52%，穩(wěn)定生產(chǎn)時間超過兩年。盡管油壓和產(chǎn)量相比開井初期有一定下降，但這與加大了油嘴、改變了工作制度有直接關系。與之形成鮮明對比的是，隸屬于充注體C1的鉆井SHBB5，盡管開井初期高產(chǎn)，但壓力和產(chǎn)能迅速下降，目前已處于關井憋壓狀態(tài)，說明油氣的充注遠不及C6充沛。驗證了本文提出的劃分方案的合理性與科學性。

表2 塔里木盆地順托果勒地區(qū)SHBB1井與SHBB5井產(chǎn)能統(tǒng)計Table 2 Productivity statistics of wells SHBB1 and SHBB5 in the Shuntogole area，Tarim Basin

以SHBA3井為例，該井位于順北1號斷裂帶北端平移段。該井進入目的層后以小斜度貫穿了主干斷面，鉆入中、下奧陶統(tǒng)頂面深度約100 m處時，發(fā)生了放空和漏失，隨后完井并獲得高產(chǎn)。在淺層重點層位構造圖上（圖13a—c），該井所處位置發(fā)育清晰的斷面，地形等高線沒有發(fā)生明顯變形或錯斷，表明該位置為變形相對平緩的平移段。而在兩個深部層位上，觀察到順北1號斷裂帶的發(fā)育已經(jīng)十分微弱，呈不連續(xù)狀，但SHBA3井所處位置仍有明顯相干顯示，表明斷裂在此處仍非常發(fā)育（圖13e—g）。根據(jù)順北1號斷裂帶充注體評價方法，綜合多個層位的觀察結果，認為SHBA3井處于一個孤立的、充注效率極高的充注體上。該井自2016年投產(chǎn)以來，一直高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)至今，目前日產(chǎn)油量超過440 t，是順北油氣田的特高產(chǎn)井，強大的垂向充注能力是維持它持續(xù)高產(chǎn)的主要原因。

圖13 塔里木盆地順托果勒地區(qū)SHBA3井區(qū)奧陶系地震反射波深度構造Fig.13 Depth structure map of the seismic reflection wave in the Ordovician of SHBA3 well block in the Shuntogole area，Tarim Basin

5.2 “充注體”地質(zhì)模式合理性論證

“充注體”概念在本質(zhì)上就是斷裂帶縱向上分層破碎的差異［33-34］，斷裂形成過程中平面上分段逐漸愈合的必然結果，是斷裂帶不同部位具有差異性水力輸導能力的直接體現(xiàn)。在順北地區(qū)，通過地震剖面相干體解釋并結合實鉆井的生產(chǎn)資料可以確定，斷裂帶垂向水力輸導能力主控因素是斷裂帶內(nèi)部結構，局部應變規(guī)模和現(xiàn)今地應力場作用。

斷層內(nèi)部結構和變形是影響沿斷層流體輸導能力的首要因素，在地表露頭可觀察到在輸導能力較強部位，會出現(xiàn)明顯流體匯集的現(xiàn)象［35-36］。順北奧陶系儲層中實際斷層內(nèi)部結構十分復雜，非均質(zhì)性較強。因此，在研究順北奧陶系碳酸鹽巖儲層中走滑斷層不同部位油氣輸導能力時必須考慮斷層性質(zhì)的復雜性。國內(nèi)外學者通過地表露頭觀察，室內(nèi)物理模型試驗和數(shù)值模擬，已確定斷層內(nèi)部結構的復雜性和非均質(zhì)性對流體流動能力和流動方向具有顯著影響［37-42］，例如斷層的連通、交叉、轉(zhuǎn)向以及斷面膨脹等［43-45］。對斷層內(nèi)部結構和變形的研究主要集中在機械地質(zhì)力學和斷裂初始條件、斷層內(nèi)部及周邊區(qū)域的幾何結構、裂縫網(wǎng)絡發(fā)育和和礦化作用［46-48］。

2016年，瑞士學者Belgrano和Herweg為了研究沿斷層走向的垂向?qū)Я髂芰Σ町愋裕?3］，實地考察位于瑞士阿爾卑斯山脈中部的格里姆塞爾山口。由于Gletsch和Transitgas隧道施工，在此處挖掘出一個具有活躍熱液循環(huán)系統(tǒng)的韌性走滑斷層體系-格里姆塞爾角礫巖斷層（GBF）。在斷層主干斷面附近的破碎帶中，具有不同程度的火成巖侵入和熱液礦物沉淀，可直接為斷層垂向巖漿流動研究提供證據(jù)。格里姆塞爾山口的淺成熱液型礦化現(xiàn)象出現(xiàn)范圍僅為GBF周邊150 m范圍內(nèi)，流體流動范圍被限制在斷層核內(nèi)部區(qū)域。兩位學者通過實地研究發(fā)現(xiàn)，淺成熱液型礦化現(xiàn)象部位存在流體垂向輸導的“高速通道”，深部流體才有機會被輸導到格里姆塞爾山口的地形高點處。通過對沿斷層走向的礦化程度分析，流體垂向輸導通道可劃分為兩個區(qū)域，Sidelhorn連接帶和Grimsel Pass Gletsch區(qū)域（圖14）。

圖14 格里姆塞爾山口構造和流體流動路徑模型Fig.14 Conceptual model of the structures and fluid pathways at the Grimsel Pass

在Sidelhorn連接帶處，Sidelhorn北脊主要斷層相互連接。由于剪切應力作用，斷層發(fā)生膨脹，局部變形強烈，流體充注效果也更好［43，45］。Odling，Burnside，Annunziatellis等人通過物理模型實驗、數(shù)值模擬和露頭觀測都證明了在斷層強烈變形處，流體存在垂向“管道”流動的現(xiàn)象［38，42，49］。Grimsel Pass Gletsch區(qū)域主斷層無連接，無明顯斷層變形，次級結構頻率較低，其礦化強度明顯小于Sidelhorn連接帶，礦化露頭面積也較小。同時，Grimsel Pass Gletsch區(qū)域由于巖石脆性較大，存在大量的天然微裂縫，亦存在一定的流體充注。其成礦作用與破碎帶中的離散次級斷層和節(jié)理有關。與周圍巖石相比，破碎帶內(nèi)存在的米級別的流動通道是流體流動的主要途徑。在世界范圍內(nèi)，也有多處類似發(fā)現(xiàn)，即沿斷層走向斷層核和破碎帶交替控制滲透性的現(xiàn)象［50］。

通過瑞士阿爾卑斯山脈中部的格里姆塞爾山口地表露頭和順北奧陶系碳酸鹽巖斷溶體儲集體的研究對比，發(fā)現(xiàn)無論在地表露頭還是深部儲層，垂向水力輸導能力差異性的影響因素和變化規(guī)律相同，斷層局部強變形形成的破碎角礫發(fā)育的核帶結構水力輸導能力最強，從而驗證了斷裂垂向水力輸導能力可以采用充注體概念對其進行半定量的評價與描述。

6 結論

1）基于地質(zhì)認識和典型井資料，明確影響順北走滑斷裂帶油氣充注效率和縱向流體輸導能力的主要因素包括斷裂帶內(nèi)部結構、斷裂帶局部應變強度和現(xiàn)今地應力場。

2）順北5號斷裂帶中段儲層發(fā)育類型包括，破碎角礫發(fā)育的核帶結構、裂縫密集分布的節(jié)理帶和離散裂縫帶。破碎角礫發(fā)育的核帶結構水力輸導能力最強，其強擠壓隆起部位，斷裂帶垂向輸導能力尤其強。

3）斷裂在現(xiàn)今地應力場作用下的滑動趨勢直接影響斷裂的流體輸導能力，對于順北地區(qū)高陡走滑斷裂帶，當最大水平主壓應力方位與斷裂走向夾角較小時，斷裂流體輸導能力更強。

4）本文提出“充注體”概念，依據(jù)構造樣式、內(nèi)部結構、產(chǎn)狀、縫洞發(fā)育強度等差異對斷裂帶不同位置的垂向油氣輸導能力進行半定量評價?？裳刈呋瑪嗔训淖呦?qū)嗔褞нM行分段評價，以期尋找油氣垂向輸導的“高速通道”。