张东地区白云岩裂缝发育特征及分布规律研究

周连敏



张东地区白云岩裂缝发育特征及分布规律研究

周连敏

（中国石油大港油田分公司勘探开发研究院，天津 300280）

大港油田张东地区沙一下段发育一套白云岩、泥灰岩和油页岩互层沉积，裂缝相对发育。目前，该区已进入开发方案实施准备阶段，需要落实裂缝发育特征及分布规律。根据钻井资料，明确了白云岩储层的宏观展布规律，再利用岩心资料分析、阴极发光及铸体薄片等技术手段分析了白云岩的孔隙类型和裂缝发育形态，最后利用叠前地震各向异性和应力场模拟两种技术手段，预测了裂缝分布规律。裂缝分布预测结果与试油结果吻合程度很高，证实了研究成果的可靠性。

张东地区；白云岩；裂缝形态；裂缝分布

1 地质概况

张东地区位于大港油田南部埕北断坡区，北邻歧口凹陷，南为赵北断层，北为张东-海四井断层，西为张北断层。张东地区主要发育沙一下段、沙二段、沙三段三套含油层系，其中沙一下段属封闭-半封闭湖湾相沉积，岩性主要为泥晶灰质白云岩，见岩石微裂缝和大的溶孔。

通过钻井资料统计，研究区沙一下段含有白云岩区域主要分布在中部。张海7井是白云岩发育的最东端，向西逐渐加厚，且在纵向上、横向上非均质性较强。张东-海四井断层以北地区，即张海5井北端已无白云岩发育，以泥岩发育为主，而研究区西段地区只有少量白云岩作为夹层发育。显然，沙一下段白云岩层作为油气储集层，在研究区内又普遍发育，因此研究区沙一下段白云岩地层可以作为勘探开发的重点，有必要对其发育特征及分布规律进行更加深入的研究。

在沙一下段开发过程中，白云岩储层的特殊性增加了开发难度。本文以岩心、测井、地震等资料为基础，总结了研究区白云岩的宏观展布规律，分析了白云岩的岩石特征及裂缝发育类型[1-5]。同时还利用叠前地震各向异性分析技术及应力场模拟技术，总结了裂缝分布的规律，预测了有利储层分布。

2 裂缝发育特征

2.1 岩心裂缝观察

岩心观测是最直观、最可靠的裂缝识别方法之一，通过岩心观测，可以测量出裂缝的分布状态、几何特征、充填特征，初步得出裂缝的力学性质、形成机理及期次的基本认识。岩心分析结果显示（图1），裂缝形态主要分为八类，其中混合型裂缝最为发育，这些形态各异的裂缝在岩心中构成裂缝网络系统，在外部因素作用下，无疑对增大流体的储渗作用具有重要意义。

2.2 微观特征分析

阴极发光分析显示[6]，沙一下段白云岩的孔隙类型较为单调，可分为两种孔隙类型：一种是少量的方解石针状溶蚀孔，仅在个别样品中见到；另一种为微裂缝，这类孔隙类型在样品中大量存在（图2）。薄片观察到所见微裂隙缝宽0.06~3.00 mm，缝长2~30 mm，内多被有机质、泥质、石英、方解石、白云石及黄铁矿等充填或半充填；裂缝的产状具有多样性和不规则性，亦有缝互相交叉成网络状，部分裂缝的边缘有轻微溶蚀现象存在。

通过阴极发光、裂缝分析及铸体薄片等技术综合研究认为，岩心及微观照相所观察到的缝隙呈张开性并被充填物充填，表明断裂系统与储集层中发育的缝隙是同一期应力场作用下产生的不同次序的产物。

图2 张2703井沙一下段白云岩裂缝阴极发光特征

3 裂缝分布规律预测

3.1 地震各向异性预测裂缝分布

研究表明，裂缝的方向、密度和所含流体变化会对纵、横波速度产生很大影响并产生较强的地震各向异性[7-11]。研究区沙河街组断裂系统是在早第三纪渐新世时受深部上拱作用造成水平拉伸形成的，与储集层中的裂缝是同期产物，地层拉张运动在一定程度上控制并影响着裂缝发育程度和裂缝内流体的分布，而这些因素又在某种程度上影响着地震各向异性特征。利用叠前地震资料来研究裂缝，特别是通过地震属性（振幅、频率、衰减梯度等）随方位角变化的特征来分析裂缝的方位和发育程度，分析裂缝发育规律的方法是可行的。

在研究区沙一段裂缝分析过程中，主要依据速度随方位角的变化来确定裂缝的走向和裂缝密度，选取了5个方位角的地震数据体：30°，85°，130°，144°和165°。对地震处理得到的方位角数据进行标定，并消除子波的影响。对标定的不同方位角振幅数据体分别进行反演，得到不同方位角的相对波阻抗数据体，在目的层进行波阻抗随方位角的变化分析，得到波阻抗的方位角椭圆在空间的变化，计算得到了研究区的沙一下白云岩储层的裂缝走向和裂缝密度数据体。

从沙一下2小层储层裂缝走向平面图（图3）和相对裂缝密度平面图（图4）分析，预测裂缝走向整体上为北东、北西两组方向，这与研究区发育北东、北西两组方向断层相一致，整体上沿张东-海四井断层上升盘白云岩储层裂缝最发育，赵北断层下降盘为裂缝次发育区。

研究区沙一下段试油成果表分析显示，试油产量与储层相对裂缝密度平面分布是一致的，张东-海四井断层上升盘各井产液量均较高，证实了利用叠前地震各向异性预测裂缝分布的合理性。

图3 沙一下2小层裂缝走向

图4 沙一下2小层裂缝相对密度

3.2 应力场模拟预测裂缝分布

依据前面研究成果，研究区沙一段断裂与储集层中发育的缝隙是同一期应力场作用下产生的，裂缝是岩石在应力作用下发生脆性破裂而形成的。利用地层的几何信息（构造面）、岩性信息（速度、密度）反演出地层的应力场，包括地层面的曲率张量，变形张量和应力场张量，可以进一步判断裂缝方向及发育程度[12-14]。

从沙一下段应力场模拟结果（图5）上分析，整体上沿张东-海四井断层上升盘从张参1-张海501-张海7井白云岩储层应力场主应力和主曲率均最大，裂缝最为发育，可以作为有利储层发育的目标区。张29x1井断鼻储层应力场主应力和主曲率次之，利用应力场模拟预测裂缝分布结果与叠前地震各向异性预测裂缝分布结果基本一致，即靠近主断层发育区域裂缝相对发育，研究区中部裂缝相对不发育，与沙一下试油结果一致。

图5 张东地区沙一下段应力场模拟结果（a.主应力，b.主曲率）

4 结论

（1）通过对研究区白云岩裂缝发育特征研究认为，沙一下段白云岩作为油气储集层在研究区内普遍发育。通过阴极发光、岩心观察、鉴定薄片等手段分析表明，白云岩储层普遍发育各种形态的裂缝，裂缝呈张开性并被充填物充填，断裂系统与储集层中发育的缝隙是同一期应力场作用下产生的不同次序的产物。

（2）叠前地震各向异性和应力场模拟预测结果显示，沙一下白云岩裂缝比较发育，整体上沿张东-海四井断层上升盘白云岩储层裂缝最发育，张2703-张29x1和张27x1为裂缝次发育区，这些区域可以作为今后开发的重点区域；试油结果与本次裂缝分布预测成果吻合度很高，证明了裂缝分布预测结果的合理性。

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编辑：赵川喜

1673–8217（2017）05–0022–05

TE122

A

2017–04–26

周连敏，硕士，工程师，1982年生，2010年毕业于中国石油大学（北京）地质工程专业，现从事开发地质方面的研究工作。

中国石油天然气股份有限公司重大科技专项“大港油区大油气田勘探开发关键技术研究”（编号： 2012E-06）。