川东北罗家寨构造嘉二1储层裂缝预测

范存辉 秦启荣 王 嘉 朱雨萍

（1.西南石油大学，四川 成都 610500；2.川庆钻探工程公司地质勘探开发研究院，四川 成都 610051）

川东北罗家寨构造嘉二1储层裂缝预测

范存辉1秦启荣1王 嘉2朱雨萍2

（1.西南石油大学，四川 成都 610500；2.川庆钻探工程公司地质勘探开发研究院，四川 成都 610051）

利用构造解析技术，对罗家寨构造的构造特征及构造演化进行分析，根据裂缝预测理论，建立地质模型，对罗家寨构造嘉二1储层裂缝发育程度、裂缝类型及产状进行预测。研究及预测结果表明:罗家寨构造主要是在早期南东向和晚期南北向构造应力场影响下形成的；嘉二1储层裂缝主要发育于北东向断裂带、核部与翼部过渡带、构造高点；裂缝的主要方位为北东向和北西向；裂缝主要以高角度剪切缝、低角度剪切缝和高角度纵张缝为主。

构造运动；裂缝；预测；罗家寨构造

罗家寨构造位于川东高陡构造带双石庙构造群东南部温泉井背斜东段北翼，是与温泉井主体构造轴线平行的潜伏长轴背斜。向南紧靠温泉井构造主体，北隔芭蕉场向斜与五宝场构造相望；西接黄龙场构造，东邻大巴山弧形构造带西南边缘，构造呈北东东向展布。

嘉二1储层岩性为开阔海台内洼地环境下沉积的白云岩与薄层石膏组合，厚度一般在20～35m，分布比较稳定，但物性较差。储层孔隙度大都小于5%，渗透率值一般小于0.5×10-3μm2，孔渗相关性比较差，为典型的裂缝-孔隙型储层［1-2］。相关研究表明：裂缝是形成有效储层的必要条件，而裂缝预测则是研究该区储层的必要手段。

1 罗家寨构造特征及地质模型建立

构造解析表明，罗家寨构造是在川东高陡构造带和大巴山弧形构造的共同影响下形成的，主要发育北东东向和近东西向2组构造形迹，它们分别受到早期南东向和晚期南北向构造作用力而形成。

罗家寨构造2期形迹明显。在燕山晚期北西—南东向构造挤压力作用下，形成罗家寨北东向构造的雏形；在喜马拉雅构造运动中期，受来自滨太平洋构造应力场作用，罗家寨构造褶曲加强，形成了北东向构造主体；喜马拉雅构造运动晚期，来自秦岭造山带南北向构造挤压力在大巴山产生了顺时针方向扭动，形成大巴山弧形构造带，该构造带对早期形成的罗家寨构造产生顺时针扭动，造成罗家寨构造轴线向东偏转，形成现今北东东向构造主体。并且，距大巴山弧形构造带越近这种改造作用越明显，逐渐过渡为近东西向［3-7］。

根据对罗家寨构造解析结果的认识，按照构造应力场数值模拟计算的要求，建立了罗家寨构造嘉二1储层的地质结构模型，根据构造形态的不同将模型划分为若干类岩体介质，分别给予每一种介质不同的物理力学参数，然后分2期（早期南东向和晚期南北向构造作用力阶段）分别对模型施加不同的边界条件（载荷和约束），2期模拟均采取基本相同的地质结构模型和相同的离散化网格，再通过调节载荷的量值（大小和方向），使模型的形变达到与实际构造形态最佳的拟合，以此来实现对古构造应力场的模拟计算。

2 古构造应力分布规律

在地质模型基础上，通过对模型的离散化和数值分析，所得结果如下：

1）罗家寨构造主要受到南东向挤压力作用，最大主应力方向为近南东向展布。最大主应力值的总体分布特征是：主要呈南东向延伸的条带状分布在构造高点和鼻突附近区域，在早期形成的高点和鼻突附近最大主应力相对较大，而在其余地区总体上分布比较均匀。最大主应力的最大值为43.384MPa，分布在鼻突和高点区域内；最小值为42.396MPa，分布在鞍部区域。总体上罗家寨构造嘉陵江组嘉二1段最大主应力分布较均匀，但在经过构造高点及断层时，会相应增大。

2）最小主应力方位与最大主应力垂直，最小主应力基本上沿北西方向展布，其值一般在8.818～11.114 MPa之间。总体分布特征呈北西向延伸的条带状分布，其中分布在北东向的断层附近应力值最小，在东端的转折部位应力值较大，而其他区域分布则比较均匀。

3）剪应力分布特征比较明显，在平面上受后期作用力影响较强的处于转折部位的高点区域剪切应力较大，最大剪切应力为1.218MPa，其他区域剪切应力分布较均匀，呈大的面状分布；在剖面上最大剪应力分布在罗家寨构造断层和鼻突部位，其他部位则偏小。

3 岩体破裂程度

在储层岩石的应力-应变分析中，常用η表示岩石的破坏接近程度，该值是基于岩石强度理论得出的，是岩体受力变形程度的综合体现。η越大，裂缝就越发育，该值也是预测岩体裂缝发程度的标志［8］。

岩石的破裂变形不仅与地应力有关，而且还与地应力的组合特征、岩石力学性质等有密切的关系。首先，古地应力模拟计算的结果是一个相对结果，而不是绝对值；其次，应用该理论值判断裂缝的发育程度没有具体的标准。因此，岩石破坏近程度η值可以表示岩体破裂的相对发育程度，也就是裂缝的发育程度［9］。

罗家寨构造嘉二1储层岩石破坏程度模拟结果表明：在构造力作用下，嘉二1岩体破裂程度表现出岩体整体破坏程度较高且较集中，分布范围大，岩体破坏程度值均大于1.087（理论上的破裂临界值是1），从平面上看，岩体破坏程度较高的地区位于罗家寨构造的北西翼，主要发育在北东向断裂带，罗家寨东、西高点、高桥高点和八庙场高点及其附近地区，而在罗家寨构造南东翼，岩体破坏程度相对低（破裂程度小于0.966），没有达到岩体破坏程度。

4 裂缝预测

4.1 裂缝预测标准

根据地质模型模拟所得到的构造应力场和应变场结果，以及岩石破裂变形结果，结合罗家寨构造的地质、构造特征，对罗家寨构造嘉二1储层的裂缝发育程度特制订了以下评价标准（见表1）。

表1 罗家寨构造嘉二1储层裂缝预测的η值标准

4.2 裂缝发育程度及分布预测

根据罗家寨构造嘉二1储层裂缝预测的η值标准，结合岩石力学、构造地质学的原理，对罗家寨构造嘉二1储层岩体破裂特征及裂缝发育规律进行预测（见图 1），结果如下：

罗家寨构造组嘉二1储层岩体破裂程度由高到低的具体区域分别是:破裂程度最高的首先是断层及其附近地区；I级裂缝发育区主要位于罗家寨构造高点、鼻突和受两期作用力显著的鞍部区域，在构造高点上明显呈近北东向延伸的椭圆状分布，Ⅱ级裂缝发育区主要位于I级裂缝发育区的外围及相邻区域的断层周围，围绕I级裂缝区呈北东东向环带状分布，主要围绕罗家寨构造的高点以外分布，并连接鼻突构造周围。Ⅲ级裂缝发育区主要在罗家寨构造构造的北西翼II级裂缝发育区以外，几乎贯穿整个背斜构造的长轴方向并与鞍部及鼻突的Ⅲ级裂缝发育区连成一片，整体呈北东东向延伸的条带状。

4.3 裂缝类型、产状及方位预测

裂缝类型与构造运动密切相关，构造运动不同期次和阶段、不同的构造部位都会发育不同类型的裂缝。

4.3.1 早期构造运动

主要形成北东向褶皱、断层及次级小型褶皱，发育的裂缝类型主要有 （见图2）。高角度剪切缝发育2组，走向方位大致为 5°±8°和 325°±8°，为早期构造运动形成的平面“X”型剪切缝。低角度剪切缝走向方位大致为 70°±15°，倾向有 2个方向，一组倾向北西，另一组倾向南东，构成剖面“X”型剪切裂缝系。高角度张裂缝包括纵、横张裂缝，纵张裂缝主要发育于背斜高点的转折端部位，发育方位为70°±18°；横张裂缝主要发育在背斜的鞍部及倾伏部位，走向与构造长轴基本垂直，裂缝方位为 340°±18°。

4.3.2 晚期构造运动

规模不大，主要形成东西向和北西向的构造，形成的裂缝有以下2种（见图3）：1）高角度剪切缝：发育2组，走向方位大致为 20°±8°和 70°±8°。 2）低角度剪切缝：裂缝走向为北西向，具体方位为 315°±15°，倾向有2个方向，一组倾向北东，另一组倾向南西，在剖面上2组裂缝相互交切，构成剖面“X”型剪切裂缝系。

2期构造运动形成的高角度剪切缝垂直于岩层面，倾角一般在70°以上，低角度剪切缝的倾角一般在45°以下。张裂缝倾角较大，基本上与岩层面近于垂直，该类裂缝多张开，但延伸和切割范围有限。

5 结论

1）罗家寨构造主要是受到两期不同大小和方向构造应力作用形成的，即早期南东向和晚期南北向构造作用力的作用，晚期的南北向构造作用力对罗家寨构造区域的影响不大，其构造形迹主要受早期的南东向构造作用力影响。

2）罗家寨构造岩体破坏程度不均，破裂主要集中在构造的北西翼，在北东向断裂带及其附近、核部与翼部过渡带、构造高点裂缝最为发育，而在鼻突和鞍部区域裂缝较为发育，其余地区裂缝不发育。

3）裂缝共发育裂缝有2期5组，但以早期高角度剪切缝、早期低角度剪切缝和早期高角度纵张缝为主，晚期高角度剪切缝、晚期低角度高角度剪切缝次之；高角度剪切缝在全区均有分布，而张性缝主要分布在核部与两翼的过渡带、鞍部及鼻凸部位。

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Prediction of T1j21reservoir fractures in Luojiazhai structure of Northeast Sichuan

Fan Cunhui1Qin Qirong1Wang Jia2Zhu Yuping2
(1.Southwest Petroleum University,Chengdu 610050,China;2.Geological Exploration and Development Research Institute,Sihchuan-Changqing Drilling and Exploration Corporation,PetroChina,Chengdu 610051,China)

The structural features and tectonic evolution of Luojiazhai structure are analyzed by using the technology of structural analysis.Based on the theory of fracture prediction,a geological model is established to predict the fracture development degree,fracture type and occurrence in T1j21reservoir of Luojiazhai structure.Research and prediction results show that the Luojiazhai structure was formed mainly by the influence of the tectonic stress field of SE direction in early stage and NS direction in late stage.T1j21reservoir fractures were mainly developed in the faulted zone of NE trend,transition zone of core and flank and structural high.The fracture azimuths were mainly NE and NW trends.The fracture types were mainly the high angle shear fractures,low angle shear fractures and vertical high angle extensional fractures.

tectonic movement,fracture,prediction,Luojiazhai structure.

TE121.1

：A

2010-03-17；改回日期：2010-09-14。

范存辉，男，1980年生，讲师，主要从事构造地质、地质工程、裂缝预测、岩土体稳定性方面的教学与科研工作。E－mail：fanchswpi@163.com。

（编辑 赵旭亚）

四川省重点学科建设项目（SZD0414）、西南石油大学“中青年学术骨干培养基金”和科技基金项目“隧道施工围岩应力变化过程中天然气运移研究”项目（2007XJZ052）联合资助

范存辉，秦启荣，王嘉，等.川东北罗家寨构造嘉二1储层裂缝预测［J］.断块油气田，2010，17（6）：710-713.

Fan Cunhui，Qin Qirong，Wang Jia，et al.Prediction of T1j21reservoir fractures in Luojiazhai structure of Northeast Sichuan ［J］.Fault-Block Oil&Gas Field，2010，17（6）：710-713.