腰英台油田储层裂缝特征及其对开发的影响

王科战，黄发木

（中国石化东北油气分公司，吉林长春 130062）

腰英台油田储层裂缝特征及其对开发的影响

王科战，黄发木

（中国石化东北油气分公司，吉林长春 130062）

裂缝是腰英台油田储层的主要渗流通道之一，其复杂分布严重影响该油田的开发生产。通过区域地应力研究、岩心构造解析和成像测井观察，结合露头资料与油水井的生产动态，分析了区内裂缝的发育特征、成因机制及控制因素。通过预测腰英台油田裂缝发育程度及展布方向，分析了裂缝对注水的影响。指出随着开发的不同阶段应调整注采井网，防止油井的强烈水淹。

腰英台油田；裂缝特征；注水开发

腰英台油田位于松辽盆地中央坳陷区南部长岭凹陷内，主力含油层系为晚白垩系青山口组一段和二段，埋深一般为1 750～2 300 m，储层岩性以粉砂岩为主，含少量泥质粉砂岩和细砂岩，单层砂岩厚度1～5 m。油层平均有效孔隙度14.1%，空气渗透率1.25×10-3μm2，属于低孔特低渗透砂岩储层，开发井均需压裂才能投产。在开发过程中，受不同程度裂缝影响，储层局部出现了油井暴性水淹。因此，研究储层裂缝发育特征，对改善油田开发效果，降低老井的自然递减，具有重要意义［1-2］。

1 腰英台油田天然裂缝发育特征研究

松辽盆地主要经历了断陷、拗陷和构造反转3次较强的构造演化阶段。断陷期，受区域应力场和地壳深层的拆离作用，形成了一组以北北西至近南北走向为主的生长断裂体系。到晚白垩世早期进入拗陷阶段，沉积的地层主要包括泉头组上部、青山口组、姚家组和嫩江组。在拗陷形成初期张裂运动中产生的大量生长断层，产生了两组与断层近乎平行的共扼剪裂缝。嫩江组沉积之后全盆地进入构造反转期，由于受到来自盆地近东西向强烈挤压应力的作用，产生了第二期的构造裂缝，该时期是腰英台油田裂缝形成的主要时期［3］。

1.1 野外露头裂缝观察测量

国内外都把野外地质调查视为储层裂缝预测的首要研究途径。晚白垩系泉头组和青山口组露头主要是在松辽盆地南部松原市前郭哈达山、德惠北青山口地区、榆树南团山、长春市新立城水库西坝肩。根据对剖面的节理观测，节理数量为89条，主要为剪切节理，走向主要是近NE和近EW向两组剪切节理，为高角度缝（表1）。形成上述节理有两期，一期最大主压应力方向为近NE向，节理普遍具有方解石脉贯入现象且错断而破裂，主要原因是形成时间早，经历了后期的成岩作用，节理宽度多为1～3 mm的中裂缝；一期为近EW向，延展性和穿时性较好，基本无方解石脉充填的节理，其缝隙宽度多为0.05～1.5 mm的小至微小缝为主。节理发育的密集程度受岩性所控制，其中砂岩裂缝密度为0.23条／m，泥岩隔层裂缝较少，密度为0.1条／m，而钙质砂岩裂缝平均为0.88条／m。

表1 野外露头观察点节理统计表

1.2 岩心资料裂缝特征

岩心裂缝观察是研究裂缝的直接方法。研究区内取心井76口井，岩心长度1 366.99 m，共发现26口井不同程度地发育天然裂缝，发育裂缝108处。从裂缝与层面交角分析，交角为70°～90°的垂直裂缝共发育90处，占总裂缝条数的81.4%；交角低于30°～70°的斜交裂缝共有10处，仅占7.4%；水平缝20处，占总裂缝条数的18.5%。该油田储层裂缝以垂直裂缝为主，裂缝充填物主要为方解石，充填率为26%。据岩心观察，青一段裂缝较青二段发育，其裂缝密度分别为平均0.312条／m和0.159条／m。砂岩中高角度缝延伸长度不一，青二段Ⅳ砂层组裂缝延伸高度一般5～7 cm，青一段Ⅱ砂层组则可达到30～120 cm。根据裂缝高度分布，推断该区裂缝在平面上的延伸长度一般小于10 m。通过岩心和露头观测的裂缝中，在相同的岩石组分条件下（砂岩），其中砾岩中裂缝最不发育，细砂岩中裂缝最发育，密度0.32条／m，粉砂岩的裂缝密度则为0.08条／m。

1.3 FMI测井图像

从FMI测井图像分析表明，诱导缝倾向为北，走向近东西，倾角在70°～90°。据此推断现今最大水平主应力方向为近东西向（图1）。

图1 DB25-3-1FMI成像测井资料

2 人工裂缝发育分布特征

2.1 现今地应力方向

对岩心样品裂缝方位的古地磁测定表明，腰英台油田储层裂缝虽然总体上表现出多方向性，但仍具有优势裂缝组系的方向。本区地应力方向以北东东为主，主体方向在60°～100°［4］。

2.2 人工裂缝监测

2010-2011年，腰英台油田共进行水力喷射压裂9口油井，这9口井压裂监测结果显示，裂缝以近东西向为主，人工压裂裂缝与天然裂缝存在一定夹角，主要为近东西向，方向为80°～10°为主（表2）［6］。

3 腰英台油田裂缝预测

3.1 天然裂缝分布规律

通过露头和岩心观察，统计了单砂体裂缝发育密度（D）与地层厚度（h）呈现负相关（图2），即：

D＝0.235＋3.592／h，相关系数0.95。

表2 腰英台油田人工压裂裂缝监测结果

图2 裂缝密度与砂岩厚度关系

统计表明，裂缝发育程度与断层分布密切相关，一般在断层发育的部位，构造应力相对集中，裂缝更发育。通过对不同部位的裂缝统计表明：通常断层上盘比下盘的裂缝密度大，而且随着离断层距离的增大，裂缝的发育程度有减弱的趋势（图3）。靠近断层时，裂缝发育主要受断层活动影响，易形成北北东的裂缝；而离断层较远时，主要受最大主应力影响，发育北东东-东西向裂缝［5］。

图3 裂缝密度与断层距离关系

3.2 储层裂缝的预测

利用格里菲斯破裂准则预测储集层所发育的张裂缝方位近似为东西向，该断裂带两侧外部裂缝发育方向近似为南北向，破裂率值分布在0.2～1.4之间。研究区域西北部及两断裂带之间北部区域均为张裂缝发育区，研究区域南部及东北部为张裂缝欠发育区，总之研究区域西部的裂缝发育程度高于东部，北部大于南部（图4）［7］。

图4 腰英台油田张破裂率等值线图

4 裂缝对腰英台油田注水开发影响

储层中不同组系裂缝的地下开度是不一致的，从而使不同组系裂缝的渗透率也不相同。在现应力场作用下，必然是近东西向裂缝的开度最大，从而使该组裂缝的渗透率最大，其实际渗透率为（360～416）×10-3μm2；其次为北北西和北北东向的裂缝，其渗透率分别为（172～208）×10-3μm2和（91～106）×10-3μm2；近南北向裂缝渗透率最小，一般为（47～57）×10-3μm2（利用吉林资料类比）［8］。根据物性差异特征，腰英台油田由西向东采用500 m×150 m～400 m×120 m正方形反九点法注水井网，方向为正东西向。开发效果表明，这种布井方式在初期确实取得了一定的效果［9］。在油田开发的不同阶段，各组裂缝的渗流作用会发生变化。近东西向裂缝因渗透率大，流体压力和裂缝开度下降也快，其作用会越来越小；而其它方向裂缝中流体压力和裂缝开度下降速率缓慢，到一定的开发阶段，其作用会相对使近东西向裂缝增大。在油田开发中、晚期，北东、北西和近南北方向的动态反应会越来越明显，此时开发井网的调整也应与之一致。

腰英台油田实施了提高注采比试验，部分油井出现了强烈水淹，分析原因主要是人工压裂方向为北东东向，而水井多为压裂转注井，裂缝发育方向也为北东东向，这就造成了油水井间通过裂缝沟通，加剧了油井水线推进速度，造成了部分油井强烈水淹。这说明片面加强注水带来了严重的危害。

5 结论

（1）腰英台油田发育走向主要是近NE和近EW向两组裂缝，一期形成时间早，多为方解石等充填的中裂缝；一期受现今地应力影响，发育小至微小缝。

（2）通过统计发现：裂缝发育程度与岩性相关，其中细砂岩中裂缝最发育；裂缝发育密度与地层厚度呈现负相关；裂缝发育程度与断层分布密切相关。

（3）腰英台油田采取正方形反九点法注采井网初期效果较好，随着油田开发不同阶段，各组裂缝作用发生变化，因而中晚期需要进行井网调整。

［1］ 张奉东.松辽盆地长岭凹陷腰英台油田地应力及天然裂缝场研究［J］.石油实验地质，2008，30（2）：150-153.

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The crack is one of the seepage paths in Yaoyingtai oilfield，and its complex distribution has an important impact on the development and production of the oilfield.Based on the regional research of stress，the core structural analysis and imaging logging observation，combined with outcrop data and production performance of oil wells，the developmental characteristics of the cracks，the formation mechanism and controlling factors in the region have been analyzed.By forecasting crack growth characteristics and distribution of Yaoyingtai oilfield，the impact study of crack injection has been carried out.In order to prevent the intense water flooded of oil wells，the injection and production well pattern should be adjusted in different development stages.

74 Reservoir crack characteristics and its effect on development in Yaoyingtai oilfield

Wang Kezhan et al（Northeast Oil and Gas Branch Com-pany，Sinopec，Chanchun，Jilin 130062）

Yaoyingtai oilfield；fracture characteristics；waterflooding development

TE33

A

1673-8217（2012）06-0074-03

2012-04-13

王科战，工程师，硕士，1979年生，2003年毕业于成都理工大学石油工程专业，从事油气开发研究工作。

国家“863”计划项目（2009AA063406）资助。

李金华