腰英台地区青山口组裂缝期次及对渗流的影响

范存辉，王时林，袁云峰，潘蕾颖，罗惠芬

(1.成都理工大学，四川 成都 610059;2.西南石油大学，四川 成都 610500;3.中油冀东油田分公司，河北 唐山 063000;4.中油新疆油田分公司，新疆 克拉玛依 834000)

引 言

腰英台地区是松辽盆地南部的大型含油气区，油气资源潜力巨大，具有良好的油气勘探前景。目前已有的研究成果表明，青山口组是松辽盆地南部典型的低孔、特低渗砂岩储层，具有储层致密、非均质性强、天然裂缝发育等特点。裂缝对油气运移、聚集成藏起到至关重要的控制和调节作用，裂缝系统控制了天然气的富集和高产[1]。因此，开展该区青山口组储层裂缝发育特征及期次研究，对指导油气勘探与开发意义重大。松南地区的构造演化主要经历了断陷期、拗陷期和构造反转期3个阶段，其中嫩江组末期构造运动和古近纪的构造运动是对该区影响程度最大的2次构造运动[2]。对于该区裂缝的研究，前人利用常规测井与实际资料的匹配，进行了系统的测井解释。但对于裂缝的发育期次及主控因素等方面尚未深入研究。利用研究区相似露头区裂缝调查、岩心观测、测井解释以及实验测试等资料，对裂缝发育特征、形成期次等进行了研究。

1 基本地质特征

腰英台地区位于松南长岭凹陷东北部，构造上处于大情字井—老腰英台低幅隆起带与东部斜坡带结合部位(图1)。嫩江组末期构造运动使该区浅层低幅度构造群具雏形，古近纪的构造运动使全区构造反转并最后定型[3]。 青山口组地层埋深为1 900～2 300 m，走向延伸方位近南北向，倾向西，地层倾角较缓(4～8°)，总体表现为一由西向东逐步升高的斜坡，区内断层较发育，断层展布方向大都为北北西向，且以反向正断层为主，断距为20～50 m。该区青山口组沉积环境主要为三角洲前缘沉积，砂体厚度为100 m左右[4]，储层具有明显的裂缝-孔隙型储层特征，因此系统地开展该区储层裂缝的研究，对该区气藏高效开发具有重要意义[5]。

2 裂缝发育特征

2.1 裂缝类型

根据岩心观测和露头区的裂缝调查，该区青山口组裂缝主要包括构造裂缝和成岩缝2种基本类型。构造缝是主要裂缝类型。构造缝主要以高角度缝和直立缝为主(倾角大于等于75°)，广泛分布于各种岩性中，缝面光滑平直，常贯穿岩心，产状稳定(图2)。成岩缝主要发育在岩性界面上，通常顺层面发育，产状不稳定，且多被泥质、炭质充填(图3)。

图2 直立缝(DB18-2-5井，2228.76m)

图3 成岩缝(炭质充填)(DB13井，2255.20m)

2.2 裂缝发育特征

根据成像测井、古地磁定向及相似露头研究，青山口组储层裂缝发育的方位为 NNE(35°±10°)、近 EW(285°±15°)、NNW(340°±15°)、NEE(65°±10°)，其中 NNE(35°±10°)、近 EW(285°±15°)向裂缝最为发育，其次是 NNW(340°±15°)、NEE(65°±10°)，其他方位裂缝发育程度相对差。岩心观测、测井解析及薄片鉴定结果表明，裂缝充填物类型主要包括方解石、泥质和炭质，充填程度中等，未充填缝和半充填缝占55%左右;裂缝宽度主要集中为0.1～1.0 mm，闭合程度较高;根据野外裂缝调查及裂缝间距的空间几何关系修正结果统计，该区裂缝岩心的平均线密度为0.35条/m，间距范围为0.7～1.6 m，在平面上的延伸长度为2.0～9.0 m，这些裂缝体系有效地控制了腰英台油田青山口组储层的发育与分布。

3 裂缝发育期次

3.1 裂缝充填序列与相互切割关系

根据岩心、薄片和露头区裂缝充填物的切割关系分析，该区主要发育方解石切割方解石、方解石切割泥质或炭质等现象。根据以上分析，结合区域构造演化史，划分出3次裂缝充填事件[6-10]:第1期充填物是炭质或泥质充填，主要充填于成岩缝中，为成岩阶段的产物;第2期主要为方解石充填，在构造裂缝中较为发育，多为全充填或半充填;第3期主要为方解石充填在构造裂缝中，多为未充填或半充填，少量缝见沥青及油气侵染现象。

3.2 Kaise实验测试研究裂缝发育期次

Kaise实验测试技术广泛应用于断裂演化历史、裂缝分期与配套、确定裂缝形成时的应力场强度等方面[11-12]。研究区青山口组14个样品的Kaise效应试验表明，储层岩石在地质历史时期中经历了2次微破裂事件。其中，第1期裂缝发育期相当于凯瑟效应点2，为嫩江组沉积末期构造运动的产物，古构造应力值为45.9 MPa;第2期裂缝发育期相当于凯瑟尔效应点1，为明水组沉积末期构造反转运动的产物，古构造应力值为52.3 MPa。

3.3 裂缝充填物包裹体分析

依据裂缝中提取的充填物包裹体测定结果，可得到充填物形成时的古温度，确定裂缝的形成期次及矿物充填期次。依据腰英台油田青山口组裂缝充填物中的10个样品27个测点测试结果(表1)，结合不同期次裂缝充填物温度分布及其形态特征，可以划分出2个充填期次，第1期包裹体均一温度为70～80℃，第2期包裹体均一温度为 90～100℃，据此判断至少存在2期构造裂缝。

表1 腰英台油田青山口组裂缝充填物样品包裹体测定成果

3.4 裂缝充填物稳定同位素分析

15个裂缝充填物样品同位素测定结果表明(图4)，青山口组方解石充填的裂缝至少存在2期构造破裂:第1期碳同位素 (δ13C)相对较轻，为-8.02‰～-3.23‰，氧同位素(δ18O)也较轻，分布范围为-20.0‰～-14.7‰;第2期碳同位素(δ13C)相对较重，为 -1.92‰ ～ -2.22‰，氧同位素(δ18O)变化较大，分布范围为 -20.5‰ ～-11.8‰。

图4 裂缝中碳酸盐自生矿物的碳、氧稳定同位素分布

根据以上分析，结合腰英台地区构造演化特征，认为该区青山口组储层裂缝分3期形成:第1期为成岩过程中形成的近水平成岩裂缝，多充填泥质或炭质，主要是在成岩过程中形成的;第2期裂缝为构造裂缝，主要是在嫩江组沉积末期构造运动作用下形成，裂缝中方解石充填较为常见，充填物包裹体均一温度为70～80℃，碳同位素(δ13C)和氧同位素(δ18O)分布范围分别为 -8.02‰ ～-3.23‰和 -20.0‰ ～-14.7‰，古构造应力值为45.9 MPa;第3期裂缝也为构造裂缝，主要是在明水组沉积末期的构造反转运动作用下形成，该时期形成的少量裂缝中见充填方解石，但整体充填程度明显较前2期弱，充填物包裹体均一温度为90～100℃，碳同位素 (δ13C)和氧同位素 (δ18O)分布范围分别为 -1.92‰ ～-2.22‰和 -20.50‰～-11.80‰，古构造应力值为 52.3 MPa。

4 裂缝对储层渗流的影响

裂缝在低孔、低渗储层中对储层物性改善与油气富集有重要影响[13]。该区裂缝多为高角度缝及直立缝，裂缝的平均间距为90 cm，远远大于油井的直径，所以在钻井过程中通常采用定向钻井，以提高钻井遇缝率，获得较高的产能。

青山口组裂缝组系较多，其发育情况与岩性、构造及岩层厚度密切相关，裂缝组系之间有效性差别较大，其对油气运移和渗流的有效程度与充填程度和现今应力场方向有关[14]。该区裂缝充填程度中等，对于充填方解石的半充填缝和充填缝，采用酸化压裂措施提高其连通性能;该区现今主应力方位为近EW向(75～90°)，与现今主应力方位近于平行的近EW(285°±15°)向裂缝在地下的开启程度最高，该组裂缝的渗透率最大，其实际渗透率为460×10-3μm2，其次是与现今主应力方位呈锐夹角的 NEE(65°±10°)向裂缝，渗透率为210×10-3μm2，NNE(35°±10°)向和 NNW(340°±15°)向开度裂缝和渗透率最小，渗透率为40×10-3～65×10-3μm2。因此，开发中以近 EW(285°±15°)向裂缝中流体的渗流速度最快，NEE(65°±10°)向裂缝的渗流速度其次，NNE(35°±10°)向和 NNW 向(340°±15°)裂缝的渗流速度最慢。由于各个方位裂缝的渗透率存在各向异性，因此在开发阶段布置井网时，要充分考虑不同方位裂缝的渗流特征，尤其是近 EW(285°±15°)向、NEE(65°±10°)向裂缝的渗流特征。同时随着油田开发的进行，各个方位裂缝的渗流特征会发生不同的变化。近EW(285°±15°)向裂缝由于其与现代地应力一致，初期渗透率最大，开发过程中流体压力和裂缝开度下降也快，其对储层的影响作用会逐渐减弱;另外几个方位的裂缝其流体压力和裂缝开启度下降较为缓慢，随着开发的进行，NNW(340°±15°)、NEE(65°±10°)和 NNE(35°±10°)方向的动态反应会越来越明显，此时要及时进行相应的井网调整。

5 结论

(1)腰英台油田青山口组储层裂缝较为发育，主要以高角度及直立构造剪切缝为主，该区裂缝具有宽度小(闭合)、间距大、密度小的特征，这些裂缝相互交织在一起，构成良好的裂缝网络系统，有利于油气的富集和高产。

(2)腰英台油田青山口组储层裂缝形成期次共3期，第1期为形成成岩期，多充填泥质或炭质;第2期裂缝为构造裂缝，形成于嫩江组沉积末期构造运动;第3期裂缝也为构造裂缝，形成于明水组沉积末期的构造反转运动。

(3)研究区内裂缝组系较多，不同组系、不同方向裂缝的渗流作用在地下各不相同。与现今最大主应力方位一致的近EW向裂缝在地下开启程度最高，渗透率最大，在布置开发井网时，要充分考虑近EW(285°±15°)向裂缝的渗流作用;而在油气田开发的不同阶段，不同组系裂缝渗透性的动态变化情况各不相同，要及时进行与之相适应的井网调整。

[1]范存辉，王彭，秦启荣，等.松辽盆地杏树岗油田低渗透储层裂缝发育特征[J].特种油气藏，2013，20(3):36-40.

[2]任战利，萧德铭，迟元林.松辽盆地古地温恢复[J].大庆石油地质与开发，2001，20(1):13-15.

[3]任以发，赵晓华，田培进，等.松南盆地长岭凹陷腰英台区块断裂构造及储层特征[J].天然气地球科学，2005，16(2):206-209.

[4]迟元林，蒙启安，杨玉峰.松辽盆地岩性油藏形成背景与成藏条件分析[J].大庆石油地质与开发，2004，23(5):10-15.

[5]陈昭年，王小敏，陈珊，等.松辽盆地朝长地区扶余油层的构造演化[J]. 现代地质，1996，10(3):390-396.

[6]陈庆，张立新.准噶尔盆地西北缘石炭系火山岩岩性岩相特征与裂缝分布关系[J].现代地质，2009，23(2):305-309.

[7]吴丰，黄丹，袁龙，等.青西油田窿六区块储层裂缝有效性研究[J].特种油气藏，2012，19(5):42-46.

[8]宋惠珍，贾承造，欧阳健.裂缝性储集层研究理论与方法[M].北京:石油工业出版社，2001:78-82.

[9]于炳松，赖兴运.克拉2气田储集岩中方解石胶结物的溶解及其对次生孔隙的贡献[J].矿物岩石，2006，26(2):76-79.

[10]孙致学，孙治雷，鲁洪江，等.砂岩储集层中碳酸盐胶结物特征——以鄂尔多斯盆地中南部延长组为例[J]. 石油勘探与开发，2010，37(5):543-551.

[11]冯阵东，戴俊生，邓航，等.利用分形几何定量评价克拉2气田裂缝[J].石油与天然气地质，2011，32(6):928-939.

[12]邓攀，魏国齐，杨泳.储层构造裂缝定量预测中地质数学模型的建立与应用研究[J].天然气地球科学，2006，17(4):480-484.

[13]周新桂，张林炎，范昆.含油气盆地低渗透储层构造裂缝定量预测方法和实例[J].天然气地球科学，2007，18(3):328-333.

[14]彭红利，熊钰，孙良田，等.主曲率法在碳酸盐岩气藏储层构造裂缝预测中的应用研究[J].天然气地球科学，2005，16(3):343-346.