发布时间：2020-03-28所属分类：工程师职称论文浏览：1次
摘 要： 提要：以岩心描述为基础，结合声发射实验和碳氧同位素、包裹体成因类型及均一温度分析成果，对那坤地区那读组淡水灰岩储层裂缝特征和裂缝成因进行了深入研究。研究结果表明：那坤地区那读组淡水灰岩储层主要发育有垂直裂缝、高角度裂缝和斜交裂缝;裂缝主要有
提要：以岩心描述为基础，结合声发射实验和碳氧同位素、包裹体成因类型及均一温度分析成果，对那坤地区那读组淡水灰岩储层裂缝特征和裂缝成因进行了深入研究。研究结果表明：那坤地区那读组淡水灰岩储层主要发育有垂直裂缝、高角度裂缝和斜交裂缝;裂缝主要有构造裂缝与非构造裂缝两类，构造裂缝有追踪叠加成岩压裂斜缝发育形成复合裂缝;裂缝部分被方解石完全充填或半充填，部分未被充填而呈开启状;裂缝发育受到3次不同构造应力场作用的影响：构造裂缝对改造和改善储层孔渗性具有重要的贡献。
关键词：裂缝;淡水灰岩;百色盆地;声发射
在现阶段中国石油对外依存度逐年增高的大背景下.随着常规孔隙型油气藏储量的日益减少。裂缝型油气藏将成为今后寻找油气藏的主攻方向之一。百色盆地古近系那读组淡水灰岩被列为该盆地三大储集岩类中的主要类型之一，已有较多钻井钻遇的淡水灰岩中频繁出现良好油气显示.部分钻井获低产油流.并已圈定一定的含油面积与储量，显示此类灰岩具备一定的成烃成藏条件和油气勘探开发潜力百色盆地那坤地区古近系那读组湖相碳酸盐岩段研究程度相对较低，仅陈元壮、彭军等【6对其沉积相、岩石学特征、储集空间类型作了初步研究，鲁法伟㈣等也对百色盆地古潜山裂缝进行地震预测，而对有关淡水灰岩储层裂缝成因及形成期次问题的研究尚显薄弱。裂缝既是主要的储集空间.也是良好的渗流通道，还控制着溶孔、溶洞的发育，影响着储集层中流体的分布状况以及钻井液的侵入[”]。因此，研究该区淡水灰岩储层裂缝特征.分析其成因机制.了解裂缝对储层孔渗贡献.对于分析研究区淡水灰岩成藏机理、明确成藏控制因素、提高钻探成功率及提高产能等均具有重要意义。
1区域地质概况
百色盆地位于广西中西部右江断裂带南侧.为一个受北西向右江大断裂左旋走滑控制的、在印支期中三叠统褶皱基底上由走滑拉分作用形成的新生代内陆断陷湖盆Is-g].面积约830km2。盆地的构造演化划分为3个阶段，即断陷期、坳陷期和抬升剥蚀期。盆内充填有古近系六纽组、洞均组、那读组、百岗组和新近系伏平组、建都岭组、长蛇岭组的砂、泥岩、砾岩夹煤层为主.仅洞均组和那读组下部.局部以淡水灰岩为主，总厚度大于1600m，其中那读组、百岗组为盆地内最重要的含油气地层单元(图1).尤其是那读组为盆地内分布范围最广、厚度最大和层位最稳定的烃源岩发育部位.存在那读组泥岩、百岗组泥岩和伏平组一建都岭组泥岩夹薄层粉砂岩3套盖层百色盆地古近系的淡水灰岩主要呈面积大小不等的长垣状，分布于田东坳陷的东、西两侧。东侧主要分布于洞均一林蓬一带。西侧主要分布于那坤地区的那满一冻邦一那百一线(图1)，厚度变化大(1—47.5m)。在那读组下部的湖相灰岩中普遍见有油气显示.个别井经常规试油后具有一定的生产能力，如坤2井和坤5井.因而该湖相灰岩段亦系百色盆地古近系中不可忽视的储集岩类，储集空间是缝、洞、孔，并且这些缝、洞、孑L的不同组合构造了研究区主要的储集空间组合类型[1q，具备一定的成烃成藏条件。
相关期刊推荐：《中国地质》(双月刊)1953年创刊，是综合性地质学术刊物。内容涉及基础地质(包括地层、古生物、构造地质、岩石、矿物、区域地质等)、矿床地质、能源地质、海洋地质、水文地质、环境地质(含生态地质和灾害地质)、遥感地质、应用地球物理、地球化学、地质信息等研究成果。
2裂缝成因类型及形成期次
那坤地区那读组淡水灰岩中裂缝发育强度虽然不很高。但也较为常见.据岩心观察资料统计，一般为0.5～1条/m.局部较密集处为2~3条/m按成因特征可划分为成岩压裂缝和构造裂缝2种类型.各具不同的产状特征和油气地质意义
1)成岩压裂缝
此类裂缝的成因与上覆地层的静水负荷压力超出岩层抗破裂强度造成的破裂作用有关.按产状特征.可分为直立缝和斜缝2类。前者裂缝倾角为85～90~.断面呈不规则的波状.局部直立缝密集发育的部位可形成向上分叉、向下消失的树枝状.或由共轭裂缝构成网状裂缝系统(图2一I)。单条裂缝延伸长度较短.一般不贯通或局部贯通岩心缝宽0.1～0.2mm.较宽处为0.5～1mm.大多具上端开启一半开启.下端闭合的张性破裂性质.缝内主要被砂泥质或有机质组分充填后者裂缝倾角为50～60~.断面呈不规则波状、锯齿状.或为平滑状.局部较密集的部位由共轭裂缝组成相互交叉和沟通的网状裂缝系统(图2一II)。单条裂缝延伸较长.贯穿岩心。缝宽0.1—0.2mm.半开启状。显示张扭性破裂性质。缝内主要被砂泥质和有机质充填.局部见原油沿裂缝渗流和沿裂缝两侧的基质岩浸染形成的油斑现象.或被后期构造裂缝追踪叠加形成成岩压裂缝和构造裂缝相复合发育的现象.并充填有热液方解石
(2)构造裂缝
此类裂缝与构造活动造成的岩层破裂作用有关，也为那读组淡水灰岩中最常见的裂缝类型。产状一般以高角度斜缝为主.倾角一般为50～70~。以单条裂缝为主，或为交叉的共轭裂缝.贯穿岩心.推断裂缝有较长的延伸距离。断面较平直.或呈规则的微波状.表面往往发育有多组相互呈交叉状的擦痕.裂缝倾角为50~，表面具2组交角为20~的擦痕.坤5井-4(20/28)号岩心样品中，裂缝倾角为70~。表面具3组交角大于30°的擦痕，擦痕表面均覆有碳化沥青薄膜，并被进一步溶蚀成坑洼状，缝面和坑洼内具有充填过原油后留下的油迹(图3-l)，这种2组或2组以上相交擦痕发育在同一裂缝断面上的现象，也同样出现在新坤2井一7(21/38)号岩心样品中(图3-Ⅱ)，系淡水灰岩构造裂缝中最常见的现象，说明淡水灰岩中的裂缝系多期次构造活动的产物。因取心段中岩心往往沿构造裂缝自然开裂，缝宽不清楚，但可判断其宽度至少在0.2mm以上，大多呈开启半开启状。在此类裂缝中，出现2种具特殊油气地质意义的现象：其一为构造裂缝有追踪叠加成岩压裂斜缝发育形成复合裂缝的特点，且沿裂缝出现局部的强烈溶蚀作用，形成顺裂缝发育的洞蚀孔洞，大的孔洞可达2cm×6cm，呈不规则的串珠状分布，内被淡褐色的巨品方解石充填。巨晶方解石中含有较多呈负品形状或不规则状的液相和气液二相原生包裹体，以及呈线形分布的次生烃包裹体(图3一Ⅲ、V)，其中液相部分呈淡黄色，气相部分呈边缘很宽很暗的浑圆状，说明以有机包裹体类型为主。包裹体的均一温度为90~146℃，平均为113.3℃，盐度因包裹体中含有大量烃类化合物组分而不能测定(温度下降达-45℃时包裹体中的液相组分仍未冻结，原因与包裹体中含有大量烃类化石物有关)。方解石的碳氧同位素组成8C(PDB)为-3.55～
7.465%0，平均为一5.508%m，6O(PDB)为一10.6612.8%m，平均为-11.488%，其中65路高于淡水灰岩，而6“O则明显偏负。由6O外部测温法平衡温度计算公式(PC=17.04-4.346WO+0.166O2，据大场忠道等，1972)，求得方解石形成时的平衡温度为77.24~99.4℃，平均为88.32℃，略低于包裹体的均一温度。以上特征足以说明沿裂缝发育的溶蚀流体和方解石的沉淀作用，主要发生在富含烃类化合物组分的酸性热液中，热液的来源应与地层中、特别是烃源岩中有机质组分进入脱羧基热演化阶段排出的酸性有机热液有关。此类酸性有机热液的溶蚀作用，可能也是造成那读组淡水灰岩于早成岩阶段晚期一晚成岩阶段早期曾一度被不同程度地溶蚀，于局部地区和层段形成较为丰富的次生孔隙和溶蚀孔洞，并被相继运移进入的油气占据而形成有效储集空间的主要原因;其二为不同期次或不同方向的构造裂缝擦痕面，主要由富含有机质的淡褐色重结品方解石组成，其表面无一例外地发育有碳化沥青薄膜(图3-I、IⅡ)，擦痕面本身亦发育有坑、洼不平的溶蚀孔洞，裂缝两侧的基质岩中次生溶孔亦较为发育，且溶蚀孔洞或次生溶孔主要被原油充填，不仅显示构造裂缝为重要的油气运移和储集空间，同时由不同期次或不同方向的擦痕面均伴生有碳化沥青和相应的溶蚀和原油充填作用，显示淡水灰岩中曾发生多期次的油气运移和成藏作用。
(3)淡水灰岩破裂作用的声发射实验
地下岩层中普遍发育微观的或隐蔽的格里非斯微裂纹(Grifithmicrofracture)，这种微裂纹可以是多期应力场作用形成的。实验时，样品在加载过程中因微裂纹失稳扩展(破裂)而构成不可逆的Kaiser效应。理论上，当施加的应力达到古应力场强度时，微裂纹才会开始扩张，并由此造成发射次数和强度急剧增加，因而施加在该点上的应力值可相当古应力场强度。如果单一方面连续施加载荷力，由不同期次的构造应力所形成的微裂纹会相继发生扩展而形成多个强度不一的Kaiser效应点。因而，利用声发射实验AE曲线上出现的Kaiser效应点的个数，可以判断岩层所经受过的最少应力作用期次，以及实验各应力分量的大小吗。
为了进一步了解淡水灰岩破裂作用，特别是与构造活动有关的破裂作用特征、裂缝发育期次及其与储层发育的关系，本次研究对部分样品进行了无方位岩石声发射实验，实验结果由表1所示。从表中可看出，每1件样品均记录了岩层曾遭受到3次构造应力场作用，与淡水灰岩中发育有构造裂缝，且裂缝中最多可识别出3组活动方向有所差别的擦痕相一致。根据广西百色盆地构造演化成果认为百色盆地新生代构造强度从那读期开始逐渐减弱国;凯塞效应点所记忆的古应力对应了3次构造运动，即第三级应力强度最大，对应构造运动最强烈的那读构造期(始新世中一晚期)，第二级应力场为那读期末的百色构造运动，第一级应力场最小，为新近纪结束时构造强度最小田阳构造运动。此外，淡水灰岩的抗压强度变化较大，为19.49~188.67MPa，由于现今测定的岩心样品抗压强度并不完全代表岩层的原始抗压强度，而是代表经历构造作用改造后的次生抗压强度。对油气储层而言，储层在经受构造作用和溶蚀作用时，常于储集岩的内部形成众多微裂缝和溶蚀孔洞，在降低岩石密度和增加岩石孔隙度和渗透率的同时.也大大降低了岩石的抗压强度。其基本特点是.储层经受的构造和溶蚀作用越强.储集岩中微裂缝、显缝和次生溶蚀孔隙越发育，岩石的抗压强度越低.反之亦然对照淡水灰岩的抗压强度与孔隙度和渗透率的关系(表1)，除坤5井一4(25/28)号岩芯样品外.大部分样品具有上述的基本特点.其中尤以坤3井一5(5/21)、坤3井一6(5/36)、坤5井一5(12/43)和坤5井一5(13/43)号岩心样品最典型，前2件样品的抗压强度为92.44~102.94MPa.孔隙度为3.08%一4.28%，渗透率为0.01×10一0.02×10m2，为典型的低孔低渗致密岩性.可代表未经构造破裂和溶蚀作用改造的淡水灰岩原始抗压强度和基质岩孔渗性而后2件样品的抗压强度仅为19.49～34.18MPa.但孔隙度和渗透率可分别高达20.63%~24.43%和4.4×10一14.18x10_。m。，为微裂缝和次生溶孔较为发育的高孔中高渗储集岩。由声发射实验的抗压强度与物性关系.可以看到随抗压强度与储层物性呈明显的负相关关系.可充分证明构造作用及其与构造作用相伴生的溶蚀作用.对储层发育和改善储层的孔渗性有重要贡献作用
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