元坝地区中部珍珠冲段储层裂缝综合预测

王本强，秦启荣，范存辉，2，周坤，陶佳丽

（1.西南石油大学资源与环境学院，四川成都 610500；2.成都理工大学能源学院，四川成都 610500）

元坝地区中部珍珠冲段储层裂缝综合预测

王本强1，秦启荣1，范存辉1，2，周坤1，陶佳丽1

（1.西南石油大学资源与环境学院，四川成都 610500；2.成都理工大学能源学院，四川成都 610500）

为了探明川东北元坝地区中部珍珠冲段砂砾岩储层裂缝的发育特征和分布情况，采用野外露头调查、岩心观测以及成像测井等手段对珍珠冲段储层裂缝进行了研究。结果表明，珍珠冲段储层裂缝以高角度缝为主，裂缝发育的优势方位为近EW向和NWW向，优势方位的裂缝走向与现今最大水平主应力方向大致一致，且高角度缝和直立缝的充填程度较低，说明工区裂缝的有效性较好。综合运用AVAZ裂缝检测技术、构造曲率法和古构造应力场数值模拟法，结合现场生产资料对珍珠冲段储层的裂缝分布进行预测，可知裂缝发育的有利区主要为断鼻构造、多组断裂带的交会部位及断裂转折端。关键词裂缝特征；裂缝分布；裂缝预测；珍珠冲段；元坝地区

天然裂缝是致密储层中重要的运移通道和储集空间，控制着油气的聚集成藏[1-7]。对天然裂缝发育特征及分布规律的研究是勘探过程中的关键。目前在川东北元坝地区千佛崖组、自流井组、须家河组和雷口坡组均有重大油气发现，珍珠冲段是该地区重点勘探层位。本文根据野外露头观察、岩心和成像测井等资料综合分析珍珠冲段储层裂缝的发育情况，并运用裂缝检测技术、构造曲率法和古构造应力场数值模拟法对该区裂缝的分布情况进行预测，为划分裂缝发育的有利区提供合理依据。

1 地质概况

元坝地区构造上位于四川盆地东北部，为扬子板块的北缘，北邻米仓-大巴前陆冲断带，东接川东高陡构造带，西为龙门山前陆盆地（见图1），属于低缓褶皱带[1-2]。自印支期至喜马拉雅期，元坝地区受到多期次构造运动的复合叠加和改造[3-6]。在燕山期—喜马拉雅期，元坝地区受到由汉中地块向北挤入秦岭造山带所产生的近南北向强烈挤压应力，以及大巴山一带自北东向南西的强烈挤压作用，最终定型于喜马拉雅晚期。

图1 元坝地区构造位置

珍珠冲段储层主要发育2套岩性组合:底部砾岩、砂砾岩和粗砂岩；中下部中粒岩屑石英砂岩和细砂岩。其储集空间类型主要有原生粒间孔、粒间溶孔和裂缝等。底部砾岩储层以裂缝为主，为裂缝型储层；中下部砂岩储层主要为原生粒间孔、粒内溶孔和裂缝，为孔隙-裂缝型储层。该储层平均孔隙度5.6%，平均渗透率0.091×10-3μm2，为典型的低孔、低渗致密砂砾岩储层。

2 裂缝特征分析方法

2.1 野外露头观测

野外露头裂缝观测表明，珍珠冲段地表裂缝以高角度缝和直立缝为主，低角度缝较少，其中直立缝垂直于岩层并贯穿岩层（见图2a）。统计分析得出:珍珠冲段露头裂缝的主要方位为近EW向（90°±5°）、NEE向（80°±5°）、NWW向（280°±5°）、NW向（310°±10°）、近SN向（350°±5°）、NE向（35°±5°），其中，近EW向、NEE向和NWW向为优势方位（见图2b，2c）。珍珠冲段地表裂缝延伸长度、裂缝间距、裂缝线密度见表1。露头裂缝基本无充填物。

2.2 岩心观测

珍珠冲段储层发育不同程度的构造裂缝，以高角度缝为主。高角度缝（≥40°）、斜交缝（≥20°）和低角度缝（＜20°）分别占67%，22%和11%。裂缝宽度一般不超过3mm，以1～2mm为主，少数达到了5mm。岩心观测发现，砾岩段裂缝直劈岩心，并贯穿整个岩心，延伸较长；砂岩段裂缝长度5～20 cm，以10～20 cm为主。

该储层构造裂缝充填程度较低。高角度缝未充填程度较高，低角度缝充填程度较高，多为半充填和全充填；充填物多为方解石和泥质，部分为沥青质。总体上裂缝系统的连通性较高，有效性较好。

图2 珍珠冲段野外露头裂缝特征

表1 珍珠冲段裂缝参数

2.3 成像测井

工区内元陆3（见图3a）、元陆4、元陆5井（见图3b）、元坝5和元坝5-侧1等井的成像测井图像显示:珍珠冲段储层裂缝以高角度裂缝为主，其次是直立缝和低角度缝。统计分析得出:珍珠冲段裂缝的主要方位为近EW向（85°±10°）、近SN向（360°±5°）、NE向（35° ±5°）、NW向（310±10°）以及NWW向（290°±5°），其中，近EW向和NWW向裂缝为优势方位，其次是近SN和NE向。井下裂缝线密度较大，主要为1.20～5.50条/ m，平均为3.09条/m；被方解石充填的裂缝显示出亮白色条纹，而被泥质等充填的裂缝与未充填裂缝在成像测井图像上显示相似，不易于区分，结合同井段的岩心观测结果可大致了解其充填情况。

同时，根据井壁崩落和诱导缝分析，珍珠冲段储层的现今最大水平地应力方向为SE向（71～85°），即SEE—EW向，不同井区的现今最大水平主应力方位基本一致；不同井区井下裂缝走向的优势方位与现今最大水平主应力方位基本一致（＜30°），说明珍珠冲段裂缝发育的有效性较好。

3 裂缝发育预测方法

3.1 AVAZ裂缝检测技术

该技术是预测裂缝主方位和密度平面分布规律的地震方法，由2方面构建:一是根据P波AVAZ方位各向异性分析原理，对转换波R分量振幅方位各向异性曲线进行方位椭圆拟合，寻找椭圆的长轴方向，即裂缝主方位；二是根据P波AVAZ振幅响应与炮检方向和裂缝走向之间的夹角关系得到裂缝的发育密度[8-12]。应用该技术分析认为，工区珍珠冲段储层裂缝主体上呈近SN和NW向展布；裂缝发育的主要方位为NW、近NNW和EW向；裂缝密度相对较高的区域主要为断鼻构造和断裂控制区。

3.2 构造曲率法

构造曲率法主要对拉张裂缝的分布进行评价和预测，反映的是由于岩层面褶皱变形弯曲而派生出来的拉张力所形成的张性裂缝[13-14]。曲率值为正值，对应背斜构造顶部及其两翼裂缝的发育程度；曲率值为负值，对应向斜构造底部及其两翼裂缝的发育情况。曲率值的绝对值越大，表明该构造部位裂缝的发育程度越高，在平面上表现为裂缝发育区和稳定区。

构造曲率值分析认为，工区珍珠冲段储层裂缝带主要发育在曲率正值较高的区域:断背斜枢纽及其轴线延伸方向，如元陆1、元陆29和元陆30井区；断鼻构造及其翼部（构造高部位），如元坝5、元陆3、元陆4和元陆301井区，该构造类型在工区较为常见；岩层倾角突然变陡的部位，如断背斜和断鼻构造的倾伏端；断裂附近和部分大断裂交会的部位显示出较高的曲率值，如工区中部和东部断裂带；部分小高点也显示出较高的曲率值。工区中部低缓带及向斜则显示出较低的曲率值。

3.3 古构造应力场数值模拟法

该方法以工区的构造特征和演化史为基础，运用岩石力学和构造地质力学分析理论，以有限元建立数值模型，计算岩石破裂接近程度（η值），同时结合生产实际资料，对储层裂缝进行综合预测[15]。岩石破裂接近程度表示岩体破裂相对程度，目前行业内尚无统一的η值判别标准，本文根据四川盆地多年来的研究成果，并结合元坝地区的构造演化特征和生产资料确定，标准见表2。

表2 裂缝预测的η值标准

预测结果表明，珍珠冲段裂缝发育区域主要位于工区中部断裂带和东南部断裂带的多组断裂带的交会部位、转折端、夹持部位以及断裂带尾端，裂缝发育区域在平面上呈近SN向和NW向条带状展布（见图4）。工区裂缝发育有利区主要包括:元陆301井—元陆1井—元陆30井、元坝9井—元坝3井—元坝5井、元陆32井—元陆31井，以及断裂带附近500m左右的区域。裂缝发育较有利区为中部和东南部断裂带的夹持部位以及断裂带附近1 km左右的区域。

图4 珍珠冲段构造裂缝发育区预测

4 综合预测结果

综合AVAZ裂缝检测技术、构造曲率法和古构造应力场数值模拟法的预测结果，预测元坝地区中部珍珠冲段储层裂缝的有利发育区主要为断鼻构造、多组断裂带的交会部位以及断裂转折端（见图5）。主要包括:元坝3井—元坝9井—元陆5井—元陆301井区所控制的断鼻构造；元陆4井、元陆3井区各自所控制的断鼻构造；断裂交会部位及转折端，如元陆9井、元陆301井等井区。裂缝发育的较有利区为部分构造高点（如元陆2井区）及多组断裂夹持带。

图5 珍珠冲段构造裂缝发育区综合预测

结合岩心观测、FMI成像测井与现场生产资料（元陆3、元陆5、元坝3等井均获得良好的油气显示）进行对比表明，预测结果与实际基本符合（见表3），说明运用这3种方法综合预测该区裂缝的发育和分布结果可行性较高。

表3 珍珠冲段裂缝发育情况统计

5 结论

1）珍珠冲段储层裂缝以高角度缝和直立缝为主，且充填程度较低，裂缝发育的优势方位为近EW向和NWW向，优势方位的裂缝走向与现今最大水平主应力方向基本一致，说明工区裂缝的有效性较好。

2）裂缝发育的有利区主要为断鼻构造、多组断裂带的交会部位以及断裂转折端；较有利区为部分构造高点和多组断裂夹持带。

3）将岩心观测、成像测井资料与现场生产数据对比，可知预测结果与实际情况基本符合，说明运用多种方法综合预测储层裂缝的发育和分布，可提高预测精度，结果可靠，可行性较高。

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（编辑 朱丽）

Com prehensive prediction of fracture of Zhenzhuchong Formation reservoir in centralof Yuanba Area

W ang Benqiang1,Qin Qirong1,Fan Cunhui1，2,Zhou Kun1,Tao Jiali1

In order to ascertain the fracture development characteristics and distribution of Zhenzhuchong Formation glutenite reservoir in the centralof Yuanba Area,this paper adopted the technologiesof field outcrops investigation,core description and FMI imaging logging to study the fracture of Zhenzhuchong Formation reservoir.Results show that reservoir fracturesaremainly ofhighangle and vertical fracturesand nearly EW and NWW are the predominant directions;the predominant fracturesstrike is consistent with the orientation of currentmaximum horizontal principal stress and most of the high-angle and vertical fractures are unfilled, which shows that the fracture effectiveness is high in work area.Meanwhile,comprehensively adopting AVAZ fracture detection technology,tectonic curvature and numerical simulationmethod for the paleostructure stress field and combiningwith practical data, we predict the distribution of reservoir fractures.It is known that the favorable areas of the fracture development are faulted nose structures,intersection position of several faultbeltsand hinge zone.

fracture characteristics;fracture distribution;fracture prediction;Zhenzhuchong Formation;Yuanba Area

国家科技重大专项课题“低渗透储层天然裂缝测井识别和分布预测研究”（2011ZX05013-006-008）

TE121；P631.4

A

2013-06-05；改回日期：2013-09-15。

王本强，男，1985年生，在读硕士研究生，主要从事开发地质、致密储层裂缝预测等方面的研究。E-mail:443522427 @qq.com。

王本强，秦启荣，范存辉，等.元坝地区中部珍珠冲段储层裂缝综合预测[J].断块油气田，2013，20（6）:719-722，747.

Wang Benqiang，Qin Qirong，Fan Cunhui，et al.Comprehensive prediction of fracture of Zhenzhuchong Formation reservoir in central of Yuanba Area[J].Fault-Block Oil&Gas Field，2013，20（6）:719-722，747.

10.6056/dkyqt201306009

(1.School of Resources and Environment,Southwest Petroleum University,Chengdu 610500,China;2.College of Energy,Chengdu University of Technology,Chengdu 610500,China)