岩层厚度对碳酸盐岩构造裂缝面密度和分形分布的影响

刘思萌 韩 晨

（中国石油大学（华东），山东 青岛 266580）

岩层厚度对碳酸盐岩构造裂缝面密度和分形分布的影响

刘思萌 韩 晨

（中国石油大学（华东），山东 青岛 266580）

摘 要：碳酸盐岩构造裂缝在其发育中，受到岩层厚度的影响非常大。据有关研究和统计结果表明，对于碳酸盐岩构造的裂缝面的密度以及岩层的厚度具有负相关关系，其关系是岩层的厚度越大，其碳酸盐岩构造裂缝面的密度往往越小，其碳酸盐岩构造裂缝的规模越大。相反，如果岩层的厚度越小，其碳酸盐岩构造裂缝的密度就越大，其裂缝的规模也就越小。构造裂缝的分数维和裂缝面的密度具有密切的关系，他们对构造裂缝发育的程度具有影响作用。

关键词：岩层厚度；盐酸盐岩；裂缝面密度；碳酸盐岩地层渗透性；影响

构造裂缝是裂缝中最主要的类型之一，是岩石受到构造应力而产生作用的同时，又超过了弹性的限度之后造成的裂缝，构造裂缝的特点是走向比较稳定且是成组出现，其与构造应力场关系非常密切。研究碳酸盐岩构造裂缝对于尤其的储集和运移非常重要，其构造的发育和各种控制因素对于裂缝碳酸盐岩油气的勘探具有重要的价值意义。

1 地址概况

本文所研究的是新疆某地碳酸盐岩构造裂缝，其位置在塔里木盆地的西北缘，研究区中的构造主要是柯坪构造带，区内是五排逆冲推覆构造带，其中在近北东东向，有一最南缘最大的逆冲推覆构造带，其柯坪构造带中的面积约为2万km2，构造带的长有300km左右，其宽约有65km到74km之间。由于受到欧亚板块以及印度板块相互碰撞的影响，加上天山地区的造山等各种影响，使得在本地柯坪构造带受到强烈的挤压，从而形成了目前的五排逆冲推覆构造带。在进行碳酸盐岩的研究中，其层厚对构造裂缝的影响中，为了避免构造裂缝的影响以及岩性影响，最终选择的是构造比较稳定，且岩性较为单一的裂缝来进行测量和统计分析。本文所研究的是岩性变化比较小，且构造裂缝比较稳定的剖面来进行研究，所选择的剖面为奥陶系灰岩类。

2 岩层厚度对碳酸盐岩构造裂缝面密度的影响和控制

对于储层储集的有关裂缝参数中，裂缝的密度是最重要的参数之一。其中，裂缝的密度可分线密度以及面密度、体密度。而线密度不能有效地反映出裂缝密度情况，是属于相对密度，而体密度可以反映出裂缝密度，不过却不能有效地进行测量。因此，本文所主要采用的是面密度来进行研究构造裂缝的有关情况。 在进行有关碳酸盐岩裂缝面密度的有关统计中，可以分析得到碳酸盐岩构造裂缝的面密度以及岩层厚度具有相对的关系，即岩层的厚度越大，其构造碳酸盐岩的裂缝面的密度就越小。如果把各个级别的岩层厚度裂缝面密度进行平均值以及层厚的有关平均值进行有效的线性拟合，就会得到碳酸盐岩的构造裂缝面密度的有关平均值和层厚平均值是较好的线性关系，即岩层的厚度随着增加，其构造裂缝面密度线性就会减少。因此，薄层的发育构造裂缝要比厚层更有优势。

3 岩层厚度对碳酸盐岩构造裂缝分数维控制及其分析

一般情况下，岩石在破裂过程中，裂缝具有一定的分形分布特征。通过对裂缝的这种特征进行有效的分析和研究，可以发现裂缝的发育程度，同时得出裂缝分布的有关均匀性特点。本文主要结合岩层厚度来进行分析构造裂缝分数维和岩层厚度的有关联系。通过对构造面的青松剖面以及其他构造面裂缝的分形特征分析，利用数格子的方法进行研究，先在测量面上进行选取一个区域，然后将此区域划分为若干长的格子，然后确定格子数目，再得出相应的数值，最后利用有关计算进行回归分析，求出有关剖面裂缝分数维。

然后把不同的岩层厚度碳酸盐岩构造裂缝分数维进行分析和统计，从中可以得出有关岩层厚度以及构造裂缝分数维的关系呈负相关关系，即岩层厚度越薄，其构造裂缝的分数维就越大。如果把各个的级别中岩层厚度的裂缝分数维进行有关平均值以及层厚的有关平均值进行分析拟合，就会得出碳酸盐岩的构造裂缝中分数维的平均值与岩层厚度的平均值有较好的线性关系。

其中，如果把岩层厚度不同的碳酸盐岩构造裂缝分数维以及面密度有关值进行拟合，也会得出有关碳酸盐岩的构造裂缝分数维的有关平均值以及面密度的有关平均值都具有良好线性关系。通过裂缝分数维的有关统计结果得出，对于相同的裂缝面密度一样的条件下，对于分数维较大的情况时，裂缝的分布就会越均匀，不过其渗透性比较差。而分数维越小的情况下，其裂缝的分布就越不均匀，不过其渗透性就越好。

结语

综上所述，对于碳酸盐岩地层的厚度和构造裂缝面的密度具有负相关的关系，即碳酸盐岩的地层如果较薄，其发育构造裂缝就会更加容易，构造裂缝的密度就会越大。相对地，在岩层厚度随着不断的增加，其构造裂缝面密度的线性就会不断的减小，其岩层较薄的碳酸盐岩的构造裂缝面的密度比较大，其裂缝的规模就越小。而岩层较厚的碳酸盐岩构造裂缝面密度比较小的情况下，其裂缝的规模比较大。

对于碳酸盐岩的构造裂缝分数维和碳酸盐岩的裂缝面密度具有相应的关系，其两者能够对构造裂缝的发育程度具有一定的决定作用，即构造裂缝的面密度如果很大，其分数维的值就会更高，而裂缝就会更加发育良好。同时，在裂缝的面密度如果是同样的条件下，对于分数维如果越大的情况下，其裂缝的分布会更均匀，而渗透性相对就比较差。分数维越小的情况下，其渗透性相对较好。

参考文献

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[2]付晓飞，苏玉平，吕延防，等.断裂和裂缝的分形特征[J].地球科学——中国地质大学学报，2007：32（02）：227-234. [3]马德明，陈江力，曾昌民，等.塔里木盆地西北缘柯坪冲断带的构造变形特征[J].地质力学学报， 2007：13（04）：340-346.

中图分类号：P578.6

文献标识码：A

基金项目：中国石油大学（华东）自主创新科研计划项目（14CX06075A）；国家自然科学基金面上项目（41272141）共同资助。