总结7-储层裂缝研究之二 - 图文

(A)(B)(C)(D) 图2-3平凉策底镇剖面延长组 （A）北东和北西向裂缝，（B）北东向裂缝，（C）北西向裂缝限制南北向裂缝，（D）东西裂缝的菱形结环。

图2-4延河剖面延长组 （A和（B）与层面近垂直构造缝，（C）近垂直共轭缝，（D）北东向裂缝。

元415井，2048.7m 庄33井2222.5m 耿189 2222.5m

图2-5 构造缝特征

图2-6白281井1911.5m 图2-7耿239, 2470.9m

与异常高压有关的裂缝通常表现为被碳质或沥青质充填的脉群，表现为宽而短，无规律性（图2-8）。它们在垂向范围不超过1m，脉群内各脉体密集，相互截切或限制。单条石油脉，呈透镜状、薄板状或不规则状，且末端分叉或不分叉，逐渐变细尖灭或截然终止于其它脉体上；宽度主要在0.2-2m范围，最大可达6mm；受岩芯揭露的限制，长度相对短小，一般为数毫米至数厘米；具有各种倾角，其中以与层面近平行且近水平者为主。脉体的分布明显受到岩性和地层层面的制约，多数脉体具有与层理大致平行的趋势。脉体主要集中发育在一些颗粒粒度较粗的岩层中，并且不同岩性的地层中脉体的平均尺度有所差异。这些裂缝的形成反映出当时处于高的异常超压状态，地下流体压力达到或超过了静岩压力，与断层带活动或频繁的地震活动有关。虽然这类裂缝被脉体充填，对储层性能的贡献小，但它们的存在反映了该区曾经经历过异常高压流体的作用，并对指示油气运移与成藏具有重要的意义。

图2-8 岩心上与异常高压有关的充填裂缝群

按规模，可以将储层中的裂缝分为宏观裂缝和微观裂缝两种类型。宏观裂缝是指可以在岩芯上直接观察和描述的裂缝，通常是指其张开度大于40微米的裂缝，它是油气的主要渗流通道。微观裂缝要借助于显微镜观察，通常是指其张开度小于40微米的裂缝。微观裂缝的开度与孔隙孔喉直径处于同一量级，对油气的储渗同样起作用，它极大地改善了储层的孔隙结构和整体性能，有利于油田开发。微观裂缝应用测井等手段无法识别而往往被忽视。从裂缝的演化角度讲，微观裂缝可能是宏观裂缝的雏型，根据自相似原理，研究微观裂缝的分布，还对宏观裂缝分布规律的认识具有重要的参考价值。

根据薄片分析，微观裂缝包括三种类型：（1）粒内缝（图2-9）。主要表现为石英的裂纹缝和长石的解理缝，它们在颗粒内发育，其开度一般小于10微米；（2）粒缘缝（图2-9）。主要表现为裂缝分布在粒间，通常称为粒间缝或贴粒缝，开度一般小于10微米，少数可达20微米；（3）穿粒缝（图2-10）。即通常所称的微观裂缝，和前两者相比，其规模相对较大，延伸较长，不受颗粒限制，其开度小于40微米，主要为10-20微米，微裂缝溶蚀现象普遍，溶蚀以后可达40微米以上。粒内缝和粒缘缝是沟通基质粒间孔和粒内溶孔的重要通道，使储层孔隙的连通性变好,有利于该区特低渗透油田开发。

图2-9 粒内缝和粒缘缝

图2-10 穿粒缝。（A）庄13，（B）西19，（C）庄42，（D）庄13

根据裂缝的规模大小，一般可将裂缝分为宏观裂缝和微观裂缝。所谓宏观裂缝是指在岩心或手标本上肉眼能清晰识别的裂缝。而微观裂缝是指肉眼无法识别，必须依靠显微镜才可识别的裂缝。

通过对有关油田大量裂缝研究总结，结合砂岩储层的特征和实测统计结果，提出了适应于低渗致密砂岩储层的裂缝分四级：大裂缝：开度>100μm；小裂缝：开度为50～100μm；显微裂缝：开度为10～50μm；毛细管裂缝：开度<10μm。

通常所说的宏观裂缝，主要是指其开度大于50?m的小裂缝和大裂缝，而微观裂缝一般相当于上述的显微裂缝。

按照裂缝倾角大小，可分为垂直裂缝(倾角为70°~90°)，倾斜裂缝(20°~70)和水平裂缝(0°~20°)，或者将倾角大于45°者称为中高角度裂缝，裂缝倾角小于45°者称为中低角度裂缝。

按缝长度，天然裂缝的划分长裂缝、短裂缝和微裂缝。长裂缝指影响井网格局的大尺度裂缝（50~500m），钻遇时可大幅度提高初期产能，如为主向井，很快引起注水单向突进；短裂缝指基本不影响井网格局的天然裂缝，近井发育时可有效提高单井初期产能（5~50m）；微裂缝：指发育规模较小（<5m），影响整个基质渗透率的方向性，使渗透率出现各向异性。 2.1.2裂缝的力学性质

按力学性质划分，根据应力的作用方向和裂缝的扩展方向组合，将岩石中构造裂缝的形成划分为三种扩展型式。Ⅰ型裂缝是垂直于裂缝面及其扩展方向的张应力作用下形成的；Ⅱ型裂缝是由平行于裂缝面和扩展方向的剪应力形成的；Ⅲ型裂缝则是由剪应力和张应力联合作用下形成的。控制裂缝扩展的应力状态，可将裂缝按力学性质分为三类：张性裂缝、剪切裂缝以及张剪性复合裂缝。根据163口井的岩心观察统计，142口井观察到构造裂缝，115口井观察到剪切裂缝，观察到剪切裂缝的井数占观察到构造缝井数的81.0%（表2-1），因此，不同区带裂缝主要表现为构造剪切裂缝。剪切裂缝常表现出雁列式排列（图2-11、图2-12），在裂缝面上常有明显的擦痕，或者在裂缝面上有矿物充填后因剪切而表现出的阶步等特征，或裂缝中有矿物充填，矿物晶体的纤维状方向平行裂缝面或与裂缝壁斜交增长甚至弯曲。剪切裂缝产状稳定，缝面平直光滑，在裂缝尾端常以尾折或菱形结环状消失。

不同区带张性裂缝分布较少（表2-1），缝面粗糙不平，裂缝两壁张开且被矿物充填，充填的矿物晶体垂直于裂缝面，从裂缝壁两侧向中心生长；裂缝尾端具树枝状分叉或具杏仁状结环等特征。

表2-1 构造裂缝所占比例岩芯观察区带层系总井数（口）3687346163总井数（口）比例（%）86.187.590.467.482.9构造缝剪切缝总井数（口）2555530115比例（%）80.671.483.396.885.2张性裂缝总井数比例（口）（%）华庆吴旗西峰-合水姬塬油田堡子湾南合计长63长63长6和长8长4+53176631135621112019.428.616.73.214.8

图2-11白410井2168.2m 图2-12耿40 2401.4m

2.1.3裂缝的期次与形成时期 （1）裂缝的充填性

裂缝中的矿物充填，使裂缝的孔隙体积变小，有效性变差。根据裂缝中矿物的充填程度，一般可分为全充填、半充填和局部充填三种类型，反映其充填程度由强变弱，有效性由差变好。根据岩芯和薄片裂缝统计，华庆长6裂缝充填情况：约占30.%，吴旗长6裂缝充填情况：约占69.66%，堡子湾南长4+5裂缝被矿物充填者占13.6%（图2-13～图2-15），其中以方解石充填为主，占10.9%，石英占2.7%，表明大多数裂缝为有效裂缝。吴旗地区(7口井12个点)薄片中65%（13/20条）的微裂缝被充填。合水长8薄片中无充填微裂缝55.5%被填充。微裂缝以泥炭质和方解石充填为主,裂缝连通性较差;裂缝大多不平直;溶孔发育。充填矿物主要为方解石和石英，主要为半充填或局部充填，全充填者甚少，被矿物充填的裂缝的主要分布在砂泥互层的粉砂岩中，而含油性好的细砂岩裂缝极少见矿物充填。 100.0?.0`.0@.0 .0%0.0%白239白281白280白140元285元295元281元177白162白411白410白191白166白150白270白209华631高角斜交低角

图2-13华庆地区不同井长63裂缝充填频率图

100.0?.0?.0p.0`.0P.0@.00.0 .0.0%0.0%新41新17新38新35新39旗85－89旗87－87新16充填图2-14 吴旗地区不同井岩心构造裂缝充填频率图

100.0?.0?.0p.0`.0P.@.00.0 .%未充填

百分比(%)耿247耿258耿81耿242耿83耿84耿89耿96耿178耿216耿175耿185耿188耿189耿239耿24耿40耿47耿48耿49耿52耿55耿70耿73耿237耿133耿173耿79耿80罗13罗43耿8罗410.0%0充填未充填

图2-15 姬塬不同井长4+5裂缝充填频率图

（2）裂缝的形成时期

根据该区裂缝充填物的切割关系看，主要有两期充填序列，反映了裂缝的两期成因，与裂缝充填物的包裹体测年数据一致。裂缝充填扩张脉包裹体均一温度主要分布在60℃—80℃，次要为100℃—130℃（图2-16）。在裂缝切割关系与裂缝充填物的包裹体测温基础上，结合野外露头、岩心和薄片裂缝的地质分析和岩石声发射测试分析，该区延长组特低渗透砂岩储层裂缝主要在燕山期和喜马拉雅期这两期形成。

图2-16 裂缝充填物包裹体均一温度分布频率图

2.2 储层裂缝定量参数的描述 2.2.1裂缝的组系与方位

裂缝的组系与方向是超低渗透油田开发井网布置的基本参数和依据，也只有在确定裂缝的组系与方位后，才可分组系对裂缝参数进行定量描述。全面而精确确定裂缝的延伸方向，最好是利用定向取芯。在没有定向取芯的前提下，本次主要采用现今地磁结合微层面法进行定向。

在实验室内，首先建立oxyz样品相对坐标系，将x轴样品所在地层投影做为x1轴，再建立O1X1Y1Z1

层面坐标系，则oxy面与O1X1Y1面的夹角θ为x轴的夹角，即样品所在地层倾角。在得出剩磁矢量在样

品坐标系下各轴的分量（X,Y,Z）以后，将x、z轴绕y轴顺时针旋转θ，即得到样品在层面坐标系下的磁化矢量分量（X1,Y1,Z1）为：

X1＝Xcosθ＋Zsinθ；Y1＝Y；Z1＝－Xsinθ＋Zcosθ

将上述分量转化到正北为X0，正东为Y0轴的地理坐标系。由于层面坐标系O1X1Y1与地理坐标系O0X0Y0

为同一平面，于是：

X0＝X1cosβ－Y1sinβ；Y0＝X1sinβ＋Y1cosβ；Z0＝Z1 式中，β为绕z1轴的旋转角。

通过以上坐标转换，天然裂缝中剩磁矢量已转化到地理坐标系下，对于现今地磁偏角D和磁倾角I相时有：

tgD＝Y0/X0＝tg（arctg（Y1/X1）＋β） tgＩ＝Z0/（X02＋Y02）＝Z1/（X12＋Y12）

则β＝D－arctg（Y1/X1），为地理坐标系中样品上裂缝走向。

另外，岩心上存在许多微层理面，这些微层理面的产状可以通过地层倾角测井资料反映。因此，在利用地层倾角测井确定微层面的产状以后，根据岩心上裂缝与微层理面的空间几何关系，同样可以比较准确地对岩心及其裂缝的延伸方位进行定向。

根据华庆长63、吴旗长6、西峰-合水地区长8、姬塬油田堡子湾南长4+5的岩心古地磁定向、薄片及成像测井分析,并结合延河、铜川和平凉等地表露头资料统计,鄂尔多斯盆地上三叠统延长组超低渗透砂岩储层分布有东西向、北西—南东向、南北向和北东—西南向4组裂缝，但不同方向裂缝发育的程度不同（或有差异性）。 （1）华庆地区

通过白478井等10口井成像测井裂缝识别统计结果分析,延长组与长6裂缝优势方位为NEE向（图2-17、图2-18）。通过华庆地区白180井等32口井古地磁裂缝定向结果分析,长63储层裂缝优势方位为NEE向与NNW向（图2-19）。

图2-17 延长组裂缝优势方位分布图 图2-18 长6裂缝优势方位分布图

图2-19 白180井等32口井古地磁裂缝定向

（2）吴旗地区

吴旗地区主要发育NW与NE向两组与层面近于垂直构造裂缝,为共轭裂缝系统；同时存在其它方向裂缝系统，如近SN、近EW－NEE向裂缝；与同一变形层下白垩统裂缝观测结果（NE和NW向为主）大致相同，构造裂缝发育特点相近（图2-20、图2-21）。

图2-20地表下白垩统节理玫瑰花图 图2-21定向岩心裂缝走向统计

（7口井裂缝岩心定向）

（3）西峰-合水地区

西峰地区发育有北东向、北西向、近东西向和近南北向四组裂缝，其中以北东向裂缝最多，其次是北西向裂缝，而近东西向和近南北向裂缝相对不发育，与野外裂缝统计的结果基本一致（图2-22）。

铜川金锁关剖面延长组 N=1081 平凉策底镇剖面延长组 平凉安口—铜城剖

面延长组

岩心古地磁定向裂缝方位图（18口井） FMI成像测井解释的裂缝方位图

（庄53、52、110、132、61-23、

58-22、西120、189）

图2-22不同区块裂缝方位图

（4）姬塬地区

塬油田堡子湾南长4+5层21口井古地磁定向岩心结果显示,裂缝以北东向和东西向裂缝为主，北西向和南北向裂缝少（图2-23～图26）。

图2-23 岩心定向裂缝 图2-24 成像测井反映的裂缝

图2-25 地应力最大主应力方位图（成像测井） 图2-26姬塬地区地表白垩系露头区裂缝方位图 2.2.2 裂缝的倾角

华庆长63高角度裂缝(倾角≥60°)比例≥50%的共24口，占总数的64.9%；斜裂缝(30°<倾角<60°)比例≥50%的共3口，占8.1%；低角度裂缝(倾角≤30°)比例≥ 50%的共10口，占27%。可见以发育高角度裂缝为主，低角度裂缝次之，再次为斜裂缝（图2-27）。

100.0?.0`.0@.0 .0%0.0%白239白248白281白180白280白286白140白453元285元290元295元411元281元293元177元415白162白402白411白120白410白153白191白412白166白492白150白263白270山139白209白279华631高角斜交低角

图2-27 华庆地区不同井长63岩心裂缝类型频率图

姬塬油田堡子湾南长4+5高角度裂缝＞90%（图2-28）。

100.0?.0?.0p.0`.0P.0@.00.0 .0.0%0%耿239耿247耿216耿242耿258耿40耿47耿48耿49耿52耿55耿70耿73耿24耿79耿188耿80耿81耿83耿84耿89耿96罗13耿185耿237耿133耿173耿175耿178耿89高角斜交低角罗43耿8罗4

图2-28 姬塬地区不同井长4+5岩心裂缝类型频率图

据西峰-合水取心井岩心裂缝统计，该区构造裂缝以高角度裂缝为主，裂缝倾角大于70°者占90%以上(图2-29)。反映该区构造裂缝以与岩层近垂直的近直立裂缝为主的特点。此外，该区还发育许多裂缝与微层面近平行分布的水平成岩裂缝，具有分段密集发育的特点，其分布受沉积微相和成岩作用的控制。

90.0?.0p.0`.0P.0@.00.0 .0.0%0.0 -3030-4040-5050-6060-7070-8080-90

图2-29 西峰-合水地区裂缝倾角频率 倾角（度） 吴旗长6高角度、斜交和低角度构造裂缝所占比例为：53.7％、14.6％、31.7%（图2-30）。

100.0?.0?.0p.0`.0P.0@.00.0 .0.0%0.0%新41新17新38新35新39旗85－旗87－新1689高角87斜交低角

图2-30 吴旗地区不同井岩心构造裂缝倾角分布频率图

2.2.3 裂缝的密度

裂缝密度反映了储层裂缝的发育程度，通常可以用按照裂缝的空间几何关系进行校正以后的线密度表示，比常规统计单位岩心上裂缝的条数要准确。但岩心的线密度仍有两个不足：(1)不能分组计算裂缝的

密度；(2)岩芯上裂缝常以高角度为主，且裂缝间距大于岩芯直径，这种统计具有很大的随机性，反映不了裂缝在地下三维空间上的真实分布情况。为了能准确地表征裂缝密度的地下分布，本次除了用裂缝线密度描述外，还用“裂缝间距指数法”计算地下岩芯上裂缝密度以及表征裂缝的发育程度、聚集程度及连通性。

（1）裂缝线密度 （1）华庆长63

长63储层段砂岩视密度介于0.02-2.94条/m之间,其中以介于0.1-0.5条/m为主的共19口，占57.6%（图2-31）。

3.532.52.012.932.9421.51.131.411.5210.500.250.360.140.100.250.320.300.130.100.720.420.230.770.490.240.070.160.300.820.470.040.130.200.880.710.760.30（2）吴旗长6

各井比较砂岩段和储层段岩石构造裂缝密度介于0.19-2.68条/m之间（图2-32）。

3.02.52.01.51.081.00.50.0新41新17新38新35新39旗85－89新160.190.250.430.341.632.68（3）西峰—合水地区

根据该区岩心裂缝统计，按照裂缝分布的空间几何关系进行修正以后，陇东地区岩心高角度裂缝的平均线密度为1.25条/米，其中庄9井区的平均线密度为1.4条/米，庄19井区的平均线密度为0.81条/米，庄40井区的平均线密度为1.52条/米，董志井区的平均线密度为1.06条/米（图2-33），反映了不同区块裂缝发育程度的差异。

白239白281白280白140元285图2-31 华庆长63储层段裂缝密度（条/米）

）/米） 图2-32 吴旗长6储层段裂缝密度（条元281元177元411白411白402白120白191白166白150山139白209华631

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