百色盆地那坤地區(qū)那讀組淡水灰?guī)r儲(chǔ)層裂縫成因分析

發(fā)布時(shí)間：2020-03-28所屬分類：工程師職稱論文瀏覽：1255次

摘 要： 提要：以巖心描述為基礎(chǔ)，結(jié)合聲發(fā)射實(shí)驗(yàn)和碳氧同位素、包裹體成因類型及均一溫度分析成果，對(duì)那坤地區(qū)那讀組淡水灰?guī)r儲(chǔ)層裂縫特征和裂縫成因進(jìn)行了深入研究。研究結(jié)果表明：那坤地區(qū)那讀組淡水灰?guī)r儲(chǔ)層主要發(fā)育有垂直裂縫、高角度裂縫和斜交裂縫;裂縫主要有

　　提要：以巖心描述為基礎(chǔ)，結(jié)合聲發(fā)射實(shí)驗(yàn)和碳氧同位素、包裹體成因類型及均一溫度分析成果，對(duì)那坤地區(qū)那讀組淡水灰?guī)r儲(chǔ)層裂縫特征和裂縫成因進(jìn)行了深入研究。研究結(jié)果表明：那坤地區(qū)那讀組淡水灰?guī)r儲(chǔ)層主要發(fā)育有垂直裂縫、高角度裂縫和斜交裂縫;裂縫主要有構(gòu)造裂縫與非構(gòu)造裂縫兩類，構(gòu)造裂縫有追蹤疊加成巖壓裂斜縫發(fā)育形成復(fù)合裂縫;裂縫部分被方解石完全充填或半充填，部分未被充填而呈開啟狀;裂縫發(fā)育受到3次不同構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)作用的影響：構(gòu)造裂縫對(duì)改造和改善儲(chǔ)層孔滲性具有重要的貢獻(xiàn)。

　　關(guān)鍵詞：裂縫;淡水灰?guī)r;百色盆地;聲發(fā)射

　　在現(xiàn)階段中國石油對(duì)外依存度逐年增高的大背景下.隨著常規(guī)孔隙型油氣藏儲(chǔ)量的日益減少。裂縫型油氣藏將成為今后尋找油氣藏的主攻方向之一。百色盆地古近系那讀組淡水灰?guī)r被列為該盆地三大儲(chǔ)集巖類中的主要類型之一，已有較多鉆井鉆遇的淡水灰?guī)r中頻繁出現(xiàn)良好油氣顯示.部分鉆井獲低產(chǎn)油流.并已圈定一定的含油面積與儲(chǔ)量，顯示此類灰?guī)r具備一定的成烴成藏條件和油氣勘探開發(fā)潛力百色盆地那坤地區(qū)古近系那讀組湖相碳酸鹽巖段研究程度相對(duì)較低，僅陳元壯、彭軍等【6對(duì)其沉積相、巖石學(xué)特征、儲(chǔ)集空間類型作了初步研究，魯法偉㈣等也對(duì)百色盆地古潛山裂縫進(jìn)行地震預(yù)測(cè)，而對(duì)有關(guān)淡水灰?guī)r儲(chǔ)層裂縫成因及形成期次問題的研究尚顯薄弱。裂縫既是主要的儲(chǔ)集空間.也是良好的滲流通道，還控制著溶孔、溶洞的發(fā)育，影響著儲(chǔ)集層中流體的分布狀況以及鉆井液的侵入[”]。因此，研究該區(qū)淡水灰?guī)r儲(chǔ)層裂縫特征.分析其成因機(jī)制.了解裂縫對(duì)儲(chǔ)層孔滲貢獻(xiàn).對(duì)于分析研究區(qū)淡水灰?guī)r成藏機(jī)理、明確成藏控制因素、提高鉆探成功率及提高產(chǎn)能等均具有重要意義。

　　1區(qū)域地質(zhì)概況

　　百色盆地位于廣西中西部右江斷裂帶南側(cè).為一個(gè)受北西向右江大斷裂左旋走滑控制的、在印支期中三疊統(tǒng)褶皺基底上由走滑拉分作用形成的新生代內(nèi)陸斷陷湖盆Is-g].面積約830km2。盆地的構(gòu)造演化劃分為3個(gè)階段，即斷陷期、坳陷期和抬升剝蝕期。盆內(nèi)充填有古近系六紐組、洞均組、那讀組、百崗組和新近系伏平組、建都嶺組、長(zhǎng)蛇嶺組的砂、泥巖、礫巖夾煤層為主.僅洞均組和那讀組下部.局部以淡水灰?guī)r為主，總厚度大于1600m，其中那讀組、百崗組為盆地內(nèi)最重要的含油氣地層單元(圖1).尤其是那讀組為盆地內(nèi)分布范圍最廣、厚度最大和層位最穩(wěn)定的烴源巖發(fā)育部位.存在那讀組泥巖、百崗組泥巖和伏平組一建都嶺組泥巖夾薄層粉砂巖3套蓋層百色盆地古近系的淡水灰?guī)r主要呈面積大小不等的長(zhǎng)垣狀，分布于田東坳陷的東、西兩側(cè)。東側(cè)主要分布于洞均一林蓬一帶。西側(cè)主要分布于那坤地區(qū)的那滿一凍邦一那百一線(圖1)，厚度變化大(1—47.5m)。在那讀組下部的湖相灰?guī)r中普遍見有油氣顯示.個(gè)別井經(jīng)常規(guī)試油后具有一定的生產(chǎn)能力，如坤2井和坤5井.因而該湖相灰?guī)r段亦系百色盆地古近系中不可忽視的儲(chǔ)集巖類，儲(chǔ)集空間是縫、洞、孔，并且這些縫、洞、孑L的不同組合構(gòu)造了研究區(qū)主要的儲(chǔ)集空間組合類型[1q，具備一定的成烴成藏條件。

　　相關(guān)期刊推薦：《中國地質(zhì)》(雙月刊)1953年創(chuàng)刊，是綜合性地質(zhì)學(xué)術(shù)刊物。內(nèi)容涉及基礎(chǔ)地質(zhì)(包括地層、古生物、構(gòu)造地質(zhì)、巖石、礦物、區(qū)域地質(zhì)等)、礦床地質(zhì)、能源地質(zhì)、海洋地質(zhì)、水文地質(zhì)、環(huán)境地質(zhì)(含生態(tài)地質(zhì)和災(zāi)害地質(zhì))、遙感地質(zhì)、應(yīng)用地球物理、地球化學(xué)、地質(zhì)信息等研究成果。

　　2裂縫成因類型及形成期次

　　那坤地區(qū)那讀組淡水灰?guī)r中裂縫發(fā)育強(qiáng)度雖然不很高。但也較為常見.據(jù)巖心觀察資料統(tǒng)計(jì)，一般為0.5～1條/m.局部較密集處為2~3條/m按成因特征可劃分為成巖壓裂縫和構(gòu)造裂縫2種類型.各具不同的產(chǎn)狀特征和油氣地質(zhì)意義

　　1)成巖壓裂縫

　　此類裂縫的成因與上覆地層的靜水負(fù)荷壓力超出巖層抗破裂強(qiáng)度造成的破裂作用有關(guān).按產(chǎn)狀特征.可分為直立縫和斜縫2類。前者裂縫傾角為85～90~.斷面呈不規(guī)則的波狀.局部直立縫密集發(fā)育的部位可形成向上分叉、向下消失的樹枝狀.或由共軛裂縫構(gòu)成網(wǎng)狀裂縫系統(tǒng)(圖2一I)。單條裂縫延伸長(zhǎng)度較短.一般不貫通或局部貫通巖心縫寬0.1～0.2mm.較寬處為0.5～1mm.大多具上端開啟一半開啟.下端閉合的張性破裂性質(zhì).縫內(nèi)主要被砂泥質(zhì)或有機(jī)質(zhì)組分充填后者裂縫傾角為50～60~.斷面呈不規(guī)則波狀、鋸齒狀.或?yàn)槠交瑺?局部較密集的部位由共軛裂縫組成相互交叉和溝通的網(wǎng)狀裂縫系統(tǒng)(圖2一II)。單條裂縫延伸較長(zhǎng).貫穿巖心�？p寬0.1—0.2mm.半開啟狀。顯示張扭性破裂性質(zhì)。縫內(nèi)主要被砂泥質(zhì)和有機(jī)質(zhì)充填.局部見原油沿裂縫滲流和沿裂縫兩側(cè)的基質(zhì)巖浸染形成的油斑現(xiàn)象.或被后期構(gòu)造裂縫追蹤疊加形成成巖壓裂縫和構(gòu)造裂縫相復(fù)合發(fā)育的現(xiàn)象.并充填有熱液方解石

　　(2)構(gòu)造裂縫

　　此類裂縫與構(gòu)造活動(dòng)造成的巖層破裂作用有關(guān)，也為那讀組淡水灰?guī)r中最常見的裂縫類型。產(chǎn)狀一般以高角度斜縫為主.傾角一般為50～70~。以單條裂縫為主，或?yàn)榻徊娴墓曹椓芽p.貫穿巖心.推斷裂縫有較長(zhǎng)的延伸距離。斷面較平直.或呈規(guī)則的微波狀.表面往往發(fā)育有多組相互呈交叉狀的擦痕.裂縫傾角為50~，表面具2組交角為20~的擦痕.坤5井-4(20/28)號(hào)巖心樣品中，裂縫傾角為70~。表面具3組交角大于30°的擦痕，擦痕表面均覆有碳化瀝青薄膜，并被進(jìn)一步溶蝕成坑洼狀，縫面和坑洼內(nèi)具有充填過原油后留下的油跡(圖3-l)，這種2組或2組以上相交擦痕發(fā)育在同一裂縫斷面上的現(xiàn)象，也同樣出現(xiàn)在新坤2井一7(21/38)號(hào)巖心樣品中(圖3-Ⅱ)，系淡水灰?guī)r構(gòu)造裂縫中最常見的現(xiàn)象，說明淡水灰?guī)r中的裂縫系多期次構(gòu)造活動(dòng)的產(chǎn)物。因取心段中巖心往往沿構(gòu)造裂縫自然開裂，縫寬不清楚，但可判斷其寬度至少在0.2mm以上，大多呈開啟半開啟狀。在此類裂縫中，出現(xiàn)2種具特殊油氣地質(zhì)意義的現(xiàn)象：其一為構(gòu)造裂縫有追蹤疊加成巖壓裂斜縫發(fā)育形成復(fù)合裂縫的特點(diǎn)，且沿裂縫出現(xiàn)局部的強(qiáng)烈溶蝕作用，形成順裂縫發(fā)育的洞蝕孔洞，大的孔洞可達(dá)2cm×6cm，呈不規(guī)則的串珠狀分布，內(nèi)被淡褐色的巨品方解石充填。巨晶方解石中含有較多呈負(fù)品形狀或不規(guī)則狀的液相和氣液二相原生包裹體，以及呈線形分布的次生烴包裹體(圖3一Ⅲ、V)，其中液相部分呈淡黃色，氣相部分呈邊緣很寬很暗的渾圓狀，說明以有機(jī)包裹體類型為主。包裹體的均一溫度為90~146℃，平均為113.3℃，鹽度因包裹體中含有大量烴類化合物組分而不能測(cè)定(溫度下降達(dá)-45℃時(shí)包裹體中的液相組分仍未凍結(jié)，原因與包裹體中含有大量烴類化石物有關(guān))。方解石的碳氧同位素組成8C(PDB)為-3.55～

　　7.465%0，平均為一5.508%m，6O(PDB)為一10.6612.8%m，平均為-11.488%，其中65路高于淡水灰?guī)r，而6“O則明顯偏負(fù)。由6O外部測(cè)溫法平衡溫度計(jì)算公式(PC=17.04-4.346WO+0.166O2，據(jù)大場(chǎng)忠道等，1972)，求得方解石形成時(shí)的平衡溫度為77.24~99.4℃，平均為88.32℃，略低于包裹體的均一溫度。以上特征足以說明沿裂縫發(fā)育的溶蝕流體和方解石的沉淀作用，主要發(fā)生在富含烴類化合物組分的酸性熱液中，熱液的來源應(yīng)與地層中、特別是烴源巖中有機(jī)質(zhì)組分進(jìn)入脫羧基熱演化階段排出的酸性有機(jī)熱液有關(guān)。此類酸性有機(jī)熱液的溶蝕作用，可能也是造成那讀組淡水灰?guī)r于早成巖階段晚期一晚成巖階段早期曾一度被不同程度地溶蝕，于局部地區(qū)和層段形成較為豐富的次生孔隙和溶蝕孔洞，并被相繼運(yùn)移進(jìn)入的油氣占據(jù)而形成有效儲(chǔ)集空間的主要原因;其二為不同期次或不同方向的構(gòu)造裂縫擦痕面，主要由富含有機(jī)質(zhì)的淡褐色重結(jié)品方解石組成，其表面無一例外地發(fā)育有碳化瀝青薄膜(圖3-I、IⅡ)，擦痕面本身亦發(fā)育有坑、洼不平的溶蝕孔洞，裂縫兩側(cè)的基質(zhì)巖中次生溶孔亦較為發(fā)育，且溶蝕孔洞或次生溶孔主要被原油充填，不僅顯示構(gòu)造裂縫為重要的油氣運(yùn)移和儲(chǔ)集空間，同時(shí)由不同期次或不同方向的擦痕面均伴生有碳化瀝青和相應(yīng)的溶蝕和原油充填作用，顯示淡水灰?guī)r中曾發(fā)生多期次的油氣運(yùn)移和成藏作用。

　　(3)淡水灰?guī)r破裂作用的聲發(fā)射實(shí)驗(yàn)

　　地下巖層中普遍發(fā)育微觀的或隱蔽的格里非斯微裂紋(Grifithmicrofracture)，這種微裂紋可以是多期應(yīng)力場(chǎng)作用形成的。實(shí)驗(yàn)時(shí)，樣品在加載過程中因微裂紋失穩(wěn)擴(kuò)展(破裂)而構(gòu)成不可逆的Kaiser效應(yīng)。理論上，當(dāng)施加的應(yīng)力達(dá)到古應(yīng)力場(chǎng)強(qiáng)度時(shí)，微裂紋才會(huì)開始擴(kuò)張，并由此造成發(fā)射次數(shù)和強(qiáng)度急劇增加，因而施加在該點(diǎn)上的應(yīng)力值可相當(dāng)古應(yīng)力場(chǎng)強(qiáng)度。如果單一方面連續(xù)施加載荷力，由不同期次的構(gòu)造應(yīng)力所形成的微裂紋會(huì)相繼發(fā)生擴(kuò)展而形成多個(gè)強(qiáng)度不一的Kaiser效應(yīng)點(diǎn)。因而，利用聲發(fā)射實(shí)驗(yàn)AE曲線上出現(xiàn)的Kaiser效應(yīng)點(diǎn)的個(gè)數(shù)，可以判斷巖層所經(jīng)受過的最少應(yīng)力作用期次，以及實(shí)驗(yàn)各應(yīng)力分量的大小嗎。

　　為了進(jìn)一步了解淡水灰?guī)r破裂作用，特別是與構(gòu)造活動(dòng)有關(guān)的破裂作用特征、裂縫發(fā)育期次及其與儲(chǔ)層發(fā)育的關(guān)系，本次研究對(duì)部分樣品進(jìn)行了無方位巖石聲發(fā)射實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果由表1所示。從表中可看出，每1件樣品均記錄了巖層曾遭受到3次構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)作用，與淡水灰?guī)r中發(fā)育有構(gòu)造裂縫，且裂縫中最多可識(shí)別出3組活動(dòng)方向有所差別的擦痕相一致。根據(jù)廣西百色盆地構(gòu)造演化成果認(rèn)為百色盆地新生代構(gòu)造強(qiáng)度從那讀期開始逐漸減弱國;凱塞效應(yīng)點(diǎn)所記憶的古應(yīng)力對(duì)應(yīng)了3次構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，即第三級(jí)應(yīng)力強(qiáng)度最大，對(duì)應(yīng)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)最強(qiáng)烈的那讀構(gòu)造期(始新世中一晚期)，第二級(jí)應(yīng)力場(chǎng)為那讀期末的百色構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，第一級(jí)應(yīng)力場(chǎng)最小，為新近紀(jì)結(jié)束時(shí)構(gòu)造強(qiáng)度最小田陽構(gòu)造運(yùn)動(dòng)。此外，淡水灰?guī)r的抗壓強(qiáng)度變化較大，為19.49~188.67MPa，由于現(xiàn)今測(cè)定的巖心樣品抗壓強(qiáng)度并不完全代表巖層的原始抗壓強(qiáng)度，而是代表經(jīng)歷構(gòu)造作用改造后的次生抗壓強(qiáng)度。對(duì)油氣儲(chǔ)層而言，儲(chǔ)層在經(jīng)受構(gòu)造作用和溶蝕作用時(shí)，常于儲(chǔ)集巖的內(nèi)部形成眾多微裂縫和溶蝕孔洞，在降低巖石密度和增加巖石孔隙度和滲透率的同時(shí).也大大降低了巖石的抗壓強(qiáng)度。其基本特點(diǎn)是.儲(chǔ)層經(jīng)受的構(gòu)造和溶蝕作用越強(qiáng).儲(chǔ)集巖中微裂縫、顯縫和次生溶蝕孔隙越發(fā)育，巖石的抗壓強(qiáng)度越低.反之亦然對(duì)照淡水灰?guī)r的抗壓強(qiáng)度與孔隙度和滲透率的關(guān)系(表1)，除坤5井一4(25/28)號(hào)巖芯樣品外.大部分樣品具有上述的基本特點(diǎn).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)號(hào)巖心樣品最典型，前2件樣品的抗壓強(qiáng)度為92.44~102.94MPa.孔隙度為3.08%一4.28%，滲透率為0.01×10一0.02×10m2，為典型的低孔低滲致密巖性.可代表未經(jīng)構(gòu)造破裂和溶蝕作用改造的淡水灰?guī)r原始抗壓強(qiáng)度和基質(zhì)巖孔滲性而后2件樣品的抗壓強(qiáng)度僅為19.49～34.18MPa.但孔隙度和滲透率可分別高達(dá)20.63%~24.43%和4.4×10一14.18x10_。m。，為微裂縫和次生溶孔較為發(fā)育的高孔中高滲儲(chǔ)集巖。由聲發(fā)射實(shí)驗(yàn)的抗壓強(qiáng)度與物性關(guān)系.可以看到隨抗壓強(qiáng)度與儲(chǔ)層物性呈明顯的負(fù)相關(guān)關(guān)系.可充分證明構(gòu)造作用及其與構(gòu)造作用相伴生的溶蝕作用.對(duì)儲(chǔ)層發(fā)育和改善儲(chǔ)層的孔滲性有重要貢獻(xiàn)作用

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