大北气田低孔低渗砂岩储层裂缝特征及形成机理研究

摘要

本文以塔里木盆地库车坳陷大北气田白垩系巴什基奇克组(以下简称K1bs)低渗透砂岩中的裂缝为研究对象,综合运用露头、岩心、镜下薄片、测井及测试等资料,对其裂缝特征及其形成机理进行了系统研究。大北地区K1bs发育的裂缝以构造成因缝为主,局部可见少量成岩收缩缝、粒内压裂缝和差异压实缝。构造成因缝有扩张缝、剪切缝之分,大部分裂缝呈高角度与层面相交,走向以NW-SE向为主。研究区构造裂缝充填程度较高,在大北102、大北202井K1bs岩心中裂缝多为含有“炭质薄层”的“二层”或“三层”充填结构。研究区K1bs非构造成因缝规模一般较小,延伸距离短,且多被方解石充填。大北地区有效开启裂缝的延伸方向与现今水平最大主应力方向一致,影响裂缝发育程度的主要因素有岩性、单层厚度、沉积微相、构造位置等,其中构造位置是决定性因素,其次是单层厚度、沉积微相,最后是岩性。成岩收缩缝、粒内压裂缝、差异压实缝等非构造成因缝的形成往往与岩性或岩性组合的关系密切。大北地区K1bs的构造缝共包括三期(即K+E、N1末、N2末),成岩收缩缝主要形成于N1中期(6Ma±)、N2早期(5 Ma±)、N2末+Q(3Ma-现今),粒内压裂缝和差异压实缝主要形成于K-N1早期。裂缝形成后会受到自生矿物充填、溶蚀、构造应力场转换等作用的改造,裂缝面貌会发生巨大变化。不同时期形成的裂缝具有不同的演化史,总起来讲:早期形成裂缝的演化史复杂,由于它们经历多期胶结作用和挤压闭合作用,有效裂缝消失殆尽;晚期形成裂缝的演化史简单,由于错过了前面主要的胶结作用,加上构造应力场没有发生明显转换,有效裂缝所占比重较大。研究区开启裂缝主要为N2末形成的第三期构造裂缝,其次是N1末形成的第二期构造裂缝,K、E中形成的第一期构造裂缝和非构造裂缝少见。充填缝以第二期构造裂缝为主,第三期、第一期其次,非构造缝少见。大北地区现今有效开启裂缝的延伸方向主要为NW-SE,在断层延伸方向变化处的裂缝延伸方向略有变化。有效开启裂缝发育程度与地层倾角呈明显正相关关系,如背斜顶部地层平缓,有效裂缝不发育;背斜翼部地层较陡,有效裂缝发育。