（油气田开发工程专业论文）鄂尔多斯西部麻黄山延长组储层裂缝评价.pdf

成都理工大学硕士学位论文 结合裂缝平面分布与前人的成藏研究，认为研究区圈湾子凸起带北部将是本 区的三叠系延长组最为有利的勘探区域。 关键词：麻黄山地区延长组野外、岩心裂缝特征 裂缝综合识别 裂缝分布评价 i i a b s t r a c t e v a l u a t i o no ff r a c t u r er e s e r ，o i rf o ry - a n c h a n gf o r m a t i o ni n m a h u a n g m o u n t a i no ft h ew e s to r d o sb a s i n i i t n o d u c t i o no ft 1 1 ea u t l l o r ：l u o g u i b m ，m a l e ，w a sb o mmj a n u a i y ，19 8 2w h o s e t u t o rw e r ep r o f e s s o rz h o u w e na n da s s o c i a t ep r o f e s s o rc h e n q i n g h e 伊a d u a t e d 矗o m c h e n g d uu 1 1 i v e r s 时o ft e c l l i l o l o g ) ，i 1 1o i l & g 鹊f i e l d se x p l o i t a t i o ne n g i n e e 血gm 句o r 肌dw 勰铲撇dt h em a s t e rd e g r e ei i lj 眦，2 0 0 8 a b s t r a c t t h er e s e o i ro f1 0 wp o r o s i 锣a n dp e m e a b i l i t ) ，i sc o n t r 0 1 1 e db yn l e1 i m 0 1 0 9 yo rt h e s 仃u c n 鹏一l i 血o l o g yi nt 1 1 em e s o z o i co f t l l ew e s to r d o s b a s i i l 锄di t ，sh a r dt 0e x p l o 豫：t i v e a n d d e v e l o p s t h eo i l g a sp r o d u c t i v i 够i sg r e a t l yd e p e n d i n go nt h ed e v e l o p i n gd e g r e eo f n a t 吡m 丘a c t u r ei i lt 1 1 er e s e o 证t h ep e 仃o l e 眦s m rp o l yr e s e n r o i rf 0 曲a t i o ni sa 、疵u y c o n 仃o l l e db ym ef - 0 r m a t i o nc o n d i t i o na n dd e v e l o p m e n tr e g u l a r i t yo fn a t u r a l 丘a c t u r e s 眦i n go nt h ed i s t r b u t i o no f r e s e n r o i r 危l c t u r ec 锄a 妇f o r dt l l es c i e m i f i cr e f e r e n c ef o rt 1 1 e e x p l o r a t i o na r r a n g e m e n t 强dm a 虹n go i lj e i e l dd e v e l o p m e n t 姐di n l p l e m e n t a t i o nt h e m e 铺u r e si 1 1r e g i o no f 血e r e s ti 1 1m e 如t l l r c b a s e do nr e s e 2 u r c h 舡l da n a l y s i so f 也e 丘a c t u r ei i l 仕1 eo u t c r o p sa n dc o r e s ，、ej u d g e t 1 1 el i t h 0 1 0 9 y ，t h eb e dt h i c i m e s sa n dt l l et e c t o i l i s ma r ed o m i i l a mf a c t o r st 0c o n t r o lt l l e d e v e l o p m e n to ff a c t u r e ，柚dt h ei n u l t i p h a s et e c t o m ca c t i v i 哆i sp r i n c i p a lf a c t o ri nt l l e d i 虢r e n c eo f 丘a c t u r ed e v e l o p m e mi nm er e g i o no f i n t e r e s t w i t i lt l l ed e c r e a l s i n go f r o c k p a n i c l e sa n dp o r o s i 劬t l l er o c kw i l lb e c o m ec o i n p a c t i o n a i l de a s i l yt oc r e a t em e 鱼l j c 臼】r e ； m eb e dt l l i c k n e s sa 1 1 dt h e 缸c t u r ed e v e l o p m e ma r ei i e r s er e l a t i o n ；m e r ei sm o r e d e v e l o p m e n to f 仔a c t u r e 证t h es 仃o n g e rt e c t o 血cd e f o m a t i o n b 器e do na i l 甜y s i so fm e r e l a t i o n 谢t 1 1t 1 1 e 丘a c t u r ei nt l l ec o r ea i l dt l l ec h a r a c t e r i s t i co fl o g g i n ge l e c 仃i cr e s p o n s e ， w ec a l c u l a t et l l e 缸c t l l r ew i d 也砒1 dt 1 1 e 行a c t u r ep o r o s i 吼锄dm e ne s t a b l i s h 吐l e d i s c r i m i i 埘l tf h i l c t i o na b o u tt h e 触c t u r e ，a 1 1 d 哪et h e 刚sa i l a l y s i st 0i d e n t 晦t h e 丘a c t u r ei ns i n 9 1 ew e l l a t l a s tt 0c o m p r e h e n s i v ee v a l u a t et l l e 丘a c t l l r ei ns i l l g l e 、v e l l ， j u d g e i 1 1t l l et r i a s s i ct h em o r ed e v e l o p m e n to f 丘a c t u r ei 1 1c k m g3o fy a n c h a i l g f o m a t i o n 锄dc h a n g5o fy 抽c h 趾gf o m a t i o n 廿l 趾i 1 1c h 锄g5o f l c h a i l g f o n n a t i o n ，a i l dt l l em o r ed e v e l o p m e n to f 触c t u r ei nt l l en o r t l l e a s t 访n l ew h o l er e g i o no f i i l t e r e s t w i t l le x p e r i m e n to f a c o u s t i ce m i s s i o na n dc o m b m a t i o nr e l a t i o r 塔o f t i l e 仔a c t l l r e i i lt 1 1 eo u t c r o p s 砒l dc o r e s ，w e j u d g et h e r ew e r e3b r e a l a l pp h a s e sb yt l l et e c t 0 1 1 i cs n e s si 1 1 i i i 成都理工大学硕士学位论文 l c l 瑚gf o n i l a t i o no fm e 强a s s i c 知l du s i i l gt h ee s t a b l i s h e da c m e v e m e n t si t e x p e r i e n c e dt h ee a r l yp e r i o do fy a i l s l l a i lm o u i 】唿i nt e c t o i l i cm o v e m e n t ，l a t ep e r i o do f y 抽s h 锄m o 删nt e c t o i l i cm o v e m e n t 趾dt l l ee a r l yp e r i o do fh 吼a l a y a nt e c t o i l i c m o v e m e m s w ee v a l u a t e dt h ed i s t r i b u t i o no f 丘a c t u r eb yw a y so ft h em a i nc u r v a n l r e m e t h o d ；n l i n - p l a t e - b u c l 【l i n gm e t h o da i l d d 曲e c t i o m l f i l t e rm e t l l o dmy a n c k m g f o m a t i o no f 廿l et h 嬲s i c a n d l e nu s i n gt h ee x p e ns y s t e mt oc o m p r e h e n s i v ee v a l u a l e m ed i 妤b u t i o no f 丘a c t u r eb yt 1 1 e s em e t l l o d s t h ec o i n c i d e n c er a t ei s8 6 3 6 ，锄dw e “i l l ( t h er e s u l ti sg o o dc o i l f o m i 劬锄d l e r ei sm o r ed e v e l o p m e n to f 丘a c t u 】唣i 1 1t l l ee a s t t l l a i l l ew e s ti 1 1 、h 0 1 er e g i o no fi n t e r e s t t h e r ei sa l s om o r ed e v e l o p m e n to f 丘a c t u r ei i l m er 1 0 m l o f 恤r e g i o n b a s e d0 nt l l e 锄a l y s i so f 1 ed i s 仃i b u t i o no f 行a c t u r ea n dm ee s t a b l i s h e d a c l l i e v e m e m so fo i l - g 硒a c c u m u l a t i o n ，w ej u d g et l l ef - a v o r a _ b l ee ) ，p l o r a t i o na r e ai sn l e n o n ho f 恤q u a l l w a n z ic o n v e x b e l ti i ln l ey 抽c h a n gf o 衄a t i o no ft l l e 嘶硒s i c k 叻唧o r d s ：m a b u 锄gm o u i l “nr e g i o ny 觚c l 埘1 9f o m a t i o n f r a c t u r e c h 越烈e r i s t i c so fo u t c r o p sa 1 1 dc o r c s c o m p r e h e n s i v er e c o g 血i o n f r a c t u r e t h ee v a l 嘣i o no ff r a c n 】r ed i s t r i b u t i o n ； 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的 研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其 他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得盛壑堡王太堂或其他教 育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何 贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。 学位论文作者签名： 、貅酿 学位论文版权使用授权书 年月 日 本学位论文作者完全了解盛壑理王太堂有关保留、使用学位论文的规定， 有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和 借阅。本人授权盛壑堡王盔堂可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数 据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 学位论文作者签名：、罗红 学位论文作者导师签名。厂 7 7 年多 月 妒 日 袭孕 -， 第1 章引言 1 1 选题依据及意义 第1 章引言 裂缝是所有沉积岩最常见的特征之一，它的存在可能与相、岩性、结构、 孔隙度和年代有关【l 】。在储层中，虽然裂缝对于储层的储集空间贡献不大( 裂缝 孔隙度相对于普通砂岩孔隙度要小得多) ，但却是油气的运移的主要控制因素之 一。目前，裂缝性油气藏的产量占石油天然气总产量的一半以上1 2 j ，是2 1 世纪 石油增储上产的重要领域之一。近2 0 年的油气勘探成果表明，在碎屑岩及碳酸 盐岩裂缝性储层中找到的油气储量日益俱增。对含油气盆地中天然裂缝的成因及 分布规律研究不仅对于指导裂缝性油气藏勘探具有重要意义，而且也涉及到科学 合理地开发这类油气藏，以及确定合理的增产措施方案等诸多方面均具有十分重 要的意义。在我国，裂缝性油藏分布也非常广泛，其产量在我国的油气生产中占 有非常重要的地位。然而裂缝性油气藏由于孔隙度低，非均质性强且裂缝分布复 杂，与孔隙性油气藏有本质的区别，使得裂缝性油气藏的开发成为当前世界石油 界公认的难题。裂缝性油藏开发的关键问题是天然裂缝的研究。对裂缝的几何、 地质参数分布及渗流特征进行较全面而准确的了解，是有效地开发裂缝性油气藏 的基础。 鄂尔多斯盆地西部中生界属岩性或构造一岩性控制的低孔低渗型油藏【3 】，勘 探开发难度较大，控制油气产能大小的地质条件除了砂岩储层孔隙发育与否以 外，很大程度上取决于储层中天然裂缝系统的发育程度，而储层裂缝形成条件、 裂缝发育规律对石油移聚成藏也起着重要的控制作用。 根据油气勘探成果证实，鄂尔多斯西部麻黄山地区探井石油产能相差较大， 除储层物性( 孔隙度、渗透率) 的影响外，储层中天然裂缝的发育程度也极有可 能是重要的影响因素之一。此外，麻黄山西区块西部为断裂发育区，断层在油气 成藏过程中起着沟通烃源岩和储层的通道作用，但东部地区断裂不发育，因此， 裂缝在油藏形成过程中的作用将是值得关注的问题。 针对前述问题，对该地区中生界储层天然裂缝进行深入研究，对于分析控制 该地区油气产能大小的地质条件及油气运移聚集成藏有着十分重要的作用。研究 储层裂缝分布规律，为下一步研究区勘探部署、油田开发措施的制定和实施提供 科学参考。能为中石化在鄂尔多斯盆地西部石油勘探和开发提供了有力的技术支 撑，实现在鄂西南中生界油气勘探领域扩大储量，增加产能之目标；也可以为我 国其它地区隐蔽型油田的勘探开发提供理论指导和有益的经验，使我国隐蔽型油 田的油气资源得以发现和进行有效的开发，从而有效的增加能源供给。 成都理工大学硕士学位论文 本项目研究的理论意义表现在：对该工区的裂缝成因、分布的研究有利于 下一步对研究区成藏的研究；对该工区的裂缝成因、分布的研究有利于今后井 位的确定；提供一种裂缝综合性的评价方案，有利于提高认识的正确性；为 今后工区的生产，其他地区的裂缝评价提供方法论和实用技术。 1 2 国内外研究现状 1 2 1 本课题国外研究现状 沉积盆地地层中的天然裂缝是一种分布广泛的重要的地质构造。 国外对天然裂缝的研究起步较晚。从二十世纪初开始才有学者研究裂缝，开 始对岩石中天然裂缝的研究，并建立了“岩石力学理论，以及近期的“岩体力 学 和“断裂力学”理论，但由于岩石的天然破裂过程及其裂缝分布的复杂性、 无规律性影响，并受到观察、探测手段以及研究方法的限制，人们对沉积盆地中 深层破裂作用的认识及裂缝的分布预测还显得十分单薄。 直到1 9 6 8 年，m 眦呵g h 将构造横剖面看作弯曲的“梁”，用几何方法导出 了剖面曲率值与裂缝孔隙度之间的计算公式，对裂缝作了初步定量研究【4 j 。1 9 7 7 年，他进行了关于构造主曲率和裂缝发育关系的研究【5 】。1 9 8 2 年日本的安藤政 信引进裂隙张量来研究各向异性裂隙岩体的孔隙性指数【6 j 。7 0 年代末8 0 年代初， 前苏联学者e m 斯麦霍夫( 1 9 7 7 年) 1 7 j 、法国学者t d v hg o l f 二l k h t ( 1 9 8 2 年) 【引、美国学者r o n a l d a n e l s o n ( 1 9 8 3 年) 【1 】等著作的出版基本形成了裂缝型储层 研究的理论和方法。 上世纪7 0 年代，随着分形几何学概念的提出国外学者逐渐把这一理论引入 储层裂缝研究领域。1 9 8 0 年p l g 0 n gd i l l a n d 从理论上证明分形理论可用于碳酸 盐岩地区裂缝的研究，并介绍了用分形理论建立裂缝分布的实际模型。随后， p e c kl ( 1 9 8 5 ) 【9 1 、t h i 胁( 1 9 8 9 ) 【10 1 、v e l d eba i l dd u b o e sj ( 1 9 9 0 ，1 9 9 9 ) 【l l - 1 2 】等 人又把这一理论用于其他岩石裂缝的研究，并在断层几何形态的描述、裂缝数与 裂缝长度、裂缝宽度和密度、裂缝平面分布等研究方面取得了较大进展。1 9 9 5 年，b a r t o nc c 通过研究确定裂缝构成互相渗流的裂缝网络分维u 引。 除了理论上的发展外，国外专家学者在储层裂缝的识别上也做出了突出的贡 献。9 0 年代后，国外在裂缝的测井识别、地震识别上取得了长足的进步。测井 方面新方法和新设备主要体现在：电磁测向仪、c t 扫描仪、微l a n l b d a 测井、 环形声波测井、成像测井( f m i ) 、全井眼地层微电阻率成像、d s i 偶极横波成像 仪和井下电视仪( b h t v ) 等，这些方法和设备能测量出储层裂缝的倾角、走向、 宽度、长度、视孔隙度，以及裂缝的充填与开启程度，甚至能识别出微裂缝及亚 微观裂缝。 2 第1 章引言 1 2 2 本课题国内研究现状 国内对储层裂缝研究工作开展得较早，技术手段处于较先进的水平，具体表 现在以下几个方面： 1 定性分析和生产经验总结的预测裂缝方法 5 0 年代后期，四川油气田的地质工作者根据构造形态特征和断层部位等构造 组合特征，提出寻找裂缝的“一钻一沿”( 即布置油气井位置时要钻褶皱构造的 高点，沿褶皱的长轴) ，“三钻三沿”( 钻高点、沿长轴，钻鞍部、沿扭曲，钻鼻 突、沿断裂) ，“三打三不打( 打凸不打凹，打拱不打弯，对断层打上盘不打下 盘) 等经验方法。这种方法主要是基于构造特征定性分析和生产经验总结的预测 裂缝方法。 2 利用测井手段和地震信息识别和预测裂缝 8 0 年代以来，由于国际交流与合作加剧，国内大量引进了国外先进的仪器 和设备。在引进国外先进技术与设备的同时，国内专家学者也在数据的处理上有 所发展，如在分析处理地震s 波分析资料上，国外提出了旋转法( a n d o ，1 9 8 3 年) 【1 4 】、偏振法( c 跏n p i ns ，1 9 8 5 年) 【1 5 1 和旋转相关法( b o w m 孤，1 9 8 7 年) 【16 】三种 方法，而在国内也相应提出了最大似然法、最大特征向量法、波形算法和自适应 慢s 波法。 3 非线性理论方法检测和识别地下裂缝 和国外一样，非线性理论也主要应用分形理论、神经网络等技术方法对裂缝 进行检测和识别，但总体来说也不成熟。如1 9 9 5 年康天合在研究煤岩体裂缝分 布规律后指出，小尺寸岩体与大尺寸岩体裂缝数存在一种自相似性【1 7 】。2 0 0 2 年 李海燕等利用分形理论对井间裂缝进行了预测【l 引。 4 根据构造应力的分析研究预测裂缝 构造应力作用是裂缝形成的根本原因，根据对构造应力研究来预测裂缝的发 育分布，应该是裂缝预测的主要方向。国内不少学者对此问题作过探索，但对于 构造应力的求解方式，构造应力与裂缝的关系问题上，以及相关方法的适用性方 面，也存在较大分歧或问题。 1 9 8 2 年和1 9 8 8 年，成都理工大学曾锦光教授先后提出了“应用构造面主曲 率研究油气藏裂缝问题 和“用屈曲薄板模拟纵弯褶皱的力学模型，建立了分 析褶皱应力场的计算方法。随后在1 9 9 4 年他建立了断层古应力场解析计算方法， 从而提出了断层裂缝系统分布的预测方法【1 9 。2 2 】。这些工作，为用力学理论来解决 裂缝预测问题提供了一个良好的开端。 上世纪8 0 年代末到9 0 年代初，随着计算机技术的发展，构造应力的研究和 数值模拟计算取得了重大进展，殷有泉【2 3 1 、陈子光口4 1 、安酬2 5 1 、宋惠珍【2 6 】、 成都理工大学硕士学位论文 尚岳型2 刀和颜其彬【2 8 1 等人在这一领域里做了大量的工作，推动了相关学科的发 展。 9 0 年代末至今，越来越多的人开始从构造应力场的角度应用数值模拟方法 研究裂缝的定量预测，但这些工作大都是针对单个构造进行，或是仅为储层渗流 的目的来研究裂缝。而系统、全面地从理论角度研究应用各种手段进行裂缝定量 预测、评价的工作却开展很少。直到王允诚等( 1 9 9 2 年) 编著裂缝性致密油 气储集层、周文( 1 9 9 8 年) 编著裂缝性油气储集层评价方法、袁士义等( 2 0 0 4 年) 编著裂缝性油藏开发技术、周文等著油气藏现今地应力场评价方法及 应用等，这些专著的出版才大大推进了裂缝性油气储集层的研究进程。 1 2 3 研究区的研究现状 对于鄂尔多斯盆地，前人已经进行了一些较为详细的地应力和裂缝研究，如 党舞等人( 2 0 0 5 年) 对鄂尔多斯盆地沉积盖层构造裂缝进行特征研究【2 9 】；薛茹 斌( 2 0 0 6 年) 运用成像测井资料确定鄂尔多斯盆地地应力方向p o j ；林伟川、曾 联波等人( 1 9 9 8 年，2 0 0 7 年) 对鄂尔多斯盆地上三叠统延长组特低渗透砂岩储 层裂缝进行特征及成因分析p h 2 。 对于鄂尔多斯盆地西部前人也已经进行了一些相关的研究，但主要集中在层 序地层特征( 毛明陆等，2 0 0 7 年【3 3 】) 、沉积层序识别及测井响应特征( 杨友运等 人，2 0 0 5 年【3 4 】) ，断裂带构造特征及油气勘探方向( 夏义平等，2 0 0 5 年【3 5 】) 、三 叠系延长组砂岩成岩演化特征( 王琪等，2 0 0 5 年【3 6 。3 8 】) 、西缘构造分区及其特征 ( 赵红格等，2 0 0 6 年【3 9 】) 等等这些基础地层研究上，而对于裂缝的特征研究较 为稀少，目前仅有张庆龙等( 2 0 0 2 年) 1 4 0 】，对鄂尔多斯盆地西缘南北向断裂的 发育进行了探讨。 而地处鄂尔多斯盆地西部的麻黄山区块，前人对此只进行了一些地层、储层 的研究，裂缝的研究相对很少，目前为止，未见前人针对此工区进行过裂缝的相 关研究。所以，针对此工区重点层段进行储层裂缝评价，是有着十分重要的作用， 也是较为急迫的。 1 2 4 裂缝研究的方法 在裂缝研究中通常采用多种方法确定裂缝的性质规模和发育方向其主要 方法有： 1 地质方法。地质方法是最直接、最可靠的裂缝研究方法，包括野外露头 观测描述和岩心裂缝观测描述。 野外露头裂缝观测描述。野外露头具有和储层相同的地层，并且具有和地下 类似的应力场环境和褶皱机制，这样的露头裂缝研究成果才能对地下储层裂缝研 4 第1 章引言 究有借鉴意义。但是，在将露头上统计的数据应用于地下时，应该考虑到地面与 地下在构造位置，风化作用，围岩压力等方面存在着重要的区别。因此，有些裂 缝参数如宽度等的研究对地下裂缝研究指导意义不大，而裂缝延伸长度、纵向切 深、方位等都有一定的指导意义，但应用时一定要考虑环境不同所造成的差异。 岩心裂缝观测描述，是研究油田地下裂缝最主要最基本也是最有效的方法； 是任何其它资料所不可取代的，尤其是在油田开发初期。但是岩心裂缝观测由于 岩心较小，且由于取心过程中岩心难以保持原样，使得岩心难以完全代表地下储 层的裂缝发育情况，这是通过岩心分析地下裂缝的最大缺点。 2 测井方法。岩心裂缝观察与描述虽然是研究裂缝的最直观、最有效的方 法。但是出于经济上的考虑，任何一个油田取心井的数量都是有限的，且岩心有 时不连续，所以利用测井资料来进行裂缝的定性和定量评价，多年来一直是油藏 工程师和测井分析家们的共同愿望。利用测井资料识别裂缝的主要依据是不同的 测井方法对于储层的各种特征有不同的响应，而裂缝的发育将导致一些测井响应 产生异常。目前用于识别裂缝的测井方法有：电法测井、裂缝声法测井、裂缝核 法测井( 包括自然伽马能谱测井、岩性密度测井、地层倾角测井) 、成像测井( 包 括微电阻率扫描测井、井下声波电视测井等) 等。目前普遍应用的方法有地层倾 角测井，而常规测井的裂缝解释还处于研究阶段。 3 地震方法。在地震勘探方法中，主要是利用p 波和s 波的走时资料测定 介质( 油田或矿山) 中构造，自1 9 7 8 年c r 锄p m 提出了e d a ( e x t e n s i v ed i s t a i l c e 觚s o 仃o p y 广泛扩容各向异性介质模型) 假设【4 2 j 后，该理论很快的用于石油工业 中。假设认为在区域地应力场的作用下，地壳介质产生大量裂缝，这些近于垂直 地表的裂缝沿着最大主压应力方向排列着，这样就形成了介质的各向异性，称为 有效各向异性。当地震波通过这种介质传播时，s 波就会分裂为两个或多个震相， 它们具有不同的传播速度和偏震方向。分裂的s 波把介质的特性带到s 波的波列 中，因而使s 波分裂的观测，成为一种测定储层裂缝的有力方法。这种裂缝检测 技术，目前还处于方法研究阶段，未普遍应用。 4 定量预测方法。裂缝的预测是指由已知条件，如野外露头裂缝、观测岩 心、测井资料、地震资料等信息，根据裂缝发育和分布规律，对该区域内的裂缝 系统进行预测，为裂缝性油气藏的勘探和开发服务，其目标是寻找裂缝发育区带 以及裂缝发育的优势方位。储层裂缝的定量预测方法主要有：地质学方法、构造 应力场反演法、有限单元法、分形几何法、灰色评判法、统计法、神经网络法等。 1 3 课题来源、研究内容与思路 1 3 1 课题来源 成都理工大学硕士学位论文 本论文主要依托导师的科研项目鄂尔多斯盆地麻黄山西区块中生界储层裂 缝系统发育特征与油气成藏条件研究。 1 3 2 课题主要内容 针对麻黄山三叠系延长组储层裂缝评价这一研究工作目的，开展研究内容如 下： 1 野外及岩心裂缝观察、描述及统计分析。主要是裂缝参数，即类型、条 数、产状、密度、宽度、长度以及裂缝分期配套情况等。 2 裂缝发育层段的测井特征、识别及参数解释。利用各种测井特征，对裂 缝发育层段及裂缝参数进行解释，编制裂缝发育的综合剖面图，分析纵向上裂缝 发育特征。 3 裂缝的类型划分、期次确定与成因分析。主要是根据岩石声发射资料、 野外、岩心观察裂缝及研究区的构造演化历史解释，综合确定裂缝形成期次。 4 控制裂缝发育的地质因素分析。主要分析岩性、层厚、岩石本身力学性 质、力学结构面、岩石物性、构造应力场强度、断裂带等与岩石破裂的关系。 5 裂缝发育带的预测与评价。利用构造曲率法、构造应力场模拟技术等， 在此基础上，对裂缝分布进行预测评价，提出有利的勘探区域。 图1 1 论文研究思路框架图 6 第1 章引言 1 3 3 研究思路 根据这一研究工作目的，拟定了以下研究工作思路( 图1 1 ) 。 通过应用野外露头、钻井岩心、测井、测试、实验等资料，对麻黄山三叠系 延长组储层中天然裂缝特征、类型及其发育程度进行研究，分析裂缝发育期次、 成因和控制裂缝发育的地质因素，结合研究区的构造形态，预测可能的裂缝发育 带；在此基础上，结合研究区油藏的特征，对裂缝在油气成藏中的作用进行分析， 提出有利的勘探开发区域。 1 4 完成工作量及主要成果 1 4 1 论文完成的工作量 论文完成的工作量见表1 1 。 裹1 1 论文主要工作量统计 项目工作量项目工作量 收集、整理科研报告5 份 收集、分析单井测试等资料2 0 余口 野外剖面调查6 0 0 0 余k 州1 5 天绘制图、表 1 2 张 岩心观察、描述3 0 余口数字化构造图1 张 拍摄露头、岩心照片8 0 0 余张编制统计图、表3 0 张 单井裂缝识别 9 0 余井次编制分布图1 3 张 声发射样品数据分析 1 2 个 编写报告1 份5 万8 千余字 1 4 1 论文主要成果 本论文通过对鄂尔多斯西部野外剖面裂缝的调查及麻黄山延长组岩心裂缝 的观察分析，并进行单井剖面裂缝识别及平面构造裂缝分布评价，主要取得以下 几点结论和认识： 1 通过野外剖面裂缝的调查，认为观察区背斜上发育的纵张裂缝及向斜上 发育扩张裂缝走向与构造轴线平行，在构造变形大的部位，即构造的核部、轴部 等部位，裂缝相对发育。结合岩心观察分析，认为研究区控制裂缝发育的主要因 素是岩性、层厚和构造作用，并且多期构造作用是造成该区裂缝发育程度差异的 主导因素。 2 通过分析岩心观察裂缝与测井电性响应特征之间的关系，在此基础上对 地层裂缝张开度、孔隙度进行计算，建立了裂缝的判别公式并运用刚s 分析对单 7 成都理工大学硕士学位论文 井裂缝的识别，最后综合评价单井裂缝发育情况，认为三叠系延长组长3 段和长 5 段裂缝较为发育，而长6 段相对不太发育，研究区整体上东北面裂缝较为发育。 3 通过声发射实验、野外剖面观察和岩心裂缝观察认为研究区三叠系延长 组至少有3 个构造应力破裂期，分别对应的是早期的燕山构造运动、晚期的燕山 构造运动和早期的喜山构造运动。 4 通过构造变形主曲率法、屈曲薄板法、定向滤波法对研究区三叠系延长 组进行综合评价，认为研究区的北面裂缝相对比较发育；并在前人成藏研究的基 础上，认为研究区圈湾子凸起带北部将是本区的三叠系延长组最为有利的勘探区 域。 8 第2 章研究区地质概况 第2 章研究区地质概况 2 1 研究区地理位置 鄂尔多斯盆地是我国大型沉积盆地之一，总面积2 5 1 0 4 k n l 2 ，是我国的第二 大含油气盆地【3 】。盆地周边断续被山系包围，山脉海拔一般在2 0 0 0 m 左右。东以 吕梁山，南以金华山、峨眉山、五峰山、岐山，西以桌子山、牛首山、罗山，北 以黄河断裂为界，轮廓呈矩形。盆地内部相对较低，一般海拔8 0 0 1 7 0 0 m 。盆 地跨陕、甘、宁、蒙和晋5 省区，是一个古生代地台及台缘坳陷与中新生代台内 坳陷叠合的克拉通盆地。 麻黄山西区块位于鄂尔多斯盆地西缘，地跨宁夏回族自治区盐池县和甘肃省 环县，主体部分位于宁夏盐池县境内。地理坐标为：北纬3 7 0 0 0 0 0 ”3 7 0 2 57 0 0 ”， 东经1 0 6 0 4 77 0 0 ”1 0 7 0 0 07 0 0 ”( 图2 1 ) 。区块东西宽约1 9 3 k m ，南北长约2 4 4 k m ， 面积为4 0 0 多k i n 2 ( 扣除摆宴井油田控制面积) ，区块内分布摆宴井油田和环池 油田，区块周边分布有大水坑油田和红井子油田。 圈2 1 鄂尔多斯麻黄山西区工区位置示意图 9 成都理工大学硕士学位论文 区块南部为黄土高原区，北部( 甜水堡以北) 为沙漠草原覆盖。全区地势由 南向北起伏多变，平均高差5 0 m 左右。海拔一般在1 6 0 0 1 7 0 0 m 左右。 区内气候属半干旱大陆性气候，年平均温度为9 8 ，春季多风，夏季干旱， 秋季多雨，冬季寒冷，冰冻期达4 个月以上。 2 2 工区构造特征 鄂尔多斯盆地地处我国东、西部构造区域的多期、反复交替拉张和挤压作用 相互影响、互为补偿的结合区，为多构造体制、多演化阶段、多沉积体系、多原 形盆地叠加的复合克拉通盆地。其镶边依次为活动的褶皱山系和地堑系所环绕。 而盆地内部则构造简单平缓、沉降稳定、断裂较少、活动较弱、地层整合或假整 合。鄂尔多斯盆地内部一级构造单元被划分为伊盟隆起、渭北隆起、晋西挠褶带、 陕北斜坡、天环坳陷和西缘冲断构造带1 4 2 j ( 图2 1 ) 。 鄂尔多斯盆地的构造运动、变质作用、岩浆活动和沉积充填记录了它的复杂 的演化过程。经历了与周边地体之间的反复拉张、裂解与离散、挤压、聚敛与造 山，伴以交替的走滑变形与变位，包括前寒武纪的阜平、吕梁、晋宁等3 个造山 期和8 次重要的构造运动，显生宙以来的加里东、海西、印支、燕山和喜山等5 大构造旋回和多阶段的拉张扫动及其反转作用，它们各自大体具有相当一致的 构造样式和沉积格架，但又随着时间和地域的不同出现显著的差别，表现出鄂尔 多斯盆地形成与演化的复杂特点。 麻黄山西区块构造上处于鄂尔多斯盆地西缘冲断带南段，向东与天环向斜中 段衔接过渡。西缘冲断带晚古生代为地台边缘拗陷，三叠系、侏罗系分割为不连 续的拗陷，到早白垩世西缘尚有个别地段继续凹陷。燕山运动晚期，该区受到强 烈的挤压与剪切作用，因而在其西部形成了冲断构造带的基本面貌，喜马拉雅运 动期又受到一定程度改造。 麻黄山西区块构造上位于西缘冲断带马家滩段南部( 图2 2 ) ，马家滩摆宴 井断裂自西北向东南方向贯穿区块。受断裂作用影响下的二级断块背斜带对油气 油气运移聚集起主要控制作用，局部构造主要为背斜、断块及鼻状构造。深层构 造幅度小，一般为大型平缓背斜。 华北分公司将麻黄山西区块自西向东进一步划分为范家原断凹带、摆宴井断 凸带、道沟凹陷带和圈湾子凸起带( 图2 3 ) 。根据2 0 0 5 年华北分公司在麻黄山 西区块北部施工的4 3 条二维地震测线的构造解释，麻黄山西区块北部的构造基 本特征如下： 1 、研究区西侧发育大型逆冲推覆构造带，中、东部相对比较平缓和稳定。 西侧及西南部为构造复杂地区，尤其在摆宴井油田东侧以西发育大型逆冲推覆构 l o 第2 章研究区地质概况 造，地层变形、破碎强烈( 图2 3 ) ；东北部( 摆宴井油田东侧以东) 为构造稳定 地区，地层较平缓； 图2 - 2 工区位于马家滩断裂带示意图 ( 据林春明修改，2 0 0 7 ) 摆南心二着善 ；袄毒 7 ；。0 淘一1 起 巍粥孓筠鹅粥二l 。i 嫠 1 颤 弋心。一r ”扩 ，一一 伊夏掣t 回族自区i 一上 怡 ； 卅、弛删川图例 ! z _ t - - 互- - 墨j ；p i 一：韶； 二_ 器： “ 2 3 麻黄山西区块构造示意图 ( 据华北分公司勘探开发研究院，2 0 0 7 ) 2 、研究区西侧大型断层发育而且均为逆断层，既有高角度逆断层，也有低 角度逆断层( 顺层逆冲) ，形成众多逆冲、反冲、对冲、背冲等构造：中、东部 稳定区中小断裂也比较发育，其平面展布主要为近南北向或北西向，在垂向上多 为层内或层间小断层，少数连通三叠系延长组长8 一三叠系延长组顶界面； 3 、研究区西缘发育大型逆冲推覆构造，中、东部发育扭动构造及背斜、断 背斜和低幅度构造等，区内构造圈闭形成与断裂、褶皱和低幅度构造发育密切相 关。 2 3 区域地层特征 根据前人研究成果和钻井揭示，鄂尔多斯盆地自中元古界至第四系沉积岩累 计厚度达5 0 0 0 1 8 0 0 0 m 【2 1 。工区内从中生界上三叠统至第四系自下而上发育地 层有上三叠统延长组( 长8 油层组以上地层) 、中侏罗统直罗组和安定组、下侏 罗统延安组、下白垩统志丹群、新生界古近系和第四系。地层发育较连续齐全， 揭示该套地层井深约3 0 0 0 m 左右( 表2 1 、图2 4 ) 。三叠系上统延长组为本区主 要勘探目的层系之一。 成都理工大学硕士学位论文 地层 油 纵向 厚深 剖面 层 比例 度度地 层 及 含油 性综述 备注 系统组段 段 尺 ml n 潍粉细t p 柯l 籀 ：6 0 0 圈圈啊鞠瞄 深灰、灰色泥岩与浅灰色细砂岩、粉砂岩互层。 p q k 3 l ：4 0 0 0 1 0 】 段 嬲燃 2 7 0 0辫黼地层 剖面 一?j ：延 戮黼 深欲、灰色泥岩、耪砂质泥岩与浅灰灰色粉砂岩、 j = f j m c 2 【乏4 细砂岩不等厚阻层。 井剖 叠 统长 6 5 面资 系 组 第 + ：) 2 8 0 c料建 立 段 艮6 8 l2 9 0 ( )e 上郎为深灰、灰色泥岩、粉砂质栀岩爽灰浚获色细 砂岩：f 部为浅灰色细砂岩夹深获、灰色泥岩f 部 一 砂岩其泊气箍示试油、试采见少疑顾油。 糍缀糍糍燃 长7 2 3 深版、版色泥古、粉砂质泥岩。 搦霾豳童l 【j 三】凰匿銎雹二= 粗砂岩 中砂省 细砂岩 粉砂岩 涎质粉砂嚣 粉砂质泥岩 泥岩 岔油层 图2 4 麻黄山西区块延长组地层综合柱状图( 据华北分公司勘探开发研究院修改) 三叠系上统延长组地层是鄂尔多斯盆地勘探的主要目的层之一，也是盆地中 最早从其中获得油气田的地层，主要为一套由半干旱气候条件下的红、灰绿色广 泛的冲积平原河流相的砂泥岩沉积，过渡为以黑、灰色湖相泥页岩为主的沉积， 中夹油页岩和透镜状细一粉砂岩，顶部为平原河湖相灰、灰绿色和杂色的砂泥岩 沉积。本区延长组埋深2 6 0 0 2 8 0 0 m ，总厚度7 1 5 m ( 大2 井) ，由于本区揭示该 组地层的钻井，南部区块边有m c 2 井及m c 3 井钻入到长8 以上地层，北部区 块宁东2 、3 、4 井钻延长组长7 、宁东5 井钻入到长8 ，依据其岩性、旋回性及 含油性将延长组地层由下到上划分为五段，并进一步细分为1 0 个油层段，长1 0 为第一段；长8 、长9 为第二段；长4 、长5 、长6 和长7 为第三段；长2 、长3 为第四段；长1 为第五段。本区缺失第五段长1 、第四段长2 。各油层段岩性特 征见表2 1 和图2 4 。 2 4 勘探程度 二十世纪五十八十年代，长庆等石油勘探部门曾先后在鄂尔多斯盆地进行 了大规模的石油普查勘探工作。在麻黄山西区块及其周围地区，主要进行了物化 探普查、地震详查以及地质钻探的普、详查工作，先后发现了马家滩、大水坑、 红井子、摆宴井、马坊等一批小型油田。其中，位于麻黄山西区块西北部的摆宴 井油田即是1 9 7 0 年以2 4 道模拟磁带法做地震工作时发现的，它位于鄂尔多斯西 缘断裂带逆一逆掩断层下盘，是我国最早发现的逆掩断层带上的油田( 林春明， 2 0 0 7 ) 。 1 2 第2 章研究区地质概况 裹2 1 麻黄山西区块地层简表 地层井深厚度 岩性简述 系统组段 ( 米)( 米) 第 四3 03 0 黄土层，底部有砂砾石。 系 、 、，p，、 、， v，、一 ， 、v ， 古 近2 5 4 2 2 4 榜红、兰灰色泥岩与棕红色砂质砾岩、中砂岩互层夹石膏层。 系 、v ，v， 、，v 、 ，、一、，_ v 、，v 一、，、一、 白 下 士上音p 淙红、棕紫、棕灰色砂质砾岩，含砾砂岩夹棕红、棕灰 j c 小 垩丹 1 4 3 7 1 1 8 3 色泥岩；中、下部为棕红、棕灰、灰白色细砂岩、粉砂岩、 系统群 中砂告与棕红、棕灰色i 屠萝障朝菹层。 安 棕红、棕褐色、深灰色泥岩与浅灰色细砂岩、粉砂岩不等厚 定1 5 5 21 1 5 中 组互层。 统直 深灰、棕褐、灰色泥岩与浅灰、灰白邑细砂岩、粉砂岩、中 罗2 2 2 26 7 0 侏组砂岩互屠下部为灰白色含砾砂岩。 _ 四 延l 2 2 4 52 3 灰白色细砂岩夹灰黑色炭质泥岩、深灰绿色泥岩。项部煤层 延2 2 2 9 85 3 灰褐、灰绿色粉细砂岩、泥岩、页岩互层，顶部有厚j j i 层。 段 延3 2 3 4 64 8 灰白色细、粉砂眷憔及黑色炭质泥岩。 罗 上部为灰色、灰黑色页岩、炭质页岩，夹灰色、灰白台盼砂 二延 2 4 2 68 0 岩，下部岩性变粗为灰白色细砂卷夹灰色、灰黑色粉砂质 下 延 段 4 + 5 安 泥岩、泥岩及页岩。夹煤层。 统组 延6 2 4 6 2 3 6灰黑灰色口鹳浅灰色细砂岩互层，多 煤层。 系 - 延7 2 5 0 74 5 灰黑包氍猪与浅灰台细耐岩、粉砂岩互层。夹煤层。 段 延8 2 5 3 73 0 灰黑包纪苗好毙尖色细砂岩，夹煤层。 延9 2 5 6 93 2 灰黑灰色泥岩与浅灰色细砂岩不等厚互层，夹煤层。 段 延1 0 2 5 8 01 1 浅她中砂岂蚝舶泥岩，项音西畴疆，砂宅拾油。 四 长3 2 6 5 l7 2 灰白色灰绿色黄绿色申细粒砂岩夹长石砂是刍夹灰黑 段色蓝灰台翰执厕盾勤僦砂岩巨厚燃。 长 深灰色泥岩、砂质泥岩及粉砂质泥岩夹灰色、灰白色细砂岩 2 8 0 81 5 7 = 4 + 5 及糕。 _ - 浅灰色块状纽一中砂岩夹深灰色泥岩、黑色泥页岩。区块西 上 段 长6 2 9