川东北陆相储层裂缝特征差异性及对产能的影响

黎静容，朱 桦，冯晓明，程洪亮，颜 晓

(1.中国石化西南油气分公司勘探开发研究院，成都 610041;

2.中国石化西南石油工程有限公司地质录井分公司，四川绵阳 621000)

川东北陆相储层裂缝特征差异性及对产能的影响

黎静容1，朱 桦2，冯晓明1，程洪亮1，颜 晓1

(1.中国石化西南油气分公司勘探开发研究院，成都 610041;

2.中国石化西南石油工程有限公司地质录井分公司，四川绵阳 621000)

川东北地区陆相储层均为致密性储层，但不同区块、层位裂缝发育的特征及对产能的影响具有差异性。选取元坝东、元坝西、马路背3个区块，综合岩心、薄片、测井、试气及试采等资料，对各区块储层裂缝发育特征、裂缝对产能的影响进行对比研究。结果表明:元坝东、元坝西部主要发育剪切缝，均以低角度裂缝为主，宏观及微观裂缝密度均较低，其中元坝东部裂缝有效性较高，元坝西区块裂缝有效性较低。马路背地区发育剪切缝、张性缝2种力学成因的裂缝，以高角度缝为主，宏观及微观裂缝密度均较高，裂缝有效性较高。宏观裂缝的倾角、有效性、密度综合影响着气井的初期产能，集中发育的网状微观裂缝或微观裂缝溶蚀作用可改善储层基质，是气井稳产的关键。

宏观裂缝;微观裂缝;产能;马路背地区;元坝西部;元坝东部;川东北地区

研究区位于四川盆地东北部，构造上属于川中平缓构造带的一部分，北临米仓山—大巴山前缘冲断带、东接川东高陡构造带、西接龙门山前陆盆地(图1)。近几年来，在川东北陆相勘探开发过程中，马路背地区须二气藏、元坝西部须三气藏、元坝东部须四气藏均获得工业气流，但产能差异较大。前期研究认为3个区块储层均为致密性储层，其产能的高低受裂缝的影响［1－5］。但整个区块面积大，各区块构造、断裂特征具有差异性，导致裂缝发育类型、规模、特征等均具有差异性，对产能的贡献也不同。本文综合运用岩心、测井、薄片、试气及野外裂缝调查等资料，对马路背地区、元坝西部、元坝东部裂缝的发育特征进行了研究，并横向进行了对比;结合各区块产能特征分析了裂缝对产能的影响。

1 地质概况

元坝区块与通南巴区块毗邻，其中马路背地区位于通南巴构造带北部，为一走向由南向北呈NE向至NNE向的大型背斜;元坝东部位于通江凹陷带;元坝西部位于九龙山背斜构造带及苍溪—巴中低缓构造带［6－10］。元坝西部须三气藏岩性为砾岩、砂质砾岩夹中粗粒钙屑砂岩，平均孔隙度2.6%，平均渗透率0.015 5×10－3μm2。元坝东部须四气藏岩性主要为岩屑砂岩、长石岩屑砂岩，局部岩屑石英砂岩，平均孔隙度2.56%，平均渗透率0.018 4×10－3μm2。马路背地区须二气藏岩性以岩屑砂岩、岩屑石英砂岩、长石岩屑砂岩、石英砂岩为主，平均孔隙度2.44%，平均渗透率0.025×10－3μm2。3个区块储层均为典型的低孔低渗透致密储层。

图1 川东北地区构造分区及研究区位置Fig.1 Tectonic units in the northwestern Sichuan Basin and location of study area

2 裂缝成因类型差异性

川东北地区发育2种地质成因的构造裂缝，一种为构造挤压作用下形成的剪切缝，一种为地层褶皱变形派生的拉张作用下形成的张性缝［11－12］。其中，主要以剪切缝为主。元坝东部剪切缝表现为高、低角度2种类型剪切裂缝。其中高角度剪切裂缝产状稳定、延伸长、缝面平直光滑，大部分未充填，少部分见方解石半充填、全充填(图2a)。低角度剪切裂缝倾角一般为0°～15°，裂缝产状与层理面近一致，但不完全平行，有10°左右的交角;裂缝面不平直，通常呈马蹄形(图2b)。此类低角度剪切裂缝是构造挤压作用下断层的逆冲推覆作用造成的近水平剪切作用下形成。元坝西部剪切缝尺度较小，发育条数多，但方向各异，开度较小(图2c)。马路背地区剪切缝切穿深度大、缝面光滑、缝面常见擦痕及阶步等特征(图2d)。

张性缝仅在马路背地区发育，张性缝往往角度高(大于85°)，将岩心竖直劈开，延伸规模2 m以上。裂缝面容易发生弯曲或呈锯齿状延展，缝面粗糙不平，缝面上的小阶梯为裂缝面锯齿状延伸的特征(图2e，f)。结合区域构造分析，此类裂缝是由于构造挤压作用下地层发生褶皱、岩层弯曲变形派生的拉张作用形成，为垂直于裂缝面和扩展方向的张应力形成的。

3 裂缝参数差异性

3.1 裂缝倾角

元坝东部主要发育水平及低角度裂缝，占80%，高角度及垂直缝仅占20%。元坝西部以水平缝和低角度缝为主，分别占63.3%和25.4%。马路背以垂直及高角度裂缝为主，垂直缝占45%，高角度裂缝占38%，水平缝多为成岩缝，仅占17%(图3)。

图2 川东北陆相储层岩心裂缝分布Fig.2 Fractures in cores，northeastern Sichuan continental basin

图3 川东北陆相储层裂缝倾角分布Fig.3 Fracture angle distribution，northeastern Sichuan continental basin

3.2 裂缝走向

成像测井资料统计结果显示，元坝东部主要发育北西西、北东东向2组裂缝，元坝西部主要发育北东向、北西向2组裂缝，马路背地区主要发育北北西、北东东向2组裂缝(图4)。

3.3 裂缝有效性

元坝东部裂缝的有效性较高，半充填及未充填缝占83%。元坝西部裂缝有效性最低，未充填及半充填缝占57%，全充填缝占43%。马路背地区裂缝的有效性较高，半充填及未充填缝占82%，其中垂直缝的有效性更高，均为半充填及未充填缝(图5)。

3.4 裂缝发育密度

3.4.1 宏观裂缝

宏观裂缝的密度统计是基于岩心观察的统计结果，对3个区块取心井裂缝统计结果显示，各区块宏观裂缝发育密度有差异性，马路背地区裂缝线密度最高，其次为元坝东，元坝西部裂缝线密度最低。元坝东部单井裂缝线密度0.93～14.4条/m，平均值为4.45条/m;元坝西部单井裂缝线密度0.8～2.4条/m，平均值为1.56条/m;马路背地区单井裂缝线密度5～36.6条/m，平均值为17.3条/m (表1)。

图4 川东北陆相储层裂缝走向玫瑰花图Fig.4 Rose diagram of fracture strike，northeastern Sichuan continental basin

图5 川东北陆相储层裂缝有效性分布Fig.5 Fracture effectiveness distribution，northeastern Sichuan continental basin

3.4.2 微观裂缝

微观裂缝张开度通常小于50 μm，主要在20 μm以内，其必须借助于显微镜来观察和描述，不如宏观裂缝般可以在岩心上直接观察和描述［13－15］。微观裂缝可以分为粒内缝、粒缘缝和穿粒缝3种类型。其中粒内缝主要表现为石英的裂纹缝;粒缘缝主要分布在颗粒的边缘，通常称为粒间缝或贴粒缝(图6a);穿粒缝即为通常所称的微观裂缝，和前两者微观裂缝相比，其规模相对较大，延伸较长，不受颗粒的限制(图6b)。

表1 川东北陆相储层宏观裂缝发育密度Table 1 Macro fracture density，northeastern Sichuan continental basin

图6 川东北马路背地区储层微裂缝Fig.6 Micro fractures in Malubei block，northeastern Sichuan continental basin

上述3类微观裂缝在不同区块的发育程度不一样，元坝东、西部主要发育穿粒缝，未见粒内及粒缘缝发育;马路背地区粒内缝、粒缘缝及穿粒缝均较发育，形成网状微裂缝系统。

3个区块薄片的观察结果显示，马路背地区微观裂缝密度较高，其次为元坝东部，元坝西部微观裂缝密度最低。元坝东部仅14%的薄片观测到微观裂缝的发育，计算微观裂缝的面密度平均值为0.16 mm/mm2;元坝西部仅4%的薄片观测到微观裂缝发育，计算微观裂缝的面密度平均值仅0.09 mm/mm2;马路背地区39%的薄片均观测到微观裂缝发育，计算微观裂缝的面密度平均值高达0.63 mm/mm2。

4 裂缝对产能的影响

4.1 宏观裂缝

宏观裂缝发育的储层，测试时流体首先从岩石基质以线性流的形式流向裂缝，然后通过裂缝流向井底［16－18］。对于致密储层来说，裂缝的渗流能力远远高于基质，所以宏观裂缝发育决定了气井初期的产能［19－22］。针对裂缝 5个参数(成因类型、倾角、走向、有效性、密度)差异性与区内气井初期产能进行对比分析，认为宏观裂缝的倾角、有效性、密度综合影响着气井的初期产能。

区内高角度及垂直缝多为构造缝，规模较大，纵向上对储层的改造能力强，对气井产能贡献大。如元坝东部YL28井、元坝西部YL7井、马路背地区M103井等井均位于断裂附近，高角度裂缝密集发育，产能也高。水平及低角度裂缝往往多为成岩缝，规模小，有效性较差，对气井产能贡献小。如元坝东部YL172井，低角度缝密集发育，裂缝线密度高达14.6条/m，但气井测试产能低，仅2.20×104m3/d。

3个区块整体对比结果显示(图7)，马路背地区高角度及垂直缝占82%，有效性较高，裂缝线密度高，气井平均产能也最高;元坝西部高角度及垂直缝仅占11.2%，有效性低，裂缝线密度最低，气井平均产能最低;元坝东部高角度及垂直缝占20%，但裂缝有效性较高，且裂缝线密度相对较元坝西部高，气井平均产能也较元坝西部高。

图7 川东北陆相储层裂缝参数与产能分布Fig.7 Macro fracture parameters and gas well productivity，northeastern Sichuan continental basin

4.2 微观裂缝

对于致密储层，微观裂缝除了与宏观裂缝一样可以改善储层的渗流能力，还能改善储层的储集能力，使气井在后期生产过程中能较好地稳产［23－26］。研究区微观裂缝主要通过2种方式改善储层的储集能力，从而进一步影响着气井的稳产。

(1)储层粒缘及粒内缝十分发育，由于其尺度跟储层基质孔径相当，可以划分到基质孔隙系统中，改善了储层的储集能力。如马路背地区，M101、M103井产层段为石英砂岩，由于石英含量高、且无泥质杂基，在强烈地挤压作用下石英颗粒挤压和破碎形成大量石英本身的裂纹缝(粒内缝)、粒缘缝;粒内、粒缘、穿粒缝等组成的网状裂缝系统，大大改善了储层致密的基质，增加了储层的孔隙度。微观裂缝系统与宏观缝组成良好的基质—网状裂缝系统，确保了这2口井在高产的同时能稳产(M101井投产5年来生产稳定，日产气9.33×104m3，累产气2.6×108m3;M103井投产4年来生产稳定，日产气4.4×104m3，累产气1.4×108m3)。

(2)微观裂缝作为酸性流体的通道，对储层进行了有效的溶蚀，增大了储层的储集空间［27］。如元坝西部须三气藏，气藏属于先致密后成藏的类型，溶蚀作用的发生往往依赖于微观裂缝对酸性流体的疏导。酸性流体顺裂缝流动对裂缝附近的储层优先溶蚀，生成次生高岭石的同时，产生残余的溶蚀孔隙。薄片资料显示，靠近微观裂缝附近次生高岭石、残余粒间溶蚀孔较多，而远离微观裂缝次生高岭石及残余粒间溶蚀孔隙逐渐减少，可见微观裂缝系统越发育，溶蚀作用发生的范围越广，产生的残余粒间孔隙越多，储层储集性能的改善也就越大，更有利于气井的稳产。例如YL7、YL12井产层微观裂缝系统较发育，薄片观察显示次生高岭石及残余溶蚀孔隙发育，这2口井后期试采产能稳定，效果好(YL12井日产气8×104m3，累产6 350×104m3;YL7井日产气4×104m3，累产6 000×104m3)。

5 结论

(1)川东北地区主要发育剪切缝、张性缝2种力学成因的裂缝。其中元坝东部主要发育剪切缝，有效性较高，但宏观及微观裂缝密度均较低;元坝西部主要发育剪切缝，以水平及低角度缝为主，有效性差，宏观及微观裂缝密度低;马路背地区发育张、剪2种成因的裂缝，以高角度及垂直缝为主，有效性高，宏观及微观裂缝密度高。

(2)宏观裂缝的倾角、有效性、密度综合影响着气井的初期产能。裂缝倾角高、有效性好、密度高的气井往往能获得较高的初期产能。马路背地区裂缝倾角高、有效性较高且线密度高，气井平均产能也最高;元坝西部裂缝倾角低、有效性低、线密度最低，气井平均产能最低。

(3)网状微观裂缝的发育是气井稳产的关键。马路背地区储层微观裂缝，特别是粒缘及粒内缝增强了储层的储集性能，保证了后期气井的稳产。元坝西部须三气藏微观裂缝作为酸性流体的通道，控制了溶蚀作用的发生，改善了储层的储集性能，保证了气井生产的稳定。

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(编辑 黄 娟)

Differences of fracture characteristics and the influence on productivity in the northeastern Sichuan continental basin

Li Jingrong1，Zhu Hua2，Fen Xiaoming1，Cheng Hongliang1，Yan Xiao1
(1.Exploration and Production Research Institute of SINOPEC Southwest Petroleum Company，Chengdu，Sichuan 610041，China; 2.Geological Logging Branch of SINOPEC Southwest Petroleum Engineering Limited Company，Mianyang，Sichuan 621000，China)

Reservoirs in the northeastern Sichuan continental basin are all tight reservoirs.However，fracture characteristics and their influence on productivity are different among various areas and formations.Comparisons were made based on core，thin section，logging，gas testing and producing data collected from the eastern Yuanba，western Yuanba and Malubei blocks.The eastern and western Yuanba blocks mainly developed shearing fractures with low angle and low density.Fractures in the eastern Yuanba block are more effective than those in the western Yuanba block.The Malubei block developed both shearing and extensive fractures of mechanical geneses，with high angle，density and permeability.The angle，effectiveness and density of macro fractures controlled the productivity of gas wells.A dense micro fracture network or micro fracture dissolution improves the reservoir matrix and determined if a gas well had a stable production.

macro fracture;micro fracture;productivity;Malubei block;western Yuanba block;eastern Yuanba block;northeastern Sichuan Basin

TE12<2.2 class="emphasis_bold">2.2 文献标识码:A2.2

A

1001－6112(2016)06－0742－06

10.11781/sysydz201606742

2016－04－14;

2016－08－25。

黎静容(1985—)，女，硕士，工程师，从事气藏地质研究工作。E-mail:rainljr@126.com。

中国石油化工股份有限公司天然气开发先导项目(13KF－12)资助。