川东北元坝地区上三叠统须家河组天然裂缝发育特征与主控因素

doi:10.13745/j.esf.sf.2024.6.12

摘要/Abstract

摘要：

川东北元坝地区上三叠统须家河组致密砂岩储层物性较差,天然裂缝的发育改善了储层物性。天然裂缝是主要的储集空间和渗流通道,对天然气的运移、成藏和高产有着重要的影响。本文根据地表露头、岩心、薄片和成像测井等资料,对元坝地区须家河组天然裂缝成因类型及发育特征进行研究,并分析控制天然裂缝发育的主控因素。结果表明,研究区主要发育构造成因的低角度和高角度剪切裂缝,主要方位为NW-SE(300°±10°)和NEE-SWW(70°±5°)向,有效性好;裂缝充填程度较低,有效性好。构造部位、岩性和岩层厚度为影响裂缝发育的主要因素。鼻状构造部位及断层上升盘距离断层面400 m以内、垂直断距在60~120 m之间、北西向断层延伸线拐点附近为裂缝发育的有利部位,有利于天然气高产;中-细粒石英砂岩和细粒长石岩屑砂岩中裂缝最为发育;高能量环境规模砂体(高石英含量,低泥质含量)更有利于裂缝发育;裂缝发育程度与岩层厚度呈明显的负相关关系,当岩层厚度小于1 m时,裂缝密度大,发育程度高。

关键词: 致密储层, 天然裂缝, 发育特征, 主控因素, 须家河组, 川东北

Abstract:

The Upper Triassic Xujiahe Formation in Yuanba area, northeastern Sichuan Basin is a typical tight reservoir with poor physical properties, whilst the development of natural fractures improves the reservoir properties. Natural fractures provide the main reservoir spaces and seepage channels thus have an important impact on the natural gas migration, accumulation and high yield. Based on outcrop, core, thin section and image log data, this paper investigates the genetic origin of natural fractures and analyzes the characteristics and main controlling factors of natural fracture development in the study area. Natural fractures are mainly low- and high-angle shear fractures of tectonic origin and oriented NW-SE (300°±10°) and NEE-SWW (70°±5°), with low fracture filling. Fracture development is mainly influenced by structural location, lithology and rock thickness. The favorable sites condusive to high natural gas production have the nose-like structure, within 400 m from the upthrown side of the fault, with vertical fault length between 60-120 m, in the vicinity of the inflection point of the NW fault extension line. Fractures are most developed in medium-fine quartz sandstone and fine-grained feldspar lithic sandstone, with the high-energy, large-scale sand body (high content of quartz and low content of shale) more conducive to fracture development. There is a significant negative correlation between the degree of fracture development and the thickness of the rock layer, where high fracture density and high fracture development are achieved when the rock layer is less than 1 m thick.

Key words: tight reservoir, natural fractures, development characteristics, main controlling factors, Xujiahe Formation, northeastern Sichuan Basin

中图分类号:

P618.130.2

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图/表 17

图1 川东北元坝地区构造位置(a)与局部构造图(b)

Fig.1 Structural location (a) and regional structural map (b) of Yuanba area, northeastern Sichuan

图2 地表露头中的须家河组裂缝照片 a—平面剪切裂缝,须家河组,旺苍立溪岩剖面;b—平面剪切裂缝,须家河组,旺苍后坝剖面;c—剖面剪切裂缝,须家河组,通江城口固军坝剖面;d—区域性直立剪切裂缝,须家河组,南江厚坝剖面。虚线代表裂缝,实线代表岩层。

Fig.2 Fractures (dotted lines) in the outcrops

图3 须家河组岩心中的裂缝照片 a—高角度剪切裂缝,元陆6井,4 458.7~4 459 m;b—低角度剪切裂缝,元陆7井,3 517.44~3 517.87 m;c—低角度张性裂缝,元陆2井,4 914.80~4 914.98 m;d—成岩裂缝,元坝16井,4 636.8~4 637.06 m。

Fig.3 Fractures in cores

图4 须家河组薄片、成像测井裂缝照片 a—铸体薄片,元陆6井,4 473.84 m;b—扫描电镜,元坝204井,4 552.00 m;c—成像测井,元坝204井,4 560.50~4 563.50 m。

Fig.4 Thin sections and image logs showing fracture characteristics

图5 须家河组裂缝长度频率图

Fig.5 Bar graph showing the distribution of fracture length

图6 须家河组裂缝宽度频率图

Fig.6 Distribution of fracture width

图7 须家河组裂缝密度频率图

Fig.7 Distribution of fracture density

图8 须家河组裂缝充填程度频率图

Fig.8 Distribution of fracture filling level

图9 须家河组不同类型裂缝充填程度频率图

Fig.9 Filling level distriubtions for different fracture types

图10 须家河组裂缝走向玫瑰花图

Fig.10 Rose diagram showing fracture strikes

图11 元坝地区气井产量与距断层距离交会图

Fig.11 Relationship between gas well production and the distance from fault, Yuanba area

表1 断裂要素与试气效果对比表

Table 1 Comparison of fracture conditions and gas test results between wells

井号	层位	试气产量/ (10⁴m³·d^-1)		垂直断距/ m	延伸长度/ km	部位	断层延伸方位
Y1	须四段	14.200 5	6	70	2.6	临近断层拐点	北西
Y1	珍珠冲	30.056 9	6	70	2.6	临近断层拐点	北西
Y3	须四段	22.83	16	61	6.85	断层拐点	北西
Y3	珍珠冲	18.1	16	61	6.85	断层拐点	北西
Y4	须四段	2.28	23	80	5.863	断层直线段	北西-南北
Y4	珍珠冲	0.51	23	80	5.863	断层拐点	北西-南北
Y5	须四段	2.57	13	118	16.34	断层直线段	北西
Y6	须四段	0.003				断层直线段
Y7	珍珠冲	150.39				断层拐点
Y8	须二段	2.13	8	292	12.2	断层直线段	北西西-近南北
Y2	须二段	0.050 2	3	151	7.05	断层直线段	北东

图12 不同岩性裂缝发育程度分布频率图

Fig.12 Fracture density under different lithologies

图13 不同粒度碎屑岩裂缝发育程度分布频率图

Fig.13 Fracture density of clastic rocks with different particle sizes

图14 不同矿物组分含量(a)和不同岩石类型(b)情况下的岩石裂缝发育程度分布频率图

Fig.14 Fracture development levels under different mineral compositions (a) and lighologies (b)

图15 南江剖面须家河组中层厚对裂缝发育的影响

Fig.15 Influence of rock layer thickness on fracture development in the Xujiahe Formation in Nanjiang outcrop

图16 裂缝密度与砂岩厚度发育关系图

Fig.16 Relationship between fracture density and sandstone thickness

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