鄂尔多斯盆地延安地区延长组裂缝发育特征及分布预测

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裂缝性油气藏研究一直以来都是勘探开发中的重点和难点,而鄂尔多斯盆地存在大量裂缝性油气藏,其中裂缝的重要性则是不言而喻的。同时鄂尔多斯具有我国特有的陆相页岩气勘探区,其中对烃源岩层中的裂缝研究也是重中之重。现今鄂尔多斯盆地缺乏对构造裂缝系的系统深入研究,文中将以延安地区上三叠统延长组中的构造裂缝为主要研究对象,进行裂缝发育特征以及裂缝分布预测研究工作。  文中通过对地表露头裂缝的观测,得出鄂尔多斯盆地中生代地层中发育有多组区域性裂缝和局部出露的非区域性裂缝组。区域性裂缝组有E-W向、ENE向、WNW向和NE向四组,且均为直立或近直立裂缝组。非区域性裂缝有N-S向、NW向、NNE向和NNW向四组,大多数为直立裂缝,其中NW向裂缝存在低角度产状。裂缝组在地层中出露情况是:三叠纪和侏罗纪地层中均发育有E-W向、N-S向、WNW向、ENE向、NNE向和NE向裂缝。白垩纪地层中主要发育NE向、ENE向、NW向和NNW向裂缝组,而NW向低角度裂缝只发育于白垩纪地层。同时盆内裂缝组中E-W向和N-S向、ENE向和NNW向、WNW向和NNE向的裂缝组两两构成区域上的正交裂缝系统。  在形成时间上,通过裂缝的几何形态、裂缝之间的切割关系、在地层中的出露情况,正交裂缝系的配套情况,文中得出区域性裂缝中E-W向裂缝组形成最早,期次是WNW向裂缝组,ENE向和NE向区域裂缝形成时间最晚。非区域性裂缝在形成时间上N-S向最早,期次是NNE向,NW向和NNW向为最晚。三套正交裂缝系中E-W向和N-S向的正交裂缝系形成最早,其中区域性的E-W向裂缝早于N-S向;WNW向和NNE向正交裂缝系形成稍晚,其中区域性WNW向裂缝早于NNE向;ENE向和NNW向正交裂缝系形成时间则相对最晚,其中区域性裂缝ENE向早于NNW向。  对于裂缝组的发育强度,以及裂缝间距与力学层厚之间的关系,文中主要以E-W向、N-S向和ENE向三组裂缝的间距和力学层厚实测数据进行统计分析。根据裂缝密度和裂缝间距比值分析,三组裂缝中E-W向和ENE向两组区域性裂缝发育强度(即裂缝密度)大于N-S向裂缝。在裂缝间距和标准偏差分析中,在区域上E-W向和ENE向裂缝是比较规律的分布状态,而N-S向非区域性裂缝组分布均匀性相对较差。裂缝间距与力学层厚之间没有很好的线性关系。裂缝组的发育强度与力学层厚之间有个反比关系,层厚越大裂缝密度越小。  根据岩心裂缝中次生充填矿物的研究,并且结合研究区储层中砂岩胶结物的分析,发现裂缝中和储层砂岩中的碳酸盐胶结物主要是油气成藏(即埋藏热演化)阶段的产物。同时根据流体包裹体的均一温度分析,指出地下大量的热液活动主要发生在100-140Ma之间(即早白垩世)。但根据地表观察,有方解石充填的裂缝组主要是E-W向和N-S向,因此可以判断这两组裂缝应早于充填矿物的形成时间,即在早白垩世之前形成,这与露头上裂缝组的分期是一致的。  通过古应力场反演,获得鄂尔多斯盆地中生代地层中的裂缝主要形成于两期构造事件。第一期是晚侏罗世盆地受到以E-W向挤压为主构造应力场,同时还存在WNW-ESE向的局部挤压应力场,即晚侏罗世鄂尔多斯盆地遭受到多向的挤压作用。第二期是晚白垩-新生代以NE-SW向挤压为主的构造应力场。第一期构造事件中,在E-W向的挤压应力场中形成的是E-W向区域裂缝和N-S向非系统裂缝。在WNW-ESE向挤压应力场中形成的是WNW向区域裂缝和NNE向非系统裂缝。第二期构造事件中,在NE-SW向挤压应力场中形成的是ENE向和NNE向共轭剪裂缝,同时有NE向区域裂缝和NW向低角度裂缝的形成。  在裂缝预测方面,文中通过地质方法(露头、岩心和镜下裂缝分析)、成像测井技术,以及结合研究区构造演化和基地断层的综合分析,得出区内存在E-W向、ENE-WSW向、WNW-ESE向和NE-SW向四组区域性裂缝,以及多组非系统性裂缝,同时推测有NE-ENE向裂缝群的存在,并给出延长组在两期构造事件中形成的裂缝网格系统平面分布图。由裂缝参数分析,可知区域性裂缝不论发育强度,还是区域上分布均匀程度都要好于非系统性裂缝。力学模型中应力和应变分布状态与盆地实际构造变形情况相一致。经裂缝开启性分析,长7目标层中的近E-W向和ENE-WSW向裂缝组,在后期的人工压裂中更易开启形成裂缝网格,而NNE-SSW向裂缝组开启性则相对性较差。
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