地下构造裂缝分布规律及其预测

天然裂缝形态分类
开启裂缝
开启裂缝指不具有成岩物质填充的裂缝 . 其识别标志是沿裂缝存在氧化染色或李泽冈环带 . 在薄片 原始有效应力沿破裂面法线 和扫描电镜照片中， 开启裂缝很少变形 . 开启裂缝的渗透率与原始裂缝宽度、 的分量、 破裂面的粗糙度及接触面积有关， 是岩石基质粒度分布的函数 . 2.2 变形裂缝 变形裂缝是原始裂缝滑动形成的裂缝， 或被断层泥充填， 或有镜面擦痕 . 被断层泥充填的裂缝是由研 磨和滑移运动造成的， 裂缝两壁之间通常被细粒磨蚀物充填 . 充填物降低了横向渗透率， 且由于断层泥有 较高含水饱和度， 纵向渗透率也降低 . 在岩心和露头上， 被断层泥充填的裂缝通常易于观察， 这是因为断 层泥物质通常比岩石更抗风化， 如在砂岩中出现浅色凸起的线状特征 . 被断层泥充填的裂缝主要发育于 孔隙性砂岩中， 但在页岩和石灰岩中也有出现 . 擦痕面是沿破裂面或断层面摩擦滑动形成的磨光面或条 或者是由于颗粒熔融产生的玻璃质形成的， 擦 纹面 . 擦痕面或者是由于围岩的碎裂作用或粉末化形成的， 痕面降低了横向渗透率 . 事实上， 变形裂缝常常是既有断层泥， 又有擦痕面 . 2.3 被矿物充填的裂缝 被矿物充填的裂缝指那些被次生或成岩矿物充填或 “堵塞” 的裂缝 . 这些次生胶结物经常是石英或碳 酸盐矿物， 或二者兼而有之 . 充填矿物对流体运移起阻碍作用 . 有时一个裂缝经历过多期多次充填， 如美 国 Tuscarora 砂岩中变形裂缝的充填可划出 4 个充填期 . 2.4 孔洞裂缝 孔洞裂缝指裂缝周围基质溶蚀造成的孔洞 . 它主要发育于碳酸盐岩中的不整合和喀斯特地层中 .
［3］ 的、 挤压的） （5） ； 与层面滑动相伴生的裂缝 .
3.2
裂缝在断裂带及其附近的分布 断裂带中以伴生缝为主， 断层附近则是诱导缝的发育部位 .
3 . 2 . l 断裂带中裂缝分布 ［3］ 许多学者研究证实构造缝和断裂之间不是质的区别， 而是量的区别 . 断裂的形成与构造缝的形成 具有相似的过程， 断裂与裂缝仅仅是规模大小存在差别 . 在断裂带中构造缝的分布： （l）分布方向与断层 分布方向一致； （2）在断层带中央部位构造缝的密度最大， 裂缝带的宽度一般不超过 40 m. 3 . 2 . 2 断裂活动诱导构造缝的分布 这种裂缝在构造地质学中称为断层的低序次构造 . 它的分布是由断层活动引起的次级构造应力场与 岩石力学性质所决定的 . 总的分布规律是： （l ） 与主干构造以一定交角分布， 这个交角取决于岩石力学性
常于个别地层范围内消失 . 构造缝是一种透入性裂缝， 其特征是： （ 1） 分布广泛， 延伸稳定； （ 2） 分支少， 长 度大； （3） 张裂缝往往粗糙、 弯曲， 剪裂缝平整光滑； （4） 构造裂缝常见有擦痕； （5） 构造裂缝发育于不同岩性 的岩石中， 而岩性缝只于细粒岩层中发育 .
收稿日期： 审稿人： 付 广 2000 - 01 - 15； 作者简介： 孙焕泉 （1965 - ） ， 男， 高级工程师， 主要从事油气田勘探方面的研究 .
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预测实例
大芦湖地区位于渤海湾盆地济阳坳陷博兴洼陷北部， 是正理庄—樊家鼻状构造的一部分， 起伏较小，
属低渗 研究区北、 南、 东三面被同沉积断层所包围 . 主要储油气层为下第三系沙河街组中部 4 ~ 7 砂层组， 透储层， 因此， 裂缝是储层物性的重要影响因素 . 本区构造经历了早第三纪断陷—坳陷过程， 晚第三纪披 覆沉降过程 . 主要经历了东营沉积末 NW— SE 向挤压—剪切、 晚第三纪末 EW 向挤压两期构造变形作用 . 通过对岩心观测及古地磁定向， 发 现大芦湖油田沙三段地层裂缝与盆 地南缘下第三系五图组地层裂缝十 分 相 似， 都 发 育 4 组 裂 缝： NNW （ NlO W ） ； 近 EW， （ ） ； NE N45 NW （N45 W） ， 近 向 微 裂 缝 在 . NW SN 镜下也有发现 . 分别采用有限单元 构造应力场与普通光弹方法对本区 构造 裂 缝 预 测 . 预 测 结 果 见 图 l . 沿南缘断层为裂缝发育带， 裂缝走 向与断层小角度相交 . 东北部、 东 南部以 NW 向张、 张剪裂缝为主； 其 余地区以 NE 向压剪裂缝、 NW 向张 剪裂缝为主， 这些地方裂缝密度较 断层带明显低 . 在现今应力场条件 下， 通 过 裂 缝 活 动 性 分 析， 认为
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构造应力场分析与裂缝预测
［4］ 构造应力场分析有正演与反演两种方法 ， 可以用有限单元数值法和光弹摸拟法完成 . 通过反演 !l ， 确定裂缝的类型与方向； 计算应变能， 推断裂缝的密度 . !2 ， !3 的大小与方向，
（l） 确定边界条件 . 包括： 岩石力学参数 （弹性模量， 杨氏模量等） 、 边界几何形态、 岩层纵向结构 . （2） 边界载荷的反演 . 包括： 以区内构造形迹及其组合特征， 反推构造变形应力场； 例如， !定性反演， 主体构造为北北东雁列式背斜， 那么外力应为反时针直扭； 对研究区内岩石裂缝定量实 " 定量外力反演， 验测试， 获得定量控制点， 然后在边界加力， 使之达到破裂强度值， 得到研究区内应力状态， 可以 “定量” 评 价裂缝分布、 密度 .
大 庆 石 油 学 院 学 报 JOURNAL OF DAOING PETROLEUM INSTITUTE
第 24 卷 VOI. 24
第3期 NO. 3
2000 年 9 月 Sept. 2000
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地下构造裂缝分布规律及其预测
孙焕泉1 ，王加滢2
（ 1. 胜利石油管理局 地质科学研究院， 山东 东营 摘 黑龙江 大庆 257015； 2. 大庆油田有限责任公司 开发处， 163453 ）
构造缝与岩性缝的 要： 裂缝种类繁多， 成因复杂， 给预测带来了较大的困难 . 阐述了地下天然裂缝与人工裂缝、
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2.1
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引言
裂缝是岩石地层中十分普遍的构造， 它对地下岩层中流体的运移与储集起着十分重要的作用 . 然而，
在裂缝的研究中始终存在着一些难以解决的问题， 如关于裂缝的宽度、 密度， 更为突出的是组系分布问
［1］ 题 并给出了预测方法 . . 文中介绍了构造裂缝的分布规律，
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!"!
地下构造裂缝鉴别
天然裂缝与人工裂缝的鉴别 通过间接或某些直接手段取得的裂缝分布情况往往包含有人工裂缝， 故在进行天然裂缝分析之前应
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第3期
孙焕泉等： 地下构造裂缝分布规律及其预测
! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! 质、 断层位移规模； （2） 在断层附近出现， 距离断层越近， 密度越大 .
图l 应力场裂缝预测结果
近 EW 向裂缝应有活动趋势 . 注水开发时 EW 向水进最快， 说明预测裂缝确实存在 . NW， NE，
参考文献：
［l］ 迈杰鲍尔 . 裂缝性油气田开发特性 ［M］ . 黄 希译 . 北京： 石油工业出版社， l986 . ［2］ 纳尔逊 . 天然裂缝性储集层地质分析 ［M］ 石油工业出版社， . 柳广第译 . 北京： l99l . ［3］ 斯麦霍夫 E M. 裂缝性油气储集层勘探的基本理论与方法 ［M］ 石油工业出版社， . 陆定宝等译 . 北京： l958 . ［4］ 陈子光 . 岩石学 . 构造应力场 ［M］ 地质出版社， . 北京： l986 .
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（3） ： Distribution law of underground structural fissures and their forecasting/2000， 24 83 ~ 85 SUN Huan-guan1 ，WANG Jia-ying2 （ 1 . Geological Scientific Research Institute of Shengli Petroleum Administration Bureau ， Dongying ， Shangdong 257015，China ；2 . Dept of Deuelopment ，Daging Oil Field Corp . Ltd ，Daging ，Heilongjiang 163453，China ） Abstract：There are many types of fissures and their causes are complicated，it is diffcult to forecast fissure . This paper expounds the difference between fissures and fissure fractured，structural and Lithological fissure，divides structured fissures into associated fissures and induced fissures，intruduces their distribution laws . The former is controlled by regional stress field，the latter is controlled by areal stress field，this paper puts forward the method forecastion fissures by structural stress field of limited unit and common photoelastic method，forecasts the structural fissures in Daluhu region，the result tallies with the actural effect of waterflooding . Key words：structural fissure；fissure shape；fissure type；fissure forecasting