柴窝堡背斜储层构造裂缝发育特征及控制因素

柴窝堡背斜位于柴窝堡凹陷中西部，背斜北翼陡 南翼缓，其南、北边界为断层控制，西部边界为剥蚀和 断层遮挡。
自中、新生代以来，柴窝堡凹陷经历了３期较强烈 的构造运动。三叠纪末期的印支运动形成了北东向的 冲断褶皱构造，在三葛庄次凸褶皱抬升的过程中，柴窝 堡背斜形成雏形。此时地层受水平方向的挤压，但未 发生强烈的弯曲，在褶皱形成之前形成了少量平面 “Ｘ”型剪裂缝。在侏罗一白垩纪的燕山运动期间，博 格达的隆升与北天山的向北挤压作用共同将柴窝堡凹 陷抬起，柴窝堡背斜转入强烈褶皱期，并产生北倾背冲 逆断层。燕山期是柴窝堡背斜的主要形成期，这期间由 于应力持续作用，岩层发生强烈的弯曲，并产生大量的 高角度剪切裂缝，在剖面上表现为共轭剪裂缝以及纵张 性裂缝，其走向与构造长轴方向（近东西向）一致。另外 在褶皱过程中，由于层间滑动，形成顺层裂缝及与层面 斜交的剪裂缝（图３）。在喜山期，随着变形程度的加强， 高角度的张性裂缝较为发育，一些早期形成的裂缝被叠 加改造，裂缝充填物有明显的充填期次特征。 ２．３断 层
表明，上二叠统红雁池组（Ｐ：ｈ）裂缝发育程度较差，仅
柴参１井局部井段裂缝发育，裂缝发育密度相对较小 （表１）。柴参１井和达１井２口井中红雁池组裂缝岩 心段总长为３２．５７ｍ，裂缝总条数为６９条，平均裂缝
Ｔａｂｌｅ １
表１ 柴窝堡背斜岩心裂缝密度
Ｓｔａｔｉｓｔｉｃａｌ ｒｅｓｕｌｔｓ ｏｆ ｃｏｒｅ ｆｒａｃｔｕｒｅ ｄｅｎｓｉｔｙ ｉｎ Ｃｈａｉｗｏｐｕ ａｎｔｉｃｌｉｎｅ
通过岩心及野外露头观察，柴窝堡背斜裂缝发育 宽度一般为０．１～２ ｍｍ。岩心裂缝宽度大多为０．１～ ０．５ ｍｍ，少数裂缝宽度大于０．５ ｎ·ｍ，个别裂缝宽度达 １ ｍｍ以上。从裂缝发育性质分析，一般剪切裂缝宽 度较小，张裂缝宽度较大。野外露头剪切裂缝缝宽一 般为１～２ ｍｍ，局部可达２ ｃｍ；而张裂缝缝宽相对较 大，最大可达５ ｃｍ。镜下观察发现，６７．３％的微裂缝 （宽度＜０．１ ｍｍ）的宽度为０．０３～０．０５ ｍｍ。 １．４裂缝充填特征
万方数据
延长，方解石再次全充填或不完全充填。据推测，这种 裂缝形成于喜山期构造运动。
２裂缝发育的控制因素
２．１构造应力场 一定范围内发育的裂缝是在构造应力作用下变形
和破裂的结果。它们的类型、空间展布、强度和演化都 应受控于构造应力场。
柴窝堡凹陷位于准噶尔盆地南缘，夹持于南部依 林黑比尔根山和北部博格达山之间，其构造应力场主 要是由南北向挤压作用产生的。燕山期及以后时期的 北天山向北持续挤压和差异剪切活动与博格达隆升并 向南、北方向楔冲运动相结合的构造阶段是研究区构 造演化的重要阶段。在晚侏罗世，由于博格达山开始 强烈隆升并向南、北楔冲，使得早期的南北向挤压向东 偏移，加上柴窝堡凹陷南的北天山段继续向北挤压，在 柴窝堡凹陷形成一种南北对冲的格局。研究区最大主 压应力迹线（图２）在主体为近南北向；在西部比较稳 定，主要为北北东向；在东部相对复杂，应力迹线从南 到北为北北西向到北北东向的弧形。应力表现为南高 北低的特点，在凹陷内形成近东西向的逆断层、逆冲断 层，北东和北西向的共轭断裂以及褶皱，这些褶皱作用 叠加在印支期形成的近北东向的规模较小的褶皱上， 形成一种斜向的褶皱叠加改造格局。野外裂缝测量 表明，研究区主要有北西向（３１０。～３３０。）、近东西向 （２７０。～２８０。）和北东向（４０。～６０。）的３组裂缝以及北 西向（３２０。±１０。）和北西西向（２８０。±１０。）的１组共轭 裂缝。喜山期形成的构造继承了燕山期的特征，一方
柴窝堡背斜发育多条逆断层，且断层多发育在柴 窝堡背斜的核部，走向为近东西向（图２），有南倾和北 倾两种倾向。柴湖北断层和盐湖北断层控制了柴窝堡
万方数据
Ｆｉｇ．３
图３柴窝堡背斜裂缝发育机理 Ｍｅｃｈａｎｉｓｍ ｏｆ ｆｒａｃｔｕｒｅ ｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｉｎ Ｃｈａｉｗｏｐｕ ａｎｔｉｃｌｉｎｅ
背斜的基本形态，而柴湖断层和柴窝堡南断层使柴窝 堡背斜东翼变形更加强烈。柴参１井位于柴湖断层和 柴窝堡南断层所夹持的中心部位，由于断层面实际上 是个剪切面，因而大多数在断层附近与之相伴生的裂 缝都是与断层平行的剪裂缝、与断层共轭的剪裂缝或 等分这两个剪切方向锐夹角的张裂缝。岩心观察表 明，柴参１井剪切裂缝最为发育，其次为张裂缝；而相 邻的处于地层变形相对平缓部位的达１井裂缝发育程 度较柴参１井差。因此，构造顶部和断层附近裂缝比 较发育；裂缝的发育与地层弯曲度有关。地层曲率越 大，则裂缝密度也越大。
从岩心和露头裂缝面形态实际观察结果来看， ８０％以上的裂缝为充填缝，少量为闭合缝，极少量为开 启裂缝。裂缝充填矿物主要有方解石、沸石、硅质等。 充填形式为全充填及不完全充填。
对充填矿物成分及裂缝切割关系的分析表明，研 究区的构造裂缝主要有３期矿物充填。第１期充填物 主要为方解石。第２期充填物为硅质、长石、沸石等， 显微镜下见硅质、沸石交代方解石。这两期裂缝主要 为剪切裂缝，据推测，主要形成于燕山期的挤压剪切应 力环境，因此燕山期是剪切裂缝形成的主要时期。第 ３期主要为较粗大的方解石充填张裂缝，多见切穿或 沿前期充填裂缝发育，对前期裂缝进行改造，裂缝加宽
密度为２．１２条／ｍ。其中，砂泥岩段低角度剪切裂缝 发育，裂缝密度达７．０６条／ｍ，裂缝间距为５ ｃｍ；砾岩 段裂缝欠发育，裂缝间距为ｏ．４～２．ｏ ｍ。芦草沟组 （Ｐ：１）裂缝发育程度相对较高，上述２口井中裂缝岩心 段总长为２６．３５ ｍ，裂缝总条数为１５４条，平均裂缝密 度为５．８４条／ｍ，岩心裂缝间距大多数小于５ ｃｍ。 １．３裂缝宽度
第３期
周进松等：柴窝堡背斜储层构造裂缝发育特征及控制因素
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图２柴窝堡凹陷燕山期构造应力场和构造变形特征 Ｆｉｇ．２ Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｔｅｃｔｏｎｉｃ ｓｔｒｅｓｓ ｆｉｅｌｄ ａｎｄ ｔｅｃｔｏｎｉｃ ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｏｆ Ｙａｎｓｈａｎ ｍｏｖｅｍｅｎｔ ｉｎ Ｃｈａｉｗｏｐｕ Ｓａｇ
Ｚｈｏｕ Ｊｉｎｓｏｎ９１ Ｔｏｎｇ Ｘｉａｏｌａｎｌ，２ Ｆｅｎｇ Ｙｏｎｇｈｏｎ９１
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面改造了燕山期的构造，另一方面由于作用．方式相同， 导致原有构造的幅度增大。
从岩心和露头看到，大多数裂缝是被方解石充填 的，有的裂缝面上方解石具有明显斜向擦痕，部分裂缝 充填的方解石还具有明显的两期充填特征及裂缝相互 切穿现象。燕山期可能为研究区裂缝的主要形成期， 喜山期为继承性加强改造期。 ２．２褶 皱
摘要：应用岩心裂缝描述和野外露头区裂缝调查资料，对准噶尔盆地紫窝堡凹陷柴窝堡背斜低孔隙低渗透性储层构造裂缝的组系
与产状、裂缝的性质、裂缝的发育程度及其控制因素进行了分析研究。结果表明，柴窝堡背斜储层主要发育有４组构造裂缝，分别
为Ｎｗ向（３１０。～３３０。）、近Ｅｗ向（２７０。～２８０。）和ＮＥ向（４０。～６０。）的３组裂缝以及Ｎｗ向（３２０。±１０。）和Ｎｗｗ向（２８０。±１０。）的１
缝力学性质判断，柴窝堡背斜目的层的构造裂缝以剪 切裂缝为主，裂缝产状较为稳定，主要包括ＮＷ向 （３１０。～３３０。）、近ＥＷ向（２７０。～２８０。）和ＮＥ向（４０。～ ６０。）的３组裂缝以及ＮＷ向（３２０。±１０。）和ＮＷＷ向 （２８０。±１０。）的１组共轭剪切裂缝。研究区剪切裂缝
一般延伸较远，切层深，部分后期被张裂缝改造扩张， 具有张剪性特征；张裂缝的产状不稳定，主要为近ＥＷ 向和ＮＥ向。从图１来看，构造裂缝总体是以高角度 （大于３０。）裂缝为主；高角度裂缝占裂缝总数的 ５７．３％，低角度裂缝占４２．７％。
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｄａｔａ ｏｆ ｃｏｒｅ ｄｅｓｃｒｉｐｔｉｏｎ ａｎｄ ｓｕｒｖｅｙ ｏｆ ｆｉｅｌｄ ｆｒａｃｔｕｒｅｓ ｗｅｒｅ ｕｓｅｄ ｔｏ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅ ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍｓ ａｎｄ ａｌｔｉｔｕｄｅ，ｐｒｏｐｅｒｔｙ，ｄｅ— ｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｄｅｇｒｅｅ ａｎｄ ｃｏｎｔｒｏｌ ｆａｃｔｏｒｓ ｏｆ ｆｒａｃｔｕｒｅｓ ｉｎ ｔｈｅ ｌｏｗ—ｐｅｒｍｅａｂｉｌｌｔｙ ａｎｄ Ｉｏｗ—ｐｏｒｏｓｉｔｙ ｒｅｓｅｒｖｏｉｒｓ ｏｆ Ｃｈａｉｗｏｐｕ ａｎｔｉｃＩｉｎｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｉｎ Ｊｕｎｇｇａｒ Ｂａｓｉｎ． Ｔｈｅ ｔｅｃｔｏｎｉｃ ｆｒａｃｔｕｒｅｓ ｉｎ ｔｈｉｓ ａｒｅａ ａｒｅ ｍａｉｎｌｙ ｔｈｅ ｈｉｇｈ—ａｎｇｌｅ ｓｈｅａｒ ｆｒａｃｔｕｒｅｓ ａｎｄ ｉｎｃｌｕｄｅ ｔｈｒｅｅ ｇｒｏｕｐｓ ｏｆ ｆｒａｃｔｕｒｅｓ ｅｘｔｅｎｄｉｎｇ ｉｎ ｔｈｅ ｎｏｒｔｈ—ｗｅｓｔ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ ｆｒｏｍ ３１０。ｔｏ ３３０。，ｅａｓｔ—ｗｅｓｔ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ ｆｒｏｍ ２７０。ｔｏ ２８０。ａｎｄ ｎｏｒｔｈ—ｅａｓｔ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ ｆｒｏｍ ４０。ｔｏ ６０。 ａｎｄ ａｌｓｏ ｉｎｃｌｕｄｅ ａ ｇｒｏｕｐ ｏｆ ｃｏｎｊ ｕｇａｔｅｄ ｓｈｅａｒ ｆｒａｃｔｕｒｅｓ ｍａｉｎｌｙ ｃｅｎｔｒａｌｉｚｅｄ ｉｎ ｎｏｒｔｈ—ｗｅｓｔ ａｎｄ ｅａｓｔ—ｗｅｓｔ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎｓ． Ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ａｎｄ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｔｅｃｔｏｎｉｃ ｆｒａｃｔｕｒｅｓ ａｒｅ ｃｏｎｔｒｏＨｅｄ ｂｙ ｒｅｇｉｏｎａｌ ｔｅｃｔｏｎｉｃ ｓｔｒｅｓｓ，ｆｏｌｄｉｎｇ，Ｉｉｔｈｏｌｏｇｉｃ ｅｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ａｎｄ ｒｏ￡ｋ ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：Ｊｕｎｇｇａｒ Ｂａｓｉｎ；Ｃｈａｉｗｏｐｕ Ｓａｇ；ａｎｔｉｃｌｉｎｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ；ｒｅｓｅｒｖｏｉｒ ｆｒａｃｔｕｒｅ；ｃｏｎｔｒｏｌ ｆａｃｔｏｒ
作者简介：周进松，男，１９７９年１月生，２００３年毕业于中国地质大学（武汉）石油系石油地质专业，现为江汉油田勘探开发研究院助理工程师，主要从 事石油地质勘探工作。Ｅ－ｍａｉｌ：ｚｊＳ—ｓｔｏｎｅ２００４＠ｙａｈｏｏ．ｃｏｍ．ｃｎ