摘要
车排子地区位于准噶尔盆地西北缘，石炭系是该地区勘探开发重点层系，其油藏类型主要以火山岩裂缝型油藏为主。该地区火山岩裂缝的研究尚不深入，裂缝发育形成机制、主控因素及其控油作用等问题不清楚，开展该地区火山岩裂缝成因机理的剖析以及不同控制因素下的裂缝分布特征研究，旨在达到明确裂缝是如何控制油气富集规律及模式的目的。本文以储层地质学和构造地质学等学科的相关理论为指导，利用岩心、岩石薄片、地震、测井、试油试采等资料，尤其是岩石力学的多种实验分析资料，系统开展了石炭系裂缝类型及特征、构造动力学特征、火山岩岩石力学特征、裂缝控制油气富集规律的研究，取得了以下主要成果及认识： 阐明了不同构造运动阶段的构造对裂缝产生的作用及裂缝发育特征。将研究区划分为海西运动中期、海西运动晚期、印支-燕山运动期、喜马拉雅运动期四个主要构造运动阶段。分不同阶段研究构造运动对裂缝发育的走向、规模及充填程度的影响作用。其中，海西中期产生与构造主轴垂直的近东西向高角度横张缝，但裂缝形成时间较早，后期经过强烈的构造演化及成岩作用，导致裂缝大多被方解石充填，裂缝有效性差。海西晚期是研究区构造裂缝的主要形成时期，其中X型共轭剪切裂缝是最主要的裂缝类型，该期裂缝整体上虽然较为发育，但充填程度较高。印支-燕山期构造应力场由压应力转变为压扭-走滑应力，特别是走滑应力场的作用下，裂缝宽度被拉张扩大，产生系列的扩张缝，对前期形成的裂缝具有较好的改造作用。喜山期形成的裂缝性质主要为与正断层平行的张裂缝和剪切破裂缝，但裂缝规模不大，数量较少，主要以未充填或半充填的高角度剪切缝为主，有效程度较高。 揭示了火山岩岩石破裂机理，阐明了裂缝成因特征。依据岩石声波速度、岩石破裂性、硬度及岩石力学三轴压缩实验结果，分析认为不同岩性的火山岩杨氏模量、剪切模量和抗压强度不同。区内玄武岩、凝灰岩抵抗弹性变形的能力更强，岩石不容易发生破裂，而玄武质角砾岩和玄武质角砾熔岩的抵抗变形能力较差，岩石抵抗外力能力弱，容易发生破裂。相同岩性的岩石裂缝发育程度还受埋深的影响，随着深度增加，岩石所受的围压增加，岩石的弹性模量等参数也相应增加，岩石抗压强度增大，裂缝形成难度随之增加。平面上，将研究区岩石破裂的程度划分为岩石Ⅰ级破裂区、Ⅱ级破裂区和Ⅲ级破裂区。 查明了不整合结构对裂缝成因的控制作用。研究区火山岩距不整合面400m范围内，裂缝均有发育。在距不整合面0-80m范围内，裂缝较为发育，但填充程度高；在距不整合面80-200m范围内，裂缝较为发育，充填程度变差，半充填缝或未充填缝较多，是研究区最有利的含油气储层段。在距不整合面200-400m范围内，随着埋深的增加，裂缝发育程度随之变弱。 明确了火山岩裂缝的成因类型及主控因素。认为研究区内影响裂缝发育的因素主要有构造应力及断层、岩性岩相和不整合等，其中构造应力及断层、岩性岩相是主要控制因素。研究区石炭系储层中发育与逆断层成因一致的低角度剪裂缝是裂缝的主要成因类型；且断层共生裂缝随着与断层距离增大、断裂级别减小，其宽度和密度均减小。从岩性岩相角度讲，火山岩裂缝是普遍发育的，但是在不同火山岩相内裂缝的发育程度不一样。溢流相中安山岩、玄武岩裂缝最为发育，其次是火山爆发相凝灰岩，火山沉积相中沉凝灰岩裂缝发育少。 阐明了火山岩裂缝的分布特征。基于断层、岩性岩相、不整合面的不同控制作用的裂缝分布特征研究，结合叠前地震资料与裂缝之间的响应关系，将研究区裂缝平面分布划分为四个区域，其中有两个最为有利，主要分布在研究区的东部和中部偏南区域。 建立了石炭系断缝体控制油气富集的模式，明确了火山岩裂缝控油的作用。认为研究区石炭系油藏主成藏期为燕山晚期白垩世，此时期断缝带输导与遮挡并存，容易形成油气聚集；现今石炭系基岩潜山圈闭聚集成藏，断缝体决定了油气是否富集，裂缝的发育与充填是断缝体储集性能的关键。 针对非取心井火山岩裂缝成因特征研究中存在的问题，提出了较为有效的解决办法，为火山岩裂缝研究提供了技术支持，成果及认识及时用于研究区进一步勘探并产生了良好效果。
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