0 引言

基岩油藏是柴达木盆地昆北地区的主力产层，基岩储层性能的优劣与否很大程度上取决于其中裂缝的数量、连通状况以及分布规律^[1-3]。为进一步挖掘昆北地区基岩储层的油气潜力，展开对基岩段孔、缝特征及发育规律的研究十分必要。昆北地区于2009年在q603井基岩中获得工业油流，证实了昆北基岩油藏的存在，随后又在q12、q11井基岩中相继获得高产油流^[4]。近年来，昆北基岩储层勘探的一系列重大突破促使业内专家学者高度重视昆北断阶带和基岩储层的研究。

西部斜坡带是昆北断阶带目前勘探程度最高的次级构造单元，已钻遇基岩储层的重要探井均分布在西部斜坡带(图 1)。前人关于基底构造形态、断裂展布组合及各小构造单元油气前景分析的研究都表明，西部斜坡带为油气勘探的有利部位^[5-7]；成藏分布及运移期次研究烃源岩中的生物标志物表明，柴西南昆北地区存在两类油源^[8]。陈国民等^[9-10]研究昆北断阶带圈闭类型及控制因素认为，昆北基岩油藏分布特征受断裂期次控制，具有“成排成带”的分布特点；构造分区和油气运聚成藏研究^[11-15]揭示出，昆北q6和q4井区之所以油气富集是因为古构造较高、沿不整合面大规模运移成藏的结果。综上所述，可以看出已有的研究认识多集中在潜力预测、油藏类型和运移期次等方面，而针对昆北基岩储层特征和形成机理的研究相对较少，崔俊等^[16]、林伶等^[17]只对风化残积层的厚度及物性特征进行了研究，李建明等^[18]对q6井区的研究认为基岩储层类型为裂缝-溶蚀型。上述研究成果已不能满足勘探需求，目前尚需解决的问题有：1)昆北基岩纵向结构以及各小段中的孔缝成因及类型；2)建立能有效识别基岩储层中裂缝的方法并在此基础上探讨其分布规律。

针对上述问题，本文统计昆北8口井(q20、q401、q404、q406、q615、q1610、q1612、q603)基岩段岩心裂缝的产状特征(频数、缝宽、缝长、角度、充填物、力学性质和成因产状)，结合物性测试和岩石薄片以及钻井、录井、测井资料，综合研究基岩中孔、缝的宏观、微观特征及成因类型，构建对裂缝响应更为灵敏精准的新参数曲线(波阻抗曲线和裂缝综合参数曲线)，以期对昆北地区基岩段裂缝进行系统识别与评价，并在识别的基础上探讨基岩裂缝的分布规律。

1 区域地质

昆北断阶带位于柴达木盆地西南缘，南邻昆前断裂，北以昆北断裂为界，与乌南、跃进地区相接，夹持于昆前断裂和昆北断裂之间，勘探面积约2 000 km²，整体呈由西向东的带状展布^[19-20]。西部斜坡带是北倾斜坡背景上由反冲断层控制的断鼻或断背斜构造，总面积约460 km²；东区构造抬升较高，目的层埋深浅；南区是在南倾背景上由三排冲断断层控制的断鼻或断背斜构造^[21-24]。目前已发现的产油井区主要位于昆北段阶带中西部斜坡带的q12、q4、q6等构造部位(图 1)。

西部斜坡带是新生代以来形成的压扭性“南倾北冲”斜坡带，具有“南北分带、东西分段”的特征^[25]。该区断裂构造体系呈NW向展布，并受昆前断裂和昆北断裂的双重挤压作用。西部斜坡带基底埋深1 200~1 900 m，基底岩石主要为晚古生代二长花岗岩，主要矿物包括石英、碱性长石、酸性斜长石及少量黑云母，副矿物以磷灰石、锆石为主，岩石具有较高的SiO₂和Al₂O₃，属于过铝质的高钾钙碱性系列，起源于中下地壳物质在同碰撞构造环境下发生的部分熔融作用^[26]。

2 基岩纵向结构

选取区域上最具典型性的q406井为例，综合岩心、微观薄片、物性分析以及测井、录井、钻井资料，经过岩心裂缝的纵向标定和横向对比后认为，昆北地区基岩从上至下垂向上依次为：完全风化的黏土层、部分风化的基岩段和新鲜基岩3部分，其中部分风化的基岩段成为储层的潜力巨大。

完全风化的黏土层：厚0~60 m，红色黏土化地层，为一套原地堆积后经物理风化而成的黏土岩，区域上不连续，在古构造的高部位最上部黏土层多已被剥蚀。q406井在该段含极少量成分单一的砾石，因缺乏流水构造，颗粒分选磨圆性极差。黏土层杂基含量较高，岩性致密、富含高岭土，局部井区厚度较大并且具有极高的排替压力，有利于其成为局部有利盖层(图 2)。

部分风化的基岩段：该段在区域上厚度变化较大，一般为40~180m不等；部分风化基岩段孔缝密度高、成因类型复杂多样，是昆北断阶带基岩储层发育的主体部位。结合测井、岩心、微观薄片特征综合分析认为，q406井在部分风化基岩段受构造和地层水长期化学溶蚀淋滤的共同作用(图 2)，可分为上部高度风化的砂砾质残积段和中下部中等风化程度的裂缝段。上部因靠近最顶部黏土层，为一套岩性相对疏松风化程度较高类似于砂砾质的部分风化带，当再次被埋深后，地层水中的细粒悬浮物因含量饱和而物理充填在其微小裂隙中形成了顶部填积层；部分风化基岩段的中下部由于流体系统相互连通，离子迁移快，溶蚀性强而交代及充填作用较弱，使得该层段成为储渗能力最好的优势储层部位，再向下因流体作用逐渐减弱，溶蚀矿物离子浓度大易发生化学沉淀，常见自生方解石脉充填在缝隙中，导致其渗滤性变差。

部分风化基岩段是溶蚀和构造双重作用效应叠加的典型层段，地层水具有一定的矿化度和弱的酸碱性，早期抬升地表经受风化和多期次构造形成的裂隙是易发生溶蚀的薄弱带。这些经历风化和构造作用的基岩，当再次被埋深后长期遭受地下水的溶蚀和淋滤作用，同时也承受后期构造作用的重新调整，使得已有的裂缝、溶蚀孔洞格局变得更为复杂。

新鲜基岩：昆北地区已钻遇新鲜基岩的岩性除q11井为板岩外，其余均为二长花岗岩。岩石呈灰白色-浅肉红色，块状构造，矿物晶体颗粒结合紧密且均匀分布(图 2)。新鲜基岩中只存在极少量的构造裂缝，并且大多已被方解石脉充填。

3 裂缝的成因类型及特征

部分风化基岩之所以成为储层，是因为该层段含有大量的裂缝及溶蚀孔洞。这类非常规储层是新鲜基岩经历了抬升风化、构造断裂和地层水长期溶蚀等一系列有利于“储层化”的建设性作用，使得原本坚硬致密的原岩花岗岩成为具有储集能力的储层，并经受不同的后期改造作用形成与之对应的孔、缝类型及特征。

3.1 宏观裂缝的成因类型及特征 3.1.1 构造节理缝

q603井2 105.35 m、q404井1 275.65 m、q401井1 458.60 m、q615井的2 337.80 m和2 356.66 m处构造节理缝最为发育(图 3)。从图 3a中可以看出，构造节理缝延伸长度一般为10~20 cm，延伸最长70 cm，宽度一般为0.2~0.3 cm，缝面平整规则，成组出现且产状及展布形态相似，具有明显切割特征。岩心中可见节理缝的充填物有泥质和方解石，未充填的节理缝宽大、开启性好。节理缝在基岩各层段中均有发育，只在部分风化基岩和新鲜基岩中保持最为完整的原始特征。节理缝的分布及产状特征表明，花岗岩中长石晶体在受构造应力作用时沿其节理薄弱面易形成一组剪切或拉张的节理缝，其发育程度受控于区域构造作用。

3.1.2 溶蚀缝洞

q615井2 357.76 m，q406井1 592.82 m，q1610井的1 803.80 m、1 805.90 m和1 806.30 m三处最具代表性(图 3b)。岩心裂缝统计表明：溶蚀孔缝主要分布在部分风化基岩段，缝面凸凹不平，边缘多参差不齐且有溶蚀痕迹，大小和形状各异，溶蚀孔缝中充填物以泥质为主。溶蚀作用的强弱程度取决于基岩中易被溶蚀成分的数量及其与地层水的接触程度。在地层水的长期溶蚀下黑云母发生蛭石化，长石颗粒易发生绢云母化或高岭土化蚀变，这些作用的积累加大并最终形成了大小形状各异的溶蚀缝洞。

3.1.3 差异风化颗粒破裂缝

颗粒破裂缝在q1610井1 801.58 m和q406井1 547.68 m处最为发育(图 3c)，差异风化缝主要存在于风化彻底的残积层。差异风化缝产状不规则，缝面展开方向随机，可与层面垂直、平行或斜交，分布无规律，缝隙间少见充填物(图 3c)。由于基岩中不同成分抵抗地表风化的能力不同，花岗岩中石英颗粒性质稳定、硬度大，长石颗粒虽具有不同程度弱蚀变(绢云母化和高岭土化)但也比较坚硬，基岩中缺乏胶结物等塑性成分，所以当上覆地层压力或构造应力超过岩石颗粒破裂极限时容易发生自身破裂。这种因不同成分抵抗风化能力的差异效应长期累积，最终导致破裂从而形成了差异风化缝。

3.2 微观裂隙的成因类型及特征

依据昆北基岩薄片中微观裂隙的展布特征、矿物成分、充填物类型及其与外界的作用过程，可将其分为以下4种类型。

3.2.1 物理风化机械破裂形成微裂隙

q406井1 542.40 m、q404井1 276.50 m和1 280.25 m处，机械破碎形成的微裂隙特征最为典型(图 4a)。特征有延伸取向随机、呈狭长细条状，大多情况下同一颗粒内同时发育几条微裂隙，以其中某一条为主并与其他次级微裂隙呈交错排列分布状存在。该微裂隙是长石和云母等不稳定矿物在昼夜温差急剧变化下因冷热不均物理破裂而形成的。

3.2.2 方解石脉贯入构造节理控制的微裂隙

q603井2 105.40 m、q615井2 356.80 m和2 354.60 m处，方解石脉贯入的微观节理缝最为发育(图 4b)。这类构造节理控制的微裂隙多数情况下单条存在，延伸较长、缝宽较大、缝面平直。花岗岩原岩在受外力时易发生沿岩石节理破裂而产生的微裂隙，一般开裂较大，缝宽在0.01~0.10 cm之间不等，较宽缝隙中随着时间效应积累和方解石次生加大，多形成方解石脉。

3.2.3 沿暗色矿物定向排列薄弱面形成微裂隙

原岩经风化作用后变得疏松，其中的暗色不稳定矿物具有定向排列特征，在q401井1 459.20 m、q1610井1 801.50 m和1 802.30 m处暗矿物定向排列最为典型(图 4c)。由于地层水的物理化学作用，暗色不稳定矿物蛭石化形成的黑云母具有定向展布特征，形成了易被蚀变的暗色条带，多表现为取向随机、缝面凸凹不平的弯曲细长条状，后期多被泥质充填。

3.2.4 地下水长期水岩作用形成微观孔缝

以q1610井1 807.20 m、q406井1 545.80 m和1 547.70 m处最为典型(图 4d)。随着地下水与被溶蚀颗粒接触面的不断增大，化学溶蚀的速率及接触面会快速加剧，地下水长时间的溶蚀累积就会在颗粒内形成较大甚至肉眼可见的溶蚀孔、洞，特征表现为形状各异、边缘参差不齐，均显示更大一级的溶蚀作用正在进行中。

4 缝洞测井特征及识别 4.1 测井响应特征

综合分析认为昆北基岩段裂缝的常规测井响应特征有：自然伽马高值背景上的异常低值、自然电位负异常、深浅电阻率明显的正幅度差以及浅电阻率的异常低值、密度曲线低值而中子曲线的相对高值、声波时差曲线相对高值(低角度或水平缝)或基本不变(高角度缝)^[27-28]。昆北7口井基岩段累计长约355 m的成像测井特征为：1)不论是亮色高阻的致密方解石充填还是暗色低阻的疏松泥质充填，这些亮色或暗色条带均切割整个井眼；2)用实际岩心裂缝标定成像测井图像，成像测井多显示裂缝交错分布，也有产状相近成组出现的近平行裂缝带；3)昆北基岩裂缝在成像图上表现为正弦或余弦波形条带，波形的平缓程度与裂缝角度相关，中低角度裂缝波形曲线比较宽而中高角度裂缝波形窄且近直立状(图 5)。

常规测井由于仪器探测范围有限以及井眼泥浆环境干扰，各曲线对裂缝的响应信息及负载能力有限。成像测井可通过环绕井壁进行360°微电阻率扫描成像，以颜色深浅代表电阻率高低来识别井壁裂缝特征，成像测井图像识别裂缝的分辨率和精确度可靠且直观，但只有重点井段才会有成像测井资料^[29]。

4.2 拟合新曲线系统识别裂缝

为了克服常规测井曲线负载有限而成像测井资料珍贵稀少的局限，近年来不少专家学者尝试基于常规测井资料构建新参数曲线，以更加灵敏精准地识别裂缝，根据各条常规测井曲线在裂缝发育处的变化原理构建新参数曲线可以放大和凸显裂缝的测井响应特征。例如根据声波时差曲线在裂缝发育段变大而密度曲线变小这两个截然相反的变化趋势，可拟合新的波阻抗曲线(波阻抗=密度/声波时差)，从拟合公式得出波阻抗曲线在裂缝发育段因双重叠加了声波时差和密度这两条曲线的变化效应而表现为更灵敏的变小趋势；同理以叠加和凸显变化特征为拟合原则计算裂缝综合参数曲线：裂缝综合参数曲线=(补偿中子×声波时差×声波时差)/(密度×深侧向电阻率×浅侧向电阻率×薄层电阻率)，也能达到多重叠加和凸显各单条曲线在裂缝发育段变化趋势的目的，以此为判别标准进而系统识别研究区目的段潜在裂缝。该方法在鄂尔多斯盆地和松辽盆地的裂缝识别中已取得良好的应用效果^[30-31]。

以q615井在2 330~2 360 m段用拟合新参数曲线识别裂缝为例(图 5)。该井的岩心和成像资料证实在2 337.80 m和2 356.93 m两处确有裂缝发育，将其标定在拟合的新参数曲线对应深度上，对比可得这两个岩心裂缝发育段在“波阻抗曲线”上均为明显低值，而在“裂缝综合参数曲线”上都表现为低值背景上的异常高值且多呈尖峰状。因此，认为昆北基岩中裂缝发育段的识别标准为：同一深度段内同时出现“波阻抗曲线”明显低值和“裂缝综合参数曲线”低值背景上的相对高值且多呈尖峰状这两种变化趋势时即可解释为裂缝发育段；并以此为标准对昆北基岩段裂缝进行系统的测井识别，再结合物性测试中异常孔渗处、钻井动态中泥浆大量漏失部位、断点断距分布位置等信息对识别出的裂缝进行最后验证、核实。由此证明该判断标准和识别方法的有效性。昆北16口单井基岩段裂缝识别参数详见表 1。

5 裂缝分布规律

在系统识别的基础上，计算评价裂缝分布的参数，研究其区域分布规律。单位深度内发育裂缝段的个数为裂缝密度(个/m)，是某一段地层内裂缝段的数量与对应地层的总厚度的比值，反映裂缝发育的频繁程度；某一段地层内每个裂缝段的长度累加求和后与所对应地层总厚度之间的比值为裂缝发育率(%)，反映裂缝作用的强弱程度，属于无量纲参数。

针对每口井，分别计算基岩段的裂缝密度和裂缝发育率两个参数，用同一比例尺标准依据井位坐标在geomap软件上读出该井点与其最邻近大断裂的距离，试图建立井位与断裂距离分别与裂缝密度和裂缝发育率两个参数的相关关系(图 6)。

通过图 6可以看出：一、二级大断裂强烈构造部位的单井具有较高裂缝发育率，并且随着井位与断裂距离变远其裂缝发育率逐渐变小。例如昆北K₁断裂临近的q11井、K₂断裂附近的q122井、位于K₈断裂上的q615井和q606井的裂缝发育率明显偏高，而q406、q1610和q163井等与主大断裂较远的井基岩裂缝发育率较小；由此可见构造活动是裂缝作用强弱程度的主控因素(图 6a、c)。裂缝密度随着与断裂距离的变远也呈减小趋势，但其相关性较裂缝发育率明显变差，分析认为这可能与裂缝密度受断裂以外的其他因素共同影响有关。例如q615井裂缝密度很高而处于同一级构造带上的q603井裂缝密度却较低，而远离断裂的q406、q163井裂缝密度又显示为高值(图 6b、c)。

6 结论

1)昆北基岩垂向上可分为完全风化黏土段、部分风化储层段和新鲜基岩三部分。部分风化基岩中上部的砂砾质风化残积段以差异风化缝和溶蚀孔为主；下部的裂缝段主要发育节理缝和溶蚀缝。底部新鲜基岩仅存在极少数构造缝。昆北基岩裂缝类型在宏观上可分为三类而微观上可分为四类。

2)裂缝密度和裂缝发育率随着井位与断裂距离逐渐变远都呈减小趋势，但裂缝密度这种减小的反相关性明显低于裂缝发育率，这与裂缝密度受断裂外其他因素共同影响有关。