引言

近年来，国内辽河、酒泉以及准噶尔盆地基岩油气藏的规模发现，显示了基岩油气藏良好的勘探开发前景。而柴达木盆地东坪气田是新近发现的国内外罕见的大规模整装基岩块状气藏^[1-4]。

依据目前的地质认识，由于基岩气藏裂缝的普遍发育及其特殊性，该气藏单井产能差异大，且稳产困难，想要实现该气藏的规模上产及稳产仍存在诸多难题^[5-7]，如何实现裂缝发育规律认识及综合预测成为亟待解决的关键问题。而通过某项单一的资料或者技术手段很难实现，因此，综合裂缝的动静态特征，从岩芯、薄片、测井以及动态数据相结合的角度，进行裂缝发育规律认识，而基于地震叠后数据方位振幅分解技术，实现裂缝预测，并按照裂缝与产能关系划分裂缝发育带，更为有效、准确地实现研究区的裂缝综合评价。

1 区域地质背景

基岩气藏是指由变质岩和火成岩组成的复杂岩体中聚集其上覆或侧向烃源岩生成的油气而形成的油气藏。东坪基岩气藏位于柴达木盆地西北部阿尔金山前东段(图 1)^[8-9]，紧邻的一里坪生烃凹陷，为其提供充足气源。在长期的古隆起背景下，基底经历多期的断裂构造运动和长时间的风化淋滤作用，形成孔、缝系统完整且复杂的风化壳储层。由于基岩形成机理的特殊性以及多期构造应力的影响，东坪基岩储层有效储集空间以裂缝和孔隙为主，二者共同形成复杂的储层结构，其中多次构造运动产生的大量构造裂缝，成为了基岩气藏沟通和保存的有利条件，同时在长期风化淋滤作用下形成的大量溶蚀孔缝也对后期储层改造起到不可忽视的作用。

1.1 岩性对裂缝的影响

通过对东坪地区基岩岩芯观察发现，其主体岩性为片麻岩、花岗片麻岩和杂色花岗岩，主要矿物成分为斜长石、石英及黑云母，其中长石风化程度深，黑云母受挤压弯曲变形，部分绿泥石化，可见长石被方解石交代现象。岩石裂缝发育，岩石破裂产生的缝多被方解石半—完全充填。由于片麻岩及花岗岩中石英和长石等浅色矿物含量较高，整体脆性较高，在构造应力机制改变或多次构造运动作用下易产生裂缝，且数量较多。而斜长石及方解石等不稳定矿物组分易受到地下水溶蚀、淋滤及风化作用影响，形成次生溶蚀孔隙及裂缝，从而进一步增加了主体储层的次生溶蚀孔隙；岩芯中部分可见石英脉分布，其主要由长石和石英矿物组成，在多期构造运动中，石英脉也会产生大量裂缝，形成良好储集空间^[10]。勘探开发实践表明，岩性是影响储层空间发育的重要因素。

1.2 风化壳对裂缝的影响

结合前人对基岩结构的研究成果^[1-6]，利用研究区野外露头、常规测井及成像测井资料，综合基岩岩性、断层分布及构造应力等资料，将东坪地区基岩风化壳划分为古土壤层、完全风化层、溶蚀带和崩解带。研究区基岩风化壳结构中储层物性由好到差的顺序依次为溶蚀带、崩解带、完全风化层和古土壤层，裂缝也主要发育于溶蚀带和崩解带(图 2)。

2 裂缝成因及分类

通过对研究区岩芯观察描述、常规及铸体薄片鉴定等相关分析(图 3)，从地质成因角度出发，结合裂缝展布特征、产状及充填物特征，可将裂缝分为原生裂缝与次生裂缝^[11]，原生裂缝即成岩裂缝，而次生裂缝可分为构造裂缝和溶蚀裂缝两种类型，其中成岩裂缝包括原生裂缝和缝合线缝，构造缝按产状(倾角)可分为近垂直缝(>75°)、高角度缝(45°~75°)、低角度缝(15°~45°)、近水平缝(倾角 < 15°)，溶蚀缝主要指构造溶蚀缝和成岩溶蚀缝两种类型。

2.1 原生裂缝

原生裂缝通常指成岩过程中形成的裂缝，而基岩中原生裂缝的产生主要有3种情况：岩浆冷凝、固结成岩过程中由于脱水、热胀冷缩、矿物相变等作用形成；其底部未冷却的岩浆向上喷涌时破坏上覆岩层产生；岩浆喷发时其内部的晶体结构炸裂形成微小裂缝^[12]。但由于在实际资料中较难识别，本文将非构造成因裂缝统一归为原生裂缝，此类裂缝显微裂隙特征为细而长，个别宽度较大，大部分被方解石及绿泥石全充填或半充填，局部可见微晶—隐晶石英颗粒集合体，规模较大时可形成石英脉。

2.2 次生裂缝

东坪基岩气藏以次生储集空间为主，主要由物理、化学及生物风化作用形成的孔、洞和缝系统构成，其中裂缝是主要的储集空间和渗流通道，其次为与裂缝有关的各类溶蚀孔隙，洞在已有资料中较少见到。由于研究区实际岩芯破碎严重缺失，本文所用裂缝数据部分来源于岩芯标定后的微电阻率成像测井解释结果，主要包括裂缝产状、开度及沿井筒延伸长度等裂缝参数^[13-17]。

2.2.1 次生裂缝

构造裂缝是岩浆固结成岩以后受后期构造运动影响形成的，东坪地区发育的构造裂缝规模变化较大，从毫米级的微裂缝到切穿临层的巨缝都有展布，该类裂缝是深层油气运移、聚集的主要通道和场所。在微电阻率成像测井中将呈暗色正弦状高导特征的构造缝称为高导缝，多为未—半充填，充填物多为黏土物质及绢云母，整体为有效缝；而被方解石、石英等矿物全充填的高阻缝，在微电阻率成像测井中呈现亮色正弦高阻特征，多为无效裂缝。本次研究中所提及的构造缝均为高导缝，占裂缝总数的65%，而东坪地区构造裂缝以高角度缝和斜交缝为主，低角度缝及近水平缝次之(图 4)，研究区岩芯资料显示，规模较大的低角度裂缝往往是取芯时沿已有裂缝继续破裂，又因为上覆压力卸载，裂缝宽度一定程度放大，从而形成大量的裂缝破裂面，也是岩芯破碎严重的原因之一。

2.2.2 溶蚀裂缝

研究区溶蚀裂缝可分为两类：(1)构造裂缝溶蚀，即基岩受早期构造运动影响产生的构造裂缝溶蚀，这类裂缝形成时间较早，形成之初未充填，但随着地质作用影响逐渐被充填或闭合，后期又受到热液、埋藏等作用改造，发生溶蚀作用，使之重新开启成为有效缝。(2)早期成岩阶段形成的原生裂缝溶蚀，这类裂缝溶蚀前充填类型多为全充填，充填物主要为方解石、绿泥石、微晶石英等次生矿物，后期受溶蚀作用改造形成半充填或无充填的有效缝。

溶蚀改造过程中(图 5)，位于基岩风化壳溶蚀带中的岩体长期受风化、淋滤作用影响，而裂缝充填物中的方解石、绿泥石及长石等不稳定矿物属于易溶的水化学胶结物^[18-20]，其被淋滤剥蚀的溶解物质不断被孔隙中的酸性水溶液带走，使得原始颗粒结构发生改变，在颗粒内部或边缘位置产生新的微裂缝或孔隙，从而形成溶蚀裂缝及孔隙(图 6a)。

在研究区裂缝溶蚀现象普遍发生，以长石、方解石、黑云母类矿物的熔蚀为主，尤其以斜长石溶蚀最为常见，溶蚀可以分为溶解和蚀变两个部分，斜长石溶解可以形成次生孔隙(图 6b，图 6c)，而蚀变主要是斜长石的高岭土化和绢云母化以及黑云母和角闪石的绿泥石化，从而导致裂缝均发生不同程度的溶蚀加宽^[21-22]；随着埋深增加，长石风化及黑云母绿泥石化程度加深，部分颗粒被方解石交代；部分角闪石粒内顺节理纹裂隙溶蚀(图 6d)。从薄片资料统计可知，产能段黑云母含量与埋深成正比，造成了岩石脆性也由随埋深自上到下逐渐变高，而脆性大的岩石易破裂，裂缝密度也随黑云母含量增加而变大。

无论是早期成岩还是晚期改造作用过程中，正是岩石裂缝中方解石、绿泥石及长石等不稳定矿物都发生了不同程度的熔蚀，为溶蚀孔隙和溶蚀裂缝的形成奠定了基础^[23]。

2.2.3 诱导缝

诱导缝为人工钻井过程中使岩石破裂产生裂缝，常呈规则羽状或放射状。由于此类裂缝为后期人工施工过程形成，诱导缝本身不具备成藏条件，故不作为本次研究的重点。

3 裂缝综合预测

结合裂缝发育规律认识，通过对东坪1井区岩性划带、地震裂缝预测划带以及产能有效结合，实现裂缝综合预测。

3.1 岩性分带预测

结合岩性与裂缝规律认识，研究区产能段岩性以片麻岩、花岗片麻岩为主，优势产能中占比70%以上，花岗岩次之。通过对1井区岩性统计，综合岩性统计结果和断层展布，可将研究区岩性展布划分为3个带，由北向南依次为Ⅱ类带，Ⅰ类带和Ⅲ类带，分别对应花岗片麻岩发育区，片麻岩发育区以及其他岩性发育区。裂缝发育受岩性控制作用明显，Ⅰ类带以片麻岩和花冈片麻岩为主，据此可以确立Ⅰ类带为岩性有利裂缝发育区(图 7)。

3.2 PADD裂缝发育带预测

基于地震手段实现平面预测有众多技术方法，针对研究区构造运动产生的断层和裂缝发育带在空间方向上具有方向性特征，采用叠后振幅方位分解(PADD)的手段来实现研究区的裂缝预测，相比相干、蚂蚁体等方法，PADD能够获取数据体中存在的线性信息并采用方向滤波器能凸显方向性特征，利用方向线性信息来重建信号，从而实现研究区裂缝发育带展布预测。通过与单井裂缝密度、方位等裂缝信息标定比对，吻合率达到70%以上，并根据区域应力影响范围及裂缝展布特征实现裂缝发育带划分，结合断层位置共划分裂缝发育带5个，由于断裂分割，主要的构造变形区位于中部，可以确立①②③号带为裂缝相对发育区(图 8)。

3.3 综合预测

研究区单井具有产能差异大、非均质性强的特点，通过对单井产能及裂缝综合特征分析，将研究区主体单井划分为3类：Ⅰ类井(自然产能井)，裂缝大量发育，次生裂缝为主要影响产能的裂缝类型，其中未—半充填的构造缝及溶蚀缝占比50%以上，产能段日产气量与次生裂缝密度呈现很好相关性，其中非构造成因裂缝也一定程度发育，多被方解石、微晶—隐晶石英颗粒集合体全充填，虽然大部分没有被溶蚀改造，但由于构造缝的规模发育，对原生裂缝起到一定沟通作用，从而也对产能构成一定贡献。Ⅱ类井(需增产措施井)，产能段裂缝、孔洞均较发育，但规模不及自然产能井，其中构造缝占比25%，溶蚀缝占比41%，部分原生裂缝经过后期多次构造运动及酸性流体作用被溶蚀，使裂缝空间加大形成溶蚀缝，成为有效的储集空间，但仍需要增产措施进行沟通，此类井产能段黑云母含量较高，其含量与埋深成正比，造成了岩石脆性也由随埋深自上到下逐渐变高，而脆性大的岩石易破裂，且单井裂缝产状与最大水平主应力方向呈锐角相交，压裂易形成复杂的、宽度较小的裂缝网络，改造效果明显，措施后产能迅速上升并稳产。Ⅲ类井(低效井)构造及溶蚀裂缝、孔洞发育均较差，深浅侧向幅度差较小；1 < 全烃曲线峰值< 10，原生裂缝发育，溶蚀较少，且整体呈中低角度，次生构造缝不发育，复合压裂效果不明显，可见未溶蚀的原生裂缝对储集空间贡献较小。

在实现研究区有利岩性带划分、裂缝发育带划分的基础上，综合单井产能统计分析，划分有效裂缝发育带3个，其中一个自然产能高效区，两个措施改造潜力区，与实际产能吻合率达到70%，实现了对研究区裂缝发育规律认识及综合预测(图 9)。

4 结论

(1) 复杂的岩石类型、成岩机理以及后期构造运动、溶蚀及风化作用共同构成了研究区以构造缝为主，两类溶蚀裂缝为辅的裂缝系统，而溶蚀作用在研究区普遍存在，正是岩石裂缝中方解石、绿泥石及长石等不稳定矿物都发生了不同程度的熔蚀，为溶蚀孔隙和溶蚀裂缝的形成奠定了基础。

(2) 在裂缝对产能影响的配比关系中，构造裂缝为首要影响因素，其比例与产能成直接关系；其次为溶蚀缝，其中原生溶蚀缝为主导的产能段需要增产措施进行沟通；而只发育未受到溶蚀改造的原生裂缝时，往往措施后也难以见效。

(3) 构造裂缝的发育程度主要受岩石脆性影响，岩石脆性越强，构造裂缝越发育，黑云母片麻岩中，黑云母的含量决定了构造裂缝发育的密集程度。

(4) 研究区按岩性划分为Ⅰ类带、Ⅱ类带和Ⅲ类带，其中Ⅰ类带裂缝发育程度相对较高。按地震PADD属性可将研究区划分为5个裂缝发育带，综合单井产能特征，最终识别3个裂缝有效发育带，其中一个自然产能高效区，两个措施改造潜力区，实现了对研究区裂缝发育认识及综合预测。