克深地区位于库车坳陷上的克拉苏构造带的中部(图 1)，主要储层为白垩系的巴什基奇克组.巴什基奇克组储层属于低孔低渗储层(张荣虎等，2008；王波等，2011)，但由于后期(主要是喜马拉雅期)的构造运动，该储层中裂缝发育(曾联波，2004).裂缝的发育对储层的质量和产能具有改善作用，对储层产能的提高尤其显著.对裂缝类型和裂缝期次的研究，有助于了解裂缝的形成、改造与分布(Nelson，1985；曾联波等，2004；任丽华和林承焰，2007；曾联波，2008；邓虎成等，2009；白斌等，2012).本文首先对研究区裂缝进行分类，然后利用岩心与成像测井资料对裂缝期次划分进行研究.

图 1

Fig. 1

图 1 库车坳陷构造图 Fig. 1 Kuqa depression structural map

对于裂缝的分类，不同的学者做出过不同的分类(Nelson，1985；曾联波，2008).本文结合应用曾联波和Nelson的分类方案，根据控制裂缝发育的各种地质因素把裂缝分为构造裂缝、非构造裂缝.非构造缝又分为成岩裂缝，收缩裂缝，表面相关缝.构造裂缝的发育与分布主要受局部构造事件或构造应力场控制，裂缝的分布规模较广，常成组成系出现，对储层质量和产能具有显著的改善作用，是本次研究的重点.非构造裂缝是指受沉积、成岩等作用形成的裂缝，其分布范围有限，对储层的改造作用也明显不如构造裂缝，研究区主要发育的非构造裂缝类型为成岩裂缝. 1.1 构造裂缝

克深2 井区的裂缝类型以构造裂缝为主，主要为高角度缝和近垂直缝，裂缝主要被方解石充填-半充填，胶结物还有石膏、石英、泥质等，构造裂缝的发育受逆断层的约束(李乐等，2011).本区构造裂缝的走向以NS走向、WE走向和NW走向为主，以平行于褶皱枢纽方向为主，部分垂直于局部的断层走向.克深地区还部分发育非构造裂缝，以成岩缝为主.

构造裂缝是指其分布、形态等受局部构造事件或构造应力场控制的裂缝(Nelson，1985；曾联波，2008).裂缝的发育程度与发育特征随构造部位的不同而表现出明显差异.Nelson认为此种裂缝是受表面力而形成的.构造裂缝按照盆地构造类型可以分为与断层有关的裂缝，与褶皱有关的裂缝以及与其他构造有关的裂缝.研究区主要发育与断层有关的裂缝和与褶皱有关的裂缝，它们分布范围广，常常成组成系出现，有明显的方向性，多被方解石、石膏等充填—半充填，具有缝面构造.根据所测井段的岩心和薄片的观察来看，研究区目的层的构造裂缝以张性裂缝为主，裂缝的开度较大，裂缝面粗糙不平且常弯曲，延伸不远，多被方解石充填(图 2b、d).剪切裂缝也有部分发育，其延伸较远，常切割砾石，裂缝面平直光滑，成雁裂状分布(图 2a、c).

图 2

Fig. 2

图 2 克深2井区岩石薄片与岩心上的构造裂缝 (a)克深201井半充填剪切裂缝缝，克深201井，石英及长石次生加大强烈.发育一条半充填的剪切裂缝，裂缝面叫平直，切割石英颗粒；(b)克深201井张性裂缝，克深201井，该样白云石颗粒含量较高，部分石英具次生加大.发育一条张性微缝(缝宽0.005 mm)，裂缝面弯曲，绕过石英颗粒，裂缝发生部分的溶蚀作用;(c)克深2-2-14井充填剪切裂缝，克深2-2-14井一组雁列式剪切裂缝，裂缝倾角较高，为高角度缝，裂缝面平直，裂缝被方解石完全充填;(d)克深2-2-14井半充填张性裂缝，克深2-2-14井一条垂直张性裂缝，裂缝开度较小，延伸长度较大，裂缝被方解石半充填. Fig. 2 Tectonic fractures on rock slices and cores in Keshen 2 well area

成岩裂缝是指由于成岩作用(压实与压溶作用等)而形成的平行于层面的近水平缝(Nelson，1985；曾联波，2008).缝合线就是一种成岩裂缝.成岩裂缝主要发育于含泥质岩类中和砂泥岩交界处，经常表现为弯曲、断续、分枝等的特点(图 3a、b).

图 3

Fig. 3

图 3 克深2井区岩石薄片与岩心上的成岩裂缝 (a)克深2-2-14井成岩缝，2-2-14井一组雁列式剪切裂缝，裂缝倾角较高，为高角度缝，裂缝面平直，裂缝被方解石完全充填;(b)克深202井成岩缝，中砂岩中夹褐色的泥质斑块.中砂间由伊利水云母胶结，故岩石致密.褐色的泥质斑块中见微裂缝，缝宽0.01~0.05 mm，裂缝率0.1%;(c)克深2-1-5井成岩压裂缝，2-1-5井成岩压裂缝，石英颗粒内部在压实、压溶作用下形成微裂缝. Fig. 3 Diagenetic fractures on rock slices and cores in Keshen 2 well area

在致密性储层中，由于成岩过程中的压实、压溶作用而在长石颗粒的内部解理面或石英颗粒的内部形成微裂纹，同时在颗粒的边缘也可形成微裂缝(图 3c).这类成岩压裂缝需要构造作用形成的微裂缝进行区分，一般构造成因的微裂缝具有成组成系发育的特点.

收缩裂缝是指岩石在收缩作用下因体积减小而形成的裂缝，主要包括干燥收缩裂缝(泥裂)，脱水收缩裂缝，热收缩裂缝(玄武岩的柱状节理)，矿物相变收缩裂缝.研究区较少有发现.

表面相关缝主要包括卸载作用形成的应力释放缝，一般与沉积后的抬升作用有关，研究区不发育.

2 裂缝的期次划分

在裂缝的期次划分研究方面，一般所采用的方法(任丽华和林承焰，2007；邓虎成等，2009；白斌等，2012)有：(1)岩心观察法；(2)成像测井划分法；(3)岩石声发射实验法；(4)胶结物分析法；(5)构造时期划分法.

在前人岩石声发射实验的基础上，通过对克深2井区的11口井278.44 m岩心的观察以及对成像测井资料的分析研究，认为在克深2 井区主要发育3期裂缝，走向分别为NS向、WE向和NW向，部分井段还发育一期NE向裂缝，其发育程度明显不如前面三期裂缝.这四期裂缝大概的发育时期分别为：北东向裂缝发育于燕山晚期(K/E)，近南北向裂缝发育于喜马拉雅早期(E/N)，北西向裂缝发育于喜马拉雅中期(N1/N2)，近东西向裂缝发育于喜马拉雅晚期(N2/Q).

2.1 岩石声发射实验法

1963年Goodman发现岩石具有Kaiser效应，并指出Kaiser效应可以用来进行岩石的变形史和破裂史研究.Kaiser效应的基本原理(曾联波等，2004；任丽华和林承焰，2007)是：地下岩石因受古构造运动而普遍发育微裂纹.在实验中，对样品进行古构造应力场的模拟，当其值达到古应力场的大小时，微裂纹会再次开启，从而形成Kaiser效应点(即发射次数和强度急剧增加).单方面不断地增大模拟应力值，在地质历史受多期构造运动形成的微裂纹会形成多个不同强度的Kaiser效应点.因此，通过对岩石声发射实验典型响应曲线图的解读，就能判断岩层所受的古构造运动的期次和强度.

利用岩石声发射实验研究发现(贾承造，1997；曾联波等，2004)，库车坳陷自中生代以来发生了6次古构造运动，

其中早白垩世地层记录了4次古构造运动，即巴什基奇克组地层经历了4期古构造运动，分别是燕山晚期(K/E)、喜马拉雅早期(E/N)、喜马拉雅中期(N1/N2)和喜马拉雅晚期(N2/Q)的构造运动.喜马拉雅中期和晚期是库车坳陷的主要构造运动，形成了近东西向逆冲推覆构造样式下的前陆盆地.

图 4就是曾联波等(曾联波，2004；曾联波等，2004)对KL201井的岩心进行声发射实验研究，发现早白垩系记忆了5次构造运动，剔除现今的构造运动，即记录了燕山晚期、喜 马拉雅早期、喜马拉雅中期和喜马拉雅晚期共四期构造运动.同时结合岩石磁组构恢复，可以得到古构造应力值，发现从燕山晚期到喜马拉雅晚期，库车坳陷持续受N-S向的挤压作用，最大主应力不断增大，古构造引力场不断增强(表 1).

图 4

Fig. 4

图 4 库车坳陷不同地层岩石声发射实验典型响应曲线图——KL201井K1+2砂质泥岩(深度3988.1 m)(据曾联波，2004) Fig. 4 Kuqa Depression typical response curves of acoustic emission experiment of rocks—K1+2 s and y mudstone，KL well 201(depth of 3988.1 m)(modified after Zeng，2004)

表 1(Table 1)

表 1 库车坳陷岩石声发射测量的最大有效古应力值(σ1)(据曾联波，2004) Table 1 Kuqa Depression Maximum effective stress value measured by acoustic emission experiment of rocks(σ1)(modified after Zeng，2004) 地层时代 印支期σ1值 /MPa 燕山早期σ1值 /MPa 燕山晚期σ1值 /MPa 喜马拉雅早期σ1值 /MPa 喜马拉雅中期σ1值 /MPa 喜马拉雅晚期σ1值 /MPa K1 / / 35.2 59.9 74.8 80.9 J1 / 28.8 46 65.3 88.2 95.6 T1a) 52.5 25.9 35.8 47.1 64.9 73.9 a)为库车河剖面地表取样，谭成轩(2001)分析;其他为岩心取样，曾联波(2000，2001)分析.

表 1 库车坳陷岩石声发射测量的最大有效古应力值(σ1)(据曾联波，2004) Table 1 Kuqa Depression Maximum effective stress value measured by acoustic emission experiment of rocks(σ1)(modified after Zeng，2004)

岩心是地质研究的第一手资料，由于其直接取自地下深层，对岩心的研究就尤为重要.在岩心从地下深层取到地面的过程中，人为因素也会在岩心上产生一些裂缝，成为诱导缝.在岩心的裂缝研究时，就得注意区分出天然缝还是诱导缝.一般来说，诱导缝的特点主要有：(1)裂缝面较平滑且裂缝分布规律;(2)一般为一组成180°对称排列的缝，经常为雁裂缝;(3)径向延伸都不大;(4)经常直接切穿不同岩石.

天然缝又包括构造缝和非构造缝，现只对构造缝进行期次研究.构造缝指由于构造因素而产生的缝，具有成组成系分布、裂缝面较粗糙、径向延伸大等特点.在本研究区，根据裂缝的相互截切和终止关系，从岩心上至少可以发现有三期构造缝(图 5).其中第2期裂缝角度较高，为近垂直缝；第1、3期裂缝角度稍低，为高角度缝.第1期裂缝形成后，经历了后期的主要充填作用，以全充填裂缝为主.第2、3期裂缝错过了主要的充填作用，以半充填-不充填为主.

图 5

Fig. 5

图 5 克深2-2-8、2-2-8、2-2-14井岩心 Fig. 5 Cores of Keshen wells of 2 -2-8，2-2-8，2-2-14

虽然岩心能够直观地观察地质现象，但取心成本很高，而成像测井具有极高的分辨率(0.2 in)，并且能够进行可视化的图形观察和分析，故可以代替岩心进行整井段的沉积和构造研究(王贵文和郭荣坤，2000).在对裂缝的定向研究方面，除了利用岩石的剩磁特征(章凤奇等，2007)，成像测井能够直观准确地确定裂缝的产状，这是常规取心所不能达到的(陈钢花等，1999；高霞和谢庆宾，2007).因此，利用成像测井对裂缝的期次划分进行研究是十分有必要的.

研究区所处盆地类型为前陆盆地，所受挤压应力较强，井眼垮塌和井眼崩落现象发育，同时为了钻井和开发安全，后期开发井大部分采用油基泥浆钻井，这些因素均造成了成像测井质量的下降，本次研究尽量选取水基泥浆井中成像质量较好段进行裂缝期次划分.

利用成像测井资料进行裂缝期次研究一般依据以下两个认识：(1)先期的构造裂缝易被后期构造裂缝切割；(2)后期构造裂缝易被先期构造裂缝限制.按照上述两点，对研究区的成像测井资料进行研究，认为克深2井区主要发育3期 裂缝，走向分别为NS向、WE向和NW向，另外还有一期只局部发育的NE向裂缝，其发育程度明显不如前面三期裂缝.

对研究区内广泛发育的三期裂缝进行成像测井图像分析，可得到三期裂缝的形成期次先后.

第1期构造裂缝走向以近南北向为主，裂缝的倾角相对较小，平均为50°~60°，属于高角度缝，多被方解石全充填，常见后期裂缝的切割现象.图 6显示近南北向裂缝被北西向裂缝切割，故北西向裂缝形成期次晚于近南北向裂缝.

图 6

Fig. 6

图 6 北西向裂缝切割近南北向裂缝 Fig. 6 NW striking fracture cutting NS striking fracture(keshen well 2-2-12)

第2期构造裂缝走向以北西向为主，裂缝倾角较大，大部分大于80°，属于近垂直缝，常见方解石的半充填-未充填现象，以剪裂缝为主.图 7显示近东西向裂缝被北西向裂缝所限制，故北西向裂缝形成期次早于近东西向裂缝.

图 7

Fig. 7

图 7 近东西向裂缝被北西向裂缝所限制(克深2-2-12井) Fig. 7 WE striking fracture limited by NW striking fracture(keshen well 2-2-12)

第3期裂缝走向以近东西向为主，裂缝倾角相对较小，平均60°~70°，属于高角度裂缝，见方解石的半充填-未充填现象，以张裂缝为主.该期裂缝多切割第1期和第2期裂缝，也多见被第2期裂缝限制.图 7显示近东西向裂缝被北西向裂缝所限制，故近东西向裂缝形成期次晚于北西向裂缝.

对较不发育的北东向裂缝进行分析，发现其多被近南北向裂缝切割或限制近南北向裂缝的发育(图 8、9)，故认为在研究区局部发育的北东向裂缝的发育期次早于近南北向裂缝.

图 8

Fig. 8

图 8 近南北向裂缝切割北东向裂缝(克深201井) Fig. 8 NS striking fracture cutting NE striking fracture(keshen well 201)

图 9

Fig. 9

图 9 近南北向裂缝被北东向裂缝所限制(克深202井) Fig. 9 NE striking fracture limited by NS striking fracture(keshen well 202)

结合岩石声发射实验结果，认为研究区所发育的四期裂缝大概的发育时期分别为：北东向裂缝发育于燕山晚期(K/E)，近南北向裂缝发育于喜马拉雅早期(E/N)，北西向裂缝发育于喜马拉雅中期(N1/N2)，近东西向裂缝发育于喜马拉雅晚期(N2/Q). 3 结 论

3.1     克深2井区主要发育构造裂缝、成岩裂缝等.构造缝以张性裂缝为主，裂缝开度较大，延伸距离较短，裂缝面粗糙不平且常弯曲，多被方解石充填.成岩裂缝常发育于含泥质岩类中和砂泥岩交界处，具有弯曲、断续、分枝等特点.

3.2     克深2井区主要发育3期裂缝，分别为NS走向、WE走向和NW走向的，其中第一期裂缝为NS走向，第二期裂缝为NW走向，第三期裂缝为WE走向.另外较不发育的一期裂缝为NE向，其发育期次早于NW向裂缝.

3.3     根据岩心及成像测井资料，同时结合岩石声发射实验结果，认为研究区的裂缝主要发育时间为：北东向裂缝发育于燕山晚期(K/E)，近南北向裂缝发育于喜马拉雅早期(E/N)，北西向裂缝发育于喜马拉雅中期(N1/N2)，近东西向裂缝发育于喜马拉雅晚期(N2/Q).

3.4     裂缝是低孔低渗储层油气的有效储集空间和主要渗流通道.裂缝的发育对储层(特别是低孔低渗储层)的质量和产能具有改善作用，对储层产能的提高尤其显著.对裂缝类型和裂缝期次的研究，有助于了解裂缝的形成、改造与分布，从而对开发方案编制有指导作用.