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沾化凹陷沉积岩岩性、塑性、弹塑性及裂缝特征研究

刘琳琳  
【摘要】:在沉积岩岩性方面的研究还缺乏以矿物成分含量为基础的岩石类型划分,并且前人对具有不同岩石成分沉积岩的塑性、弹塑性及裂缝发育特征的研究同样较为薄弱,这制约了对油气成藏过程及机理的进一步认识。本文针对上述研究薄弱环节,选取沾化凹陷为研究区,根据岩石力学实验研究、沉积岩随埋深力学性质演化研究及岩心和薄片中裂缝观察,探讨了拉张环境下,不同类型组合地层中的裂缝发育特征、机理及发育部位,并给出了模型。为了更好地研究岩石成分对岩石力学性质的影响,通过全岩矿物分析数据统计分析对沾化凹陷沉积岩进行岩性分类,结果表明沾化凹陷沉积岩主要有四个大类,包括碎屑岩、碳酸盐岩、粘土岩和杂岩;9个亚类,包括石英碎屑岩、长石碎屑岩、方解石碳酸盐岩、白云石碳酸盐岩、粘土岩、石英长石杂岩、方解石杂岩、白云石杂岩、粘土杂岩。对岩心和薄片中互层部位裂缝发育情况观察和研究发现:各组合地层互层接触部位均发育平行层面裂缝:砂岩和泥岩组合地层中,泥岩多发育与沉积层理面高角度斜交的裂缝;泥页岩、方解石碳酸盐岩组合地层中,碳酸盐岩层内极其发育垂向裂缝;白云岩、泥岩组合地层中,白云岩发育垂向裂缝和高角度斜向缝;显性孔隙结构(铸体薄片中见大量被铸体充填的孔隙)、隐性孔隙结构(铸体薄片中无或极少见被铸体充填的孔隙)砂岩组合地层中,具有隐性孔隙结构的砂岩层发育垂向缝。对沾化凹陷沉积岩进行压缩、回弹、破裂实验研究得出:(1)在相同的垂向载荷下,碎屑岩、杂岩、碳酸盐岩的垂向压缩性和回弹性依次减弱,水平方向的伸展量也依次减小,(2)具有显性孔隙结构、结构疏松的碎屑岩轴向压缩性和径向伸展性好于具有隐性孔隙结构、结构致密的碎屑岩。在盆地沉降垂向加载过程中,或盆地抬升卸载过程中,碎屑岩最不容易破裂,碳酸盐岩最易产生裂缝。根据沾化凹陷沉积岩地层岩心裂缝发育深度统计以及沉降埋藏过程中岩石力学性质演化研究,地层塑性压实阶段埋藏深度范围为0-2100m,塑性压缩及破裂阶段埋藏深度范围为2100m以下。综上研究发现:具有不同组分、不同结构的岩石,其力学性质存在差异,相同应力条件下,在其互层组合地层中表现出相对刚性和相对塑性特征。组合地层发育“工”字型裂缝组合,在沾化凹陷古近系-新近系地层2100m深度以下发育“类石香肠”构造带。


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