储层地质与构造地质第四章裂缝
储层地质学裂缝
第五章储层裂缝裂缝是油气储层特别是裂缝性储层的重要储集空间，更是良好的渗流通道。
世界上许多大型、特大型油气田的储集层即为裂缝性储层。
作为一种特殊的孔隙类型，裂缝的分布及其孔渗特征具有其独有的复杂性，它不象正常孔隙那样通过沉积相、成岩作用及岩心分析能够较为容易地预测和评价。
由于裂缝的存在对油气储层的勘探和开发会导致很大的影响，因而对油气储层中裂缝的研究就显得十分重要。
本章主要介绍裂缝系统的成因、裂缝的基本参数、孔渗性以及裂缝的探测和预测方法。
第一节裂缝的成因类型及分布规律所谓裂缝，是指岩石发生破裂作用而形成的不连续面。
显然，裂缝是岩石受力而发生破裂作用的结果。
本节分别从力学和地质方面简要介绍裂缝的成因分类及分布规律。
一、裂缝的力学成因类型在地质条件下，岩石处于上覆地层压力、构造应力、围岩压力及流体(孔隙)压力等作用力构成的复杂应力状态中。
在三维空间中，应力状态可用三个相互正交的法向变量(即主应力)来表示，以分量σ1、σ2、和σ3别代表最大主应力、中间主应力和最小主应力(图5-1)。
在实验室破裂试验中，可以观察到与三个主应力方向密切相关的三种裂缝类型，即剪裂缝、张裂缝(包括扩张裂缝和拉张裂缝)及张剪缝。
岩石中所有裂缝必然与这些基本类型中的一类相符合。
图5-1 实验室破裂实验中三个主应力方向及潜在破裂面的示意图图中A示扩张裂缝，B、C表示剪裂缝1.剪裂缝剪裂缝是由剪切应力作用形成的。
剪裂缝方向与最大主应力(σ1)方向以某一锐角相交(一般为30°)，而与最小主应力方向(σ3)以某一钝角相交。
在任何的实验室破裂实验中，都可以发育两个方向的剪切应力(两者一般相交60°)，它们分别位于最大主应力两侧并以锐角相交(图5-1)。
当剪切应力超过某一临界值时，便产生了剪切破裂，形成剪裂缝。
根据库伦破裂准则，临界剪应力与材料本身的粘结强度(τo)及作用于该剪切平面的正应力(σn)和材料的内摩擦系数(μ)有关，即，τ临界＝τo＋μσn剪裂缝的破裂面与σ1－σ2面呈锐角相交，裂缝两侧岩层的位移方向与破裂面平行，而且裂缝面上具有“擦痕”等特征。
裂缝识别与评价
三、岩心裂缝观测与分析
1．岩心裂缝几何参数的相关分析 裂缝几何参数：裂缝长度、宽度(即张开度)、倾 角和方位 )，从岩心裂缝观测研究裂缝的发育特征，
裂缝性灰岩成像测井响应特征
成像测井： FMS 图像显示为高
导暗色正弦曲线，倾向 155o ，
倾 角 88 o ， ARI 图 像 显 示 缝 呈 NE-SW异常反映裂缝沿 NE—SW方 向延伸较远， DSI 图像有“斜” 条纹及斯通利波能衰减，表明
裂缝连通较好。
取心观察：岩心严重破碎，在裂缝密度较小处(4500—4505m)， 取心相对完整，见一条直劈裂缝
四、基本概念 1．裂缝孔隙度：裂缝孔隙体积/岩石总体积； 2．基质孔隙度：岩石基质孔隙/岩石基块体符号 基块孔隙度：岩石基块孔隙/岩石总体积 3．总孔隙度：总孔隙体积/岩石总体积 4．裂缝孔隙度分布指数（基块孔隙度分布指数） （1）A型孔隙度分布（Vf =10-15%）：裂缝孔隙储藏能力低，而原 生的基块孔隙储油能力高，总它的储量大，产量高，产量不降慢， 稳产时间长，但采收率较低。 （ 2 ） B 型孔隙度分布（ Vf= 40%-50% ）：裂缝孔隙储藏能力与基块 储藏能力相当，储量大，产量高，产量下降较慢稳产时间较长， 采收率高。 (3) C 型孔隙度分布（ Vf =95-100% ）：油气全部储存在裂缝孔隙 中，原生的基块孔隙小储藏油气，储藏能力较小，储量小，在短 时间内，油气产量特别高，采收率最高，但油气产量下降快，稳 产时间短。 华北A、B型之间Vf =33% 四川：B、C型之间
低渗透砂岩油气储层裂缝及其渗流特征
低渗透砂岩油气储层裂缝及其渗流特征3曾联波(石油大学油气成藏机理教育部重点实验室北京 102249)摘 要 综合分析了不同地区低渗透砂岩油气储层裂缝的发育规律、渗流特征及其控制因素,发现低渗透砂岩储层裂缝以高角度构造裂缝为主,裂缝的间距一般呈对数正态函数分布,并与岩层厚度呈正线性相关关系。
裂缝的发育受岩性、岩层厚度、沉积微相、构造和应力等因素控制。
裂缝渗透性受现应力场的影响,通常与现应力场最大主应力方向近平行裂缝的渗透性最好,但其它方向裂缝的渗流作用不容忽视。
裂缝提高了低渗透砂岩储层的可动油饱和度,同时又影响井网部署和注水开发效果。
关键词 裂缝 发育规律 渗流特征 低渗透砂岩储层中图分类号:TE122 文献标识码:A 文章编号:0563-5020(2004)01-0011-07低渗透砂岩储层一般是指空气渗透率<50×10-3μm 2的含油气砂岩储层(李道品,1997)。
由于其岩石致密,脆性大,在成岩过程和后期构造变动中,在非构造作用力和构造作用力影响下可产生各种微断裂和裂隙(本文统称为裂缝),成为裂缝性低渗透砂岩储层。
在低渗透砂岩储层中,裂缝所起的储集作用较小,裂缝的孔隙度通常<0.5%。
裂缝主要是提高储层的渗透率或造成储层渗透率强烈的非均质性,裂缝的渗透率通常比基质渗透率高1～2个数量级。
因此,研究低渗透砂岩储层裂缝及其渗流特征,对提高这类油气田的开发水平,改善开发效果,提高采收率具有十分重要的意义。
1 裂缝发育规律(1)裂缝间距及其与层厚关系通过不同构造类型露头区和岩心研究,低渗透砂岩储层裂缝的间距常服从对数正态函数分布。
从准噶尔盆地火烧山油田及其附近相似露头区上二叠统平地泉组垂直同一组系裂缝走向的间距测量表明,无论是在全区范围内对所有裂缝进行测量统计,还是在与岩心直径相同的10cm 直径圆的小范围内对裂缝进行测量统计,裂缝间距都服从对数正态函数分布规律,只是10cm 直径圆内的裂缝平均间距小一个数量级(图1)。
储层地质学
第四章储层孔隙结构储集岩的孔隙结构是指岩石所具有的孔隙和喉道的几何形状、大小、分布及其相互连通关系。
孔隙结构属于油气储层的微观研究范畴，而油气储层的孔隙度、渗透率和流体饱和度则属于宏观统计的范畴。
研究孔隙结构，深入揭示油气储层的内部结构，对油气田勘探和开发有着重要的意义。
第一节储集岩的孔隙和喉道类型储集岩的基本储集空间可划分为孔隙(广义的孔隙，包括孔隙、裂缝和溶洞)和喉道。
一般地，可以将岩石颗粒包围着的较大空间称为孔隙，而仅仅在二个颗粒间连通的狭窄部分称为喉道，或者说，两个较大孔隙空间之间的连通部分称为喉道。
孔隙是流体赋存于岩石中的基本储集空间，而喉道则是控制流体在岩石中渗流的重要的通道。
流体在自然界复杂的孔隙系统中流动时，都要经历一系列交替着的孔隙和喉道。
无论是油气在二次运移过程中油气驱替孔隙介质所充满的水时，还是在开采过程中油气从孔隙介质中被驱替出来时，都受流动通道中最小的断面(即喉道直径)所控制。
显然，喉道的大小和分布以及它们的几何形状是影响储集岩渗流特征的主要因素。
一、碎屑岩的孔隙和喉道类型1.碎屑岩的孔隙类型关于孔隙类型的划分，前人从不同角度曾提出了许多方案。
归纳起来，大体有以下三种：按孔隙成因的分类：将孔隙分为原生、次生及混合成因三大类。
每一类型又进一步细分为若干次一级类型。
这是目前国内外比较流行的一种分类方案，如V.Schmidt(1979)的分类。
按孔隙大小的分类：将孔隙分为超毛细管孔隙(孔隙直径大于500μm，裂缝宽度大于250μm)、毛细管孔隙(孔隙直径500～0.2μm，裂缝宽度250～0.1μm)和微毛细管孔隙(孔隙直径小于0.2μm，裂缝宽度小于0.1μm)。
这种分类着重强调孔隙大小对渗流作用的物理意义。
按孔隙成因和孔隙几何形状的分类：将孔隙分为粒间孔隙、溶蚀孔隙、微孔隙及裂缝孔隙四种类型(Pittman,1979)。
显然，其中微孔隙是按孔隙大小来划分的(Pittman定义的微孔隙直径小于0.5μm)，其他则是从成因的角度。
石油天然气地质学 第4章储层孔隙结构新进展
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二、毛管压力曲线常规定量分析
(四)孔隙－喉道分选性
75% 总饱和度下的压力 PTS 25% 总饱和度下的压力
(五)储层级别(Reservoir grade)
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二、次生孔隙（secondary porosity）
2、破裂孔隙－裂缝（fracture）
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二、次生孔隙（secondary porosity）
2、破裂孔隙－裂缝（fracture）
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二、次生孔隙 （secondary porosity）
3、晶间孔隙 ---重结晶作用晶间孔为主
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二、次生孔隙（secondary porosity）
2 碳酸盐岩基块的喉道类型：管状喉道 孔隙缩颈喉道 片状喉道
五、碳酸盐岩储层的孔隙结构
1 孔隙空间由孔隙及相当孤立的近乎狭窄的连通喉道组成。 2 孔隙空间的缩小部分为连通喉道，喉道变宽即成孔隙。 3 孔隙由细粒孔隙性连通带所连通，镜下可见连通支脉。 4 孔隙系统在白云岩的主体或胶结物的颗粒之间发育，孔隙大 部分反映了颗粒外形。 5 孔隙主要由裂缝沟通。 6 由两种以上基本孔隙结构构成。
孔喉分选性则是指孔喉大小分 布的均一程度
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第四节
压汞数据的孔隙结构参数研究进展
二、毛管压力曲线常规定量分析
(一)排驱压力(displacement pressure) Wardlaw和Taylor(1976) :取饱和度为20%时对应的压力为排驱压力。
Schowalter(1979):把汞饱和度在10%的压力定义为排驱压力。 在毛管压力曲线上, 沿着曲线的平坦部分作切线与纵轴相交的压力 值就是排驱压力(Pd)。
裂缝性储集层精品PPT课件
Reservoir Geology
2、裂缝的类型
不同的分类依据有不同的分类方案。
裂缝的成因
力学成因：张性裂缝、压性裂缝、扭性裂缝 地质成因：构造裂缝、地层裂缝、其他裂缝
裂缝的几何性质
几何形态：走向缝、倾向缝、垂直缝、水平缝 大小：微裂缝、裂缝
裂缝的孔隙特征
充填程度：无充填、半充填、充填 充填物质：方解石、白云石等
B、长间距声波测井(Long-Spaced Sonic Log，简称LSS)
LSS遇到裂缝后，声波的能量从一种波的形式转换到另一 种形式(如从Stoneley波到Pseudo—Ralyleigh波)，因此接收 到的能量变弱。
储层地质学
Reservoir Geology
C、全波列声波(Array—Sonic)
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白云岩裂缝级别层次特别丰富
储层地质学
2、有利的构造部位
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裂缝时构造运动的结果，裂缝的发育与断层和褶皱密切相关。
(1)褶皱上的有利部位
储层地质学
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(2)与构造作用时期的关系 在构造运动的早期，地层变形不太强烈时所产生 的裂缝主要在脆性薄地层中，且裂缝产状微垂直 与构造走向。 构造运动的中晚期，裂缝发育在较厚的地层中， 切产状平行于走向。
储层地质学
Reservoir Geology
一、裂缝储集层概述
储层地质学
Reservoir Geology
1、裂缝
裂缝是一种岩石间丧失结合力的空间面。 裂缝两侧的岩石发生了显著位移则称为断层。而没有 发生较大位移则称为节理。 裂缝的存在是裂缝性储集层形成的必要条件。 裂缝的空间分布影响储集层的非均质性和油水运动规 律，最终影响油气采收率。 裂缝研究是储层研究的重要内容之一。
《储层地质学》期末复习题及答案
《储层地质学》期末复习题第一章绪论一、名词解释1、储集岩2、储层3、储层地质学第二章储层的基本特征一、名词解释1、孔隙度2、有效孔隙度3、流动孔隙度4、绝对渗透率5、相渗透率6、相对渗透率7、原始含油饱和度8、残余油饱和度9、达西定律二、简答题1、简述孔隙度的影响因素。
2、简述渗透率的影响因素。
3、简述孔隙度与渗透率的关系第三章储层的分布特征一、简答题1、简述储层的岩性分类？2、简述碎屑岩储层岩石类型？3、简述碳酸盐岩储层岩石类型？4、简述火山碎屑岩储层岩石类型？5、风化壳储层的结构6、泥质岩储层的形成条件二、论述题1、简述我国中、新生代含油气湖盆中的主要储集砂体成因类型及主要特征。
（要点：重点针对河流相、三角洲、扇三角洲、滩坝、浊积岩等砂体分析其平面及剖面展布特征）第四章储层孔隙成岩演化及其模型一、名词解释1、成岩作用2、同生成岩阶段3、表生成岩阶段二、简答题1、次生孔隙形成的原因主要有哪些？2、碳酸盐岩储层成岩作用类型有哪些？3、如何识别次次生孔隙。
三、论述题1、简述成岩阶段划分依据及各成岩阶段标志2、论述碎屑岩储层的主要成岩作用类型及其对储层发育的影响。
3、论述影响储层发育的主要因素有哪些方面。
第五章储层微观孔隙结构一、名词解释1、孔隙结构2、原生孔隙3、次生孔隙4、喉道5、排驱压力二、简答题1、简述砂岩碎屑岩储层的孔隙与喉道类型。
2、简述碳酸盐岩储层的孔隙与喉道类型。
三、论述题试述毛管压力曲线的作用？并分析下列毛管压力曲线所代表的含义第六章储层非均质性一、名词解释1、储层非均质性2、层内非均质性3、层间非均质性4、平面非均质性二、简答题1、请指出储层非均质性的影响因素。
2、如何表征层内非均质性？三、论述题1、论述裘怿楠（1992）关于储层非均质性的分类及其主要研究内容。
2、论述宏观非均质性对油气采收率的影响(要点：分析层内、层间、平面非均质性对油气采收率的影响)第七章储层敏感性一、名词解释1、储层敏感性2、水敏性3、酸敏性4、速敏性二、简答题1、储层损害的原因？2、储层敏感性类型？《储层地质学》期末复习题参考答案第一章绪论一、名词解释1、储集岩：具有孔隙空间并能储渗流体的岩石。
第四章 地质构造-裂缝
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成因综合模式及裂缝与构造的关系图
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3. 裂缝要素
能表明裂缝几何形态和运动性质的基本组成内容 包括裂缝产状要素：走向、倾向、倾角； 裂缝规模要素：穿切长度、延伸长度、宽度、分布密度及间
距； 裂缝开启程度要素：充填程度及有效开启程度（开度）等。
褶皱派生缝 横张裂缝 纵张裂缝 斜向共轭剪切缝 顺层剪切缝
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区域构造缝
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棋盘格子状裂缝
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“X”型的剪切裂缝
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多组裂缝互相切割
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早期平面上区域性剪裂缝
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（1）褶皱构造的成因随褶皱演化过程而演化并与褶皱构造部位关系密切。不同构造 部位受力性质不同，形成裂缝的类型也不同。构造曲率变化大的部位是裂缝发育的 最佳部位。
（2）断层与裂缝在成因上关系密切。断层形成时，在其两侧产生大量裂缝而形成断 裂带，这是因为在断面附近地应力集中分布所产生的结果。断层两侧裂缝发育程度 不同，上盘的裂缝带分布较宽，下盘的裂缝带局限于断层附近。断层的延伸末端是 应力集中区，也是裂缝发育地带。裂缝密度与离断层的距离关系密切：离断层越近， 裂缝密度越大。
成岩作用 岩层沉积以后经历各种成岩过程，有些成岩作用 导致岩层裂缝的形成：
（1）压实作用：在上覆岩压作用下，脆性岩石大多会形成 高角度或垂直的张性裂缝；受岩石岩性和组构的影响，有时 也会形成一些低角度或水平的隐性裂缝。碳酸盐岩的缝合线， 经常会转化成裂缝，碎屑颗粒被压裂形成粒内缝。
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垂直于主层面。
3、收缩裂缝
指与岩石总体积减小相伴生的张性裂缝的总称。成岩收缩缝。 成因： •干缩作用：形成干缩裂缝，即泥裂 •脱水作用：形成脱水收缩裂缝 •矿物相变：形成矿物相变裂缝 •热力收缩作用：形成热力收缩裂缝 （1）干缩裂缝 炎热气候→粘土沉积物或灰泥沉积物出露地表→干燥失水收缩 形态： •断面上，呈上宽下窄的楔状“V”字形或“U”字形，裂缝上部宽 度一般小于2－3cm，深度为几毫米至几十厘米 •平面上，裂缝系统呈多边形 该裂缝系统局限发育于较薄的地形暴露面上，且往往被后期沉积 物所充填，对油气储集意义不大。
第四章
储层裂缝
第一节
裂缝成因类型
第二节 裂缝性表征参数类型
裂缝：指岩石受力→发生破裂作用→而形成的不连续面 一、裂缝力学成因类型 地层压力、构造应力、围岩压力、孔隙压力→三维应力场
正交坐标系下分解： •δ1―最大主应力 •δ2―中间主应力 •δ3―最小主应力
二、裂缝孔隙度
双重孔隙介质（两种孔隙度系统）： •基质岩块孔隙介质：孔隙分布比较均匀； •裂缝和（或）溶洞孔隙介质：孔隙分布很不均匀。 裂缝孔隙度：裂缝孔隙体积与岩石体积之比。
f
Vf V
100 %
Φ f：裂缝孔隙度，一般Φ f＜0.5%； Vf：裂缝孔隙体积；V：岩石体积。 获取方法： •通过裂缝宽度与密度求取 •特殊岩心分析 •三维岩心试验 •测井资料解释
（3）矿物相变裂缝 由于沉积物中碳酸盐或粘土组分的矿物发生相变，引起体积减 小而形成的裂缝。 示例： 方解石向白云石转变、蒙脱石向伊利石转变 （4）热力收缩裂缝
指那些受热岩石在冷却过程中发生收缩而形成的裂缝。
示例：
火成岩（如玄武岩）中的柱状节理。
4、卸载裂缝 由于上覆地层的侵蚀而诱导的裂缝。 形成机理： •上覆地层侵蚀→岩层负载减小，应力释放→岩层内部力学薄 弱界面产生膨胀、隆起和破裂→形成裂缝 •地形起伏较大→地下岩层承受的静水压力在横向上出现差异 →流体横向运移，若运移流体与深部高压剖面或连续含水层 相通→增加流体压力梯度→形成天然水压裂缝 5、风化裂缝 地表或近地表，与各种机械和化学风化作用（如冻融循环、 小规模岩石崩解、矿物蚀变和成岩作用）及块体坡移有关的 裂缝。
L nf l A fD SB SB
（3）体积裂缝密度（VfD，简称体密度） 指裂缝总表面积与岩石总体积的比值。静态参数。
V fD S VB
S：裂缝总表面积； VB：岩石总体积。
5、裂缝产状：裂缝走向、倾向和倾角。 岩心描述中，据裂缝与岩心横截面夹角，分为四个类别： •水平缝：夹角为0°～15° •低角度斜交缝：夹角为15°～45° 高 垂 •高角度斜交缝：夹角为45°～75° 角 直 度 •垂直缝：夹角为75°～90° 缝 斜 交 获取方法： 缝 低角度斜交缝 •在野外露头、岩心上直接测量； •通过测井解释获取裂缝产状。
拉张裂缝与扩张裂缝： •裂缝形态：相同 •形成机理：不同，扩张裂缝δ 1～3 为挤压力，诱导扩张应力； 而拉张裂缝至少有一个主应力δ i是拉张力，直接由该应力形成 示例 褶皱顶部裂缝形成顺序（伴随背斜形成）：垂直长轴的横向裂 缝（扩张裂缝）→共轭剪裂缝→平行长轴的纵向裂缝（拉张裂 缝）
二、裂缝地质成因类型
（2）脱水收缩裂缝 粘土脱水、凝胶或胶体脱水 脱水作用与干燥作用区别： 干燥作用仅发生于地表，且为一种 机械过程；而脱水作用既可发生于 地表，又可发生于水下或地下，且 为一种化学过程。 脱水收缩裂缝形成三维多边形网络， 且裂缝间隔小，形成所谓的“鸡笼 状”，在三维空间均匀分布，并互 相连通。 岩性：泥页岩、粉砂岩、细砂岩、 粗砂岩、石灰岩和白云岩中。 发育这种裂缝的岩层可形成很好的 油气储层。
δ2 →
⑥类型Ⅵ：与层间滑动相伴生的裂缝 应力状态： δ1、δ3分别与层面呈一定角度相交，δ2∥岩层走向 褶皱过程中可发生层间滑动，形成：层间脱空缝、层间剪切缝
2、区域裂缝 盆地区域上大面积内切割所有局部构造（如背斜、向斜等） 的裂缝。成因可能是由于岩层的负载和卸载历史造成的。
特点：一般发育二组正交裂缝，其方向分别平行盆地的长轴
第二节 裂缝性表征参数
一、裂缝基本参数：可在野外露头和岩心上直接测量 裂缝宽度、大小、产状、间距、密度、充填性质等。 1、裂缝宽度（张开度）： 指裂缝壁之间的距离。 实际油藏岩石中，裂缝宽度往往变化很大 裂缝宽度与裂缝孔隙度和渗透率，特别是 渗透率关系很大。
2、裂缝大小： 指裂缝长度及其与岩层的关系。 平面上，裂缝长度难于准确获取，但裂缝与岩层的关系较容易观测。
据裂缝切穿岩层的情况，可将裂缝分为二类： •一级裂缝：切穿若干岩层 •二级裂缝：局限于单层内
3、裂缝间距： 指两条裂缝之间的距离。 对于岩石中同一组系的裂缝，应对其间距进行测量。裂缝间距变化较大，由几 毫米可变化到几十米。 4、裂缝密度： 反映裂缝的发育程度。 据测量参照系的不同，可分为三种密度类型： （1）线性裂缝密度（LfD，简称线密度） 指与一条直线(垂直于流动方向的直线或岩心中线)相交的裂缝条数与该直线长 度的比值。与流体流动的方向有关。
（2）逆断层
δ1为水平方向，δ3为垂直方向与逆 断层伴生的裂缝主要为：
•扩张裂缝：裂缝面⊥δ 3 ，扩张 裂缝为水平缝。 •剪裂缝：发育共轭剪裂缝
与裂缝发育程度相关的因素有： •距断层面的距离 •断层位移量
•岩性 •岩体总应变 •埋深 •断层类型 一般地，断层附近裂缝较发育，随着与断层面距离的增加，裂 缝发育程度降低。 另外，据力学实验：断层末端、断层交汇区及断层外凸区是应 力集中区，也是裂缝相对发育带。
δ2 →
④类型Ⅳ：平行层面的扩张缝及与其呈锐角相交的剖面X剪切缝 应力状态： δ1∥岩层倾向，δ2∥岩层走向，δ3⊥岩层层面。
岩层沿倾向方向压缩，可形成：平行层面的扩张裂缝及与其呈 锐角相交的剖面X剪切缝
⑤类型Ⅴ：垂直层面的扩张裂缝与剖面X剪切缝
应力状态：
δ1 ⊥岩层层面，δ2、δ3 ∥岩层走向、倾向 可形成：垂直层面的扩张裂缝及与其呈锐角相交的剖面X剪切缝。
岩层沿走向压缩，可产生：沿走向方向的扩张裂缝和平面X剪切缝 该类型中，扩张裂缝为纵向裂缝（平行于构造走向）
一般地，类型Ⅰ先于类型Ⅱ： 在产生类型Ⅰ的过程中，岩层发生褶皱；而在产生类型Ⅱ的过程 中，应力是对已形成的褶皱进行改造
③类型Ⅲ：褶皱轴部的拉张裂缝 岩层褶皱变形中，褶皱轴部局部应力场转化：上部岩层中产生拉 张应力，下部岩层中仍为压应力，中间为中性面(受力前后长度不 变)。 上部岩层中形成拉张裂缝，中性面以下不形成裂缝，只可能形成 一些缝合线 •长轴背斜：拉张裂缝∥背 斜长轴，为纵向裂缝 •短轴背斜和穹窿：可形成 二组相互正交的拉张裂缝 （裂缝网络） •向斜：弯曲底部可形成拉张 裂缝
（1）正断层 δ1 为垂直方向，δ2 和δ3 为水平方 向，断层面实际为剪切面。 与正断层伴生的主要裂缝有： ①张裂缝：破裂面⊥δ 3 δ 3为拉张应力→拉张裂缝 δ 3为压应力→扩张裂缝 ②剪裂缝：可发育共轭型式的两 组剪裂缝： 一组平行于断层面 另一组与断层面共轭 实际岩层中，这二组裂缝并非均 等发育。
裂缝类型： •剪裂缝 •张裂缝―包括扩张裂缝、拉张裂缝 •张剪缝
1、剪裂缝
剪切应力→剪裂缝
理论情况下： δ1、δ2 、δ3均为压应力，δ1派生 →剪切应力→超过临界剪应力， 发生剪切断裂→ 生成剪裂缝 共轭剪裂缝B、C：位于δ1两侧，与δ1呈30°锐角相交，与δ3以某 一钝角相交。共轭剪裂缝∥共轭裂应力
L fD nf LB
LfD：线密度，或称裂缝频率、裂缝率； LB：所作直线的长度； nf：与所作直线相交的裂缝数目。
（2）面积裂缝密度（AfD，简称面密度）：与流体流向有关。 指流动横截面上裂缝累计长度与该横截面积的比值。 AfD：面积裂缝密度； L：裂缝总长度； nf：裂缝总条数； l：裂缝平均长度； SB：流动横截面积。
裂缝渗透率：固有裂缝渗透率、岩石裂缝渗透率
1、固有裂缝渗透率（Kff） 指流体沿单一裂缝或单一裂缝组系流动而与周围基岩无关的裂缝 渗透率。 裂缝Ⅰ： 裂缝平行于流动方向，根据流体驱动力与粘滞力平衡方程，可知 单位时间内通过该裂缝的实际流量Qf： b 2 ( P P2 ) 1
Qf a b 12 l
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根据张应力类型，可将张裂缝分为二种： •扩张裂缝 •拉张裂缝
（1）扩张裂缝 δ1、δ2 、δ3均为压应力→诱导→扩张应 力→超过临界值，发生扩张→生成扩张 裂缝： 扩张应力∥δ 3→破裂面⊥δ 破裂面∥（δ 1+δ 2）面
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扩张裂缝常与共轭剪裂缝共生 （2）拉张裂缝 三个主应力中，至少有一个为拉张应力→超过临界值，发生拉张 →生成拉张裂缝： 拉张应力δ i→破裂面⊥δ i 3、张剪缝 剪应力＋张应力→张剪缝。先剪后张，或先张后剪。 破裂面上可见擦痕，裂缝具一定开度
水平缝
6、裂缝性质 主要有：裂缝张开与闭合性质、裂缝充填情况和裂缝壁特性等。 据裂缝的张开与闭合性质及充填情况，可分为四类： （1）张开缝 缝宽较大，基本无充填物，为有效裂缝，流体可在其中流动。
（2）闭合缝 基本闭合，基本无充填物。有效性需正确分析。 （3）半充填缝 裂缝间隙被充填物部分地充填。 常见的充填矿物：石英、方解石和泥质。属于有效缝。 实际有效空间：未被矿物充填的部分。 （4）全充填缝 裂缝完全被充填物质充填，有效缝宽为零。无效缝。 流体渗流隔板。
库仑破裂准则：
临界 0 n
τ 临界：临界剪应力 τ o：材料本身的粘结强度 δn：作用于该剪切平面的正应力 μ ：材料的内摩擦系数 共轭角：共轭裂缝中两组剪裂缝之间的夹角
实际地层条件下： •岩层较均质、主压力较大→共轭剪裂缝 •岩层非均质、主压力较小→趋向不规则剪裂缝（单组） 2、张裂缝 •张应力→张裂缝 •张应力→超过扩张强度，发生断裂→张裂缝 •张裂缝一般具有一定开度，有的被后期矿物 充填或半充填 理论情况下： δ 张（岩层裂开方向）∥δ 3→破裂面⊥δ 破裂面∥（δ 1+δ 2）面