斷層的封閉性

1、斷層的封閉性斷層的封閉性引言 斷層封閉理論和機理斷層封閉性的分類 斷層封閉性的研究方法 斷層封閉史研究 斷層封閉模式第一節(jié)第一節(jié) 引言引言概念斷層封閉性是指斷層上下盤巖石或斷裂帶與斷層上下盤巖石由于排替壓力的差異,而阻止流體繼續(xù)流動的性質(zhì)。我們?yōu)楹窝芯繑鄬臃忾]性？研究斷裂上下盤、深淺部位斷裂的封閉性能的差異及其封閉油氣的高度，對油氣勘探有實際意義。斷裂封閉性研究還可以為油氣儲量計算提供基礎(chǔ)資料。 研究歷史及主要進展 D.A.Smith(1966) : Fault-seal 斷層封閉性斷層封閉性d2d1dfP,PP斷層與巖層間的排替壓力差越大，斷層封閉性能越好斷層與巖層間的排替壓力差越大，斷層封

2、閉性能越好PdfPd1Pd2A點點Pd2P R,則斷層起封閉作用。P B與P R差值越大，斷層的遮擋能力越強，所能封閉的烴柱高度越大。 當(dāng)圈閉內(nèi)聚集的烴柱高度達到斷層所能封閉的最大烴柱高度以后，由于烴柱產(chǎn)生的浮力大于遮擋體的排替壓力，油氣突破遮擋體發(fā)生運移，直到烴柱高度降至遮擋體所能封閉的高度為止。流體性質(zhì)與斷層的封閉性 從上式可以看出，在地層水密度一定的情況下，烴的密度越小，斷層所封閉的烴柱高度就越小，說明斷層的封閉能力就越差，反之亦然。因此，能封閉油的斷層，不一定能封閉天然氣，能封閉稠油的斷層，不一定能封閉稀油。7. 利用地震資料判斷斷層的封閉性利用地震資料判斷斷層的封閉性(選學(xué)選學(xué))依據(jù)

3、：在被斷地層巖性相同的條件下依據(jù)：在被斷地層巖性相同的條件下,斷層斷距越大斷層斷距越大,其斷裂填充其斷裂填充物中泥質(zhì)含量所占的百分含量相對越低物中泥質(zhì)含量所占的百分含量相對越低;反之則越高。反之則越高。因此因此, 斷裂填充物巖性與斷層斷移地層的巖性和斷距的大小之間斷裂填充物巖性與斷層斷移地層的巖性和斷距的大小之間的關(guān)系可用式的關(guān)系可用式(1)來反映來反映,即即式中式中,為斷裂帶中泥質(zhì)所占的百分含量為斷裂帶中泥質(zhì)所占的百分含量;為斷層為斷層的斷距的斷距;為被斷層錯開的第層泥巖厚度為被斷層錯開的第層泥巖厚度;為被為被斷層錯斷的泥巖層層數(shù)。斷層錯斷的泥巖層層數(shù)。利用這種資料計算地震層砂泥含量的方法步

4、驟如下利用這種資料計算地震層砂泥含量的方法步驟如下:在地層剖面上讀取目的地震層在地層剖面上讀取目的地震層(厚度為厚度為)頂、底處的反射波頂、底處的反射波0時間時間,分記為分記為和和b。在對應(yīng)點的速度譜圖上讀取與在對應(yīng)點的速度譜圖上讀取與和和b時間對應(yīng)的最佳疊加時間對應(yīng)的最佳疊加速度速度(在水平層狀介質(zhì)中疊加速度等于均方根速度在水平層狀介質(zhì)中疊加速度等于均方根速度)和和b。根據(jù)根據(jù)Dix公式計算目的地震層對應(yīng)點的層速度公式計算目的地震層對應(yīng)點的層速度=(2-a2a )/(-a )1/2 (2)計算出所有譜點下目的地震層的計算出所有譜點下目的地震層的層速度層速度(=1,2,表示譜點數(shù)表示譜點數(shù)),

5、將其點入將其點入=f()圖版圖版(圖圖6)中。中。在研究區(qū)的探井中找出與目的地震層對應(yīng)的地層在研究區(qū)的探井中找出與目的地震層對應(yīng)的地層,利用鉆井或測井資料計算出該層的層速度利用鉆井或測井資料計算出該層的層速度(=1,2,表示井?dāng)?shù)表示井?dāng)?shù))和砂泥含量和砂泥含量n, 將測井資料計算將測井資料計算得出的層速度得出的層速度 作校正校正后的速度能與地震層作校正校正后的速度能與地震層速度比較速度比較,記為記為z), 然后將然后將(,n)點入圖點入圖6中中,根據(jù)圖根據(jù)圖6中的地震資料和測井資料建立地震層埋深中的地震資料和測井資料建立地震層埋深()、速度、速度()、砂泥含量、砂泥含量(n)關(guān)系式。然后由下式關(guān)

6、系式。然后由下式 n=(,) (3)計算出目的地震層的砂泥含量計算出目的地震層的砂泥含量 i=(1-n) (4)求得求得i;最后將和最后將和i代入代入(1)式式,求得求得 m=1-n 斷裂充填物中泥巖百分含量判別斷層封閉性的標(biāo)準(zhǔn)斷裂充填物中泥巖百分含量判別斷層封閉性的標(biāo)準(zhǔn)由圖由圖9可以看出可以看出,該區(qū)該區(qū)4條條主要斷層在嫩一、二段主要斷層在嫩一、二段內(nèi)內(nèi),41、151和和154等等3條斷層的封閉性好于條斷層的封閉性好于164斷層斷層,151斷層封斷層封閉性在中等與較好中交閉性在中等與較好中交替變化替變化,154和和41斷層斷層封閉性在差與中等中交封閉性在差與中等中交替變化替變化,164斷層封

7、閉性斷層封閉性差。差。H151H154H41H164二、定量研究方法斷面現(xiàn)今地應(yīng)力大小與斷面巖石抗壓強度對比分析法;斷面等值線圖分析法;斷層帶及兩側(cè)巖層的排驅(qū)壓力對比分析法;斷層兩側(cè)儲集層接觸概率或凈毛比分析法;量化的Allan圖的具體應(yīng)用,包括巖性封堵量、泥(頁)巖涂抹量、泥(頁)巖涂抹系數(shù)和涂抹斷層泥比率;現(xiàn)今和成藏期斷層二維、三維應(yīng)力場數(shù)值模擬計算分析法;斷層封堵模糊綜合評判法(對可能影響斷層封閉性的各種有關(guān)因素進行數(shù)理統(tǒng)計分析后,進行模糊數(shù)學(xué)綜合評判)。Quantitative analysis of fault sealingQuantitative analysis of faul

8、t sealing(斷層封閉性的定量研究方法*)- analysis of the ground stress of fault plane and the compressional strength of the rock 1.斷面現(xiàn)今地應(yīng)力大小與斷面巖石抗壓強度對比分析法（1） 重力在斷面上產(chǎn)生的壓應(yīng)力 （地層在連通情況下) （地層在超壓情況下） 其中：巖、 水巖石、地層水的平均密度； h 斷面深度（m） 斷面傾角cos(103ghG）水巖cos103ghG巖作用于斷層面上的聯(lián)合壓應(yīng)力示意圖（2） 最大水平主應(yīng)力 在斷面上產(chǎn)生的壓應(yīng)力 其中 與斷層走向的夾角 斷面傾角因此，（3） 斷面承

9、受的總應(yīng)力 地層在連通情況下 地層在超壓情況下sinsin11sinsincos(1013ghGP）水巖sinsincosgh1013巖GP1（4） 斷層封堵性的判斷斷層封堵性的判斷設(shè)h處巖石的抗壓強度為Pc，如果有 ，則斷面裂隙閉合，有利于對油氣的封堵。否則，斷層不利于油氣封堵。CPP 一般采用聲發(fā)射測試技術(shù)確定構(gòu)造主應(yīng)力值聲發(fā)射(acoustic emission)法（簡稱AE法）測量應(yīng)力的理論和實驗依據(jù)測量應(yīng)力的理論和實驗依據(jù): : 巖石在受力過程中存在凱瑟效應(yīng)和抹錄不凈現(xiàn)象。聲發(fā)射是材料內(nèi)部貯存的應(yīng)變能快速釋放時所產(chǎn)生的彈性波。所謂凱瑟效應(yīng)是指這樣一種物理現(xiàn)象，即材料在經(jīng)受一次或多次加

10、載一卸載過程之后，若再對其進行加載時，只要未達到以前所施加的最大應(yīng)力值，則很少發(fā)生聲發(fā)射，而只能超過此值時才有明顯的聲發(fā)射活動。 測量工作測量工作: : 先野外采集不同時代巖石，不同巖性、不同鉆井井段巖心或地表巖樣; 室內(nèi)鉆取一定規(guī)格圓柱體試樣。對同一塊巖樣鉆取不同方向6個小圓柱體，其高4.5mm，直徑2.5cm。 在壓力機上加載并同時檢測巖石試樣的聲發(fā)射現(xiàn)象，根據(jù)巖石試樣聲發(fā)射凱瑟效應(yīng)，判斷試樣的先存應(yīng)力。由此，測定出采樣地點的地應(yīng)力。 應(yīng)力的作用方向應(yīng)力的作用方向-主要用鉆孔崩落法來測量主要用鉆孔崩落法來測量 自70年代以來，許多學(xué)者發(fā)現(xiàn)，在深鉆孔中常常產(chǎn)生孔壁巖石崩落現(xiàn)象，而且在同一鉆孔

11、不同深度上崩落橢圓橫橢圓橫截面的長軸方向往往相同截面的長軸方向往往相同，在地下巷道中，也發(fā)現(xiàn)了這種崩落破壞現(xiàn)象。 室內(nèi)實驗和理論分析證明了這種崩落現(xiàn)象的力學(xué)機理，地層在水平方向上受到兩個水平應(yīng)力x和y，其中x為最大水平主應(yīng)力，y為最小水平主應(yīng)力。由于水平方向上兩個主應(yīng)力大小不平衡，在y 方向上井壁應(yīng)力集中，當(dāng)x/y比值大到一定程度時，應(yīng)力集中部位的剪切應(yīng)力迫使巖石破裂，發(fā)生鉆孔崩落，形成崩落橢圓。 因此，崩落橢圓短軸方向揭示了最大水平主應(yīng)力方向，崩落橢圓的長軸方向與最小水平主應(yīng)力方向平行。因此，確定了崩落橢圓的方向也就可以確定主應(yīng)力的方向。 長軸方向（垂直最大主應(yīng)力方向）的測定-利用地層傾角四

12、臂測井儀測孔徑的大小和長軸的方位 測井儀由四個臂組成，即C1、C2、 C3、C4。測臂C1及C3處在同一直徑上稱為C1-3，測臂C2、C4處在另一直徑上，C1-3和C2-4測臂互相垂直。測井時，四個測臂與孔壁緊密接觸。當(dāng)孔徑變化時，四個測臂也跟著變化，伸長井儀從井底向上移動時，測井裝置在孔中旋轉(zhuǎn)，橢圓孔段時，其中一對測臂落在擴徑方向，而另一對則處于未擴徑方向。這樣，就可以從兩條孔徑曲線知道孔徑的大小和方向。2.斷層帶及其兩側(cè)巖層的排驅(qū)壓力對比法斷層帶及其兩側(cè)巖層的排驅(qū)壓力對比法1) 1) 排驅(qū)壓力的求取及處理方法排驅(qū)壓力的求取及處理方法 理想毛管壓力曲線呈三段式，中間平緩直線代表非潤濕相（汞）

13、進入階段，延長直線段與喉道半徑縱坐標(biāo)有一交點，該點沿水平軸在壓力縱坐標(biāo)上對應(yīng)的數(shù)值即為所求的排驅(qū)壓力。 在實際工作中，毛管壓力曲線三段區(qū)不明顯，可采用突破壓力Pc10近似代替。突破壓力即非潤濕相進入巖樣，當(dāng)飽和度達10時所附加的壓力值。2) 2) 建立斷裂封閉性評判標(biāo)準(zhǔn)建立斷裂封閉性評判標(biāo)準(zhǔn)（l）分析斷裂封閉性以Pc10為主要技術(shù)指標(biāo)，參考Pc30、 Pc50。（2）依研究區(qū)蓋層排驅(qū)壓力值作封閉下限；（3）確定研究區(qū)流體流動喉道半徑下限；（4）采取研究區(qū)孔隙度評價值對巖樣孔隙度考評。3) 3) 具體評判每條斷裂的封閉性具體評判每條斷裂的封閉性將斷裂帶與兩側(cè)地層排驅(qū)壓力值比較，按封閉性標(biāo)準(zhǔn)分析、

14、評判。3.3.泥巖沾污因子泥巖沾污因子Lindsay et al. (1993) proposed a shale smear factor to constrain the likelihood of shale smear continuity.Lindsay等等1993年提出用泥巖沾污因子來研究泥巖涂抹的連續(xù)性年提出用泥巖沾污因子來研究泥巖涂抹的連續(xù)性Based on their observations of abrasion smears in a lithified sequence, they define the shale smear factor (SSF) as (see

15、 Figure 2c)在研究巖層磨化作用基礎(chǔ)上，定義了泥巖沾污因子（見圖2c）定量研究方法泥巖涂抹因子（定量研究方法泥巖涂抹因子（SSFSSF） 泥巖涂抹因子與斷層的封閉性泥巖涂抹因子與斷層的封閉性 SSFSSF定量描述斷層泥在空間上是否連續(xù)分布定量描述斷層泥在空間上是否連續(xù)分布 定義：斷層在一個橫剖面內(nèi)的傾斜斷距定義：斷層在一個橫剖面內(nèi)的傾斜斷距L L與斷面附近發(fā)生明顯位與斷面附近發(fā)生明顯位移的泥頁巖厚度移的泥頁巖厚度H H之比，即：之比，即： SSF=L/HSSF=L/H SSFSSF越小，連續(xù)涂抹越小，連續(xù)涂抹的可能性越大，因而的可能性越大，因而在斷層面上形成一個在斷層面上形成一個封堵層

16、。封堵層。砂泥巖序列中斷距大于被斷地層厚度時 （2）SSF與斷層的封閉性與斷層的封閉性 Lindsay et al. (1993)：SSF4劉澤容等（劉澤容等（1998）：）：SSF3, 斷層是封閉的。斷層是封閉的。 （3）SSF與油柱高度間的關(guān)系與油柱高度間的關(guān)系 SSF與油柱高度之間并不是完全對應(yīng)的關(guān)系與油柱高度之間并不是完全對應(yīng)的關(guān)系,較高的油柱必然對較高的油柱必然對應(yīng)較小的應(yīng)較小的SSF值值,但但SSF值小并不一定能封堵較高的油柱。這表明值小并不一定能封堵較高的油柱。這表明, SSF值小只是斷層封閉的必要條件值小只是斷層封閉的必要條件,而不是充分條件。因為而不是充分條件。因為SSF無法

17、無法反映斷層形成力學(xué)機制、生長性等因素對斷層泥形成的影響。反映斷層形成力學(xué)機制、生長性等因素對斷層泥形成的影響。 （4）SSF與斷層的級別與斷層的級別 在伸展盆地區(qū)，在伸展盆地區(qū)，SSF適用于判別二、三級生長斷層的封閉性適用于判別二、三級生長斷層的封閉性實例1金湖凹陷崔莊地區(qū) SSF1.8, 即可實現(xiàn)封堵實例2東營凹陷現(xiàn)河地區(qū) SSF1.8, 即可實現(xiàn)封堵4.頁巖斷層泥比率（SGR）與斷層的封閉性Yielding(1997)SGR(shale gouge ratio) : an average method of studying the fault sealing研究斷層封閉性的常用方法SG

18、R：頁巖斷層泥比率，它表示通過各種機理擠入滑動段中頁巖或粘土的百分比。SGR越大，斷層的封閉性越好。 The calculation of SGR SGR的計算SGR用于整個儲層而不是單個巖層缺失的情況下。用于整個儲層而不是單個巖層缺失的情況下。在這些情況下，每個儲層中細(xì)粒物質(zhì)分布與泥巖含量和泥巖帶厚度有關(guān)，在這些情況下，每個儲層中細(xì)粒物質(zhì)分布與泥巖含量和泥巖帶厚度有關(guān)，關(guān)系式如下（圖關(guān)系式如下（圖3b）：）：5.斷層封閉性評價研究 從影響斷層封閉性的地質(zhì)因素入手,分析這些因素在斷層封閉中所起的作用,根據(jù)地質(zhì)因素的存在環(huán)境與特征,間接反映斷層兩盤對應(yīng)巖層及斷裂帶之間的排替壓力差,實現(xiàn)對斷層封閉

19、性的判斷。為此,建立了斷層封閉性評價網(wǎng)絡(luò)地質(zhì)模型,見下圖。一級指標(biāo)Fd二級指標(biāo)(F0,F1, F2)三級指標(biāo)(Y0,.Y9)葉點斷層封閉性評價網(wǎng)絡(luò)地質(zhì)模型(白新華,1998) 1)各級指標(biāo)的求取 (1)三級指標(biāo): 由其所屬各葉點求得,見圖2。 （2)二級指標(biāo) 由其所屬的三級指標(biāo)(i)采用加權(quán)平均的方法求得, F= PiYi=P1Y1+P2Y2+PnPn i為第個三級指標(biāo)對于的重要性(或貢獻),事先由評價人員給出,且滿足 i=1。 (3)一級指標(biāo)一級指標(biāo)的獲得的獲得 取 1與2中最小者=min(1,2) 2) 應(yīng)用實例-他拉哈地區(qū)4條斷裂的封閉性評價 利用鉆井、地震及有關(guān)地質(zhì)資料分析了影響這4條

20、斷層封閉性的因素,據(jù)表1的標(biāo)準(zhǔn)對其量化,得到各個葉點的值,見表2。 由于同一評價人員運用同樣的方法,所以評價系統(tǒng)不考慮評價人員的素質(zhì)和評價方法的先進性。同時假定各因素同等重要(即1=2 =1/)。評價結(jié)果： 他拉哈、十五里崗子、太和東、太和斷裂封閉性評價指標(biāo)分別為0.36、0.49、0.75、0.78。與勘探效果基本符合。6.模糊判斷斷層的封閉性模糊判斷斷層的封閉性 應(yīng)用模糊變換和最大隸屬度原則，考慮影響斷裂應(yīng)用模糊變換和最大隸屬度原則，考慮影響斷裂封閉性的各種因素對其所做的綜合研究。封閉性的各種因素對其所做的綜合研究。 根據(jù)斷層封閉性評價一般劃分，以及研究區(qū)的要根據(jù)斷層封閉性評價一般劃分，以

21、及研究區(qū)的要求，評價集為：求，評價集為： v=好，較好，較差，差好，較好，較差，差 依據(jù)斷層封閉性評價標(biāo)準(zhǔn)，評價指標(biāo)依據(jù)斷層封閉性評價標(biāo)準(zhǔn)，評價指標(biāo)X1對對V的評的評價模糊子集為：價模糊子集為：Ri=(rRi=(ri1i1, r, ri2i2, r, ri3i3, r, ri4i4) ) N個指標(biāo)構(gòu)成的模糊子集為：個指標(biāo)構(gòu)成的模糊子集為：n4n3n2n1i4i3i2i1rrrrrrrrR在眾多評價因素中，重要性各不相同，在眾多評價因素中，重要性各不相同，N個指標(biāo)權(quán)重個指標(biāo)權(quán)重構(gòu)成的模糊子集為：構(gòu)成的模糊子集為：W=wW=w1 1, w, w2 2, w, w3 3, w, wn n 則評價集：

22、則評價集： 式中式中b1：好；：好；b2：較好；：較好；b3：較差；：較差；b4:差。差。作歸一化處理：作歸一化處理： 最后得到對于四個評價級別的隸屬度值，按最大最后得到對于四個評價級別的隸屬度值，按最大隸屬度確定其評價級別。隸屬度確定其評價級別。n1ii1w,b,b,b,bRWV432141kkkkb/bb實例實例-遼河油田灘海筆架嶺地區(qū)斷層封堵性的模糊判斷遼河油田灘海筆架嶺地區(qū)斷層封堵性的模糊判斷 1. 2.2.評價因素選取及取值標(biāo)準(zhǔn)評價因素選取及取值標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)影響斷層封閉性的主要因素，以及筆架嶺地區(qū)的研究程度，依據(jù)影響斷層封閉性的主要因素，以及筆架嶺地區(qū)的研究程度，共選取共選取8個評價因素

23、個評價因素(X1X8)，并確定其取值標(biāo)準(zhǔn)，并確定其取值標(biāo)準(zhǔn)(表表17)。因素因素1(X1)斷裂活動速率；斷裂活動速率；因素因素2(X2)泥巖與總厚度之比；泥巖與總厚度之比；因素因素3(X3)泥巖與砂巖厚度之比；泥巖與砂巖厚度之比；因素因素4(X4)斷裂傾角：斷裂傾角：因素因素5(X5)斷裂方向與線今主應(yīng)力方向夾角斷裂方向與線今主應(yīng)力方向夾角;因素因素6(X6)斷裂力學(xué)性質(zhì)斷裂力學(xué)性質(zhì)(張性取值張性取值0.2，扭性取值，扭性取值0.5，壓性，壓性取值取值0.8, 壓扭性取值壓扭性取值1.0);因素因素7(X7)斷裂產(chǎn)狀與地層產(chǎn)狀匹配關(guān)系（同向正斷層取值斷裂產(chǎn)狀與地層產(chǎn)狀匹配關(guān)系（同向正斷層取值0

24、.5，反向正斷層取值反向正斷層取值0.9，弧形反向正斷層取值，弧形反向正斷層取值1.0）；）；因素因素8(X8)斷裂活動與油氣運聚匹配關(guān)系（匹配取值斷裂活動與油氣運聚匹配關(guān)系（匹配取值0.30.3，欠匹，欠匹配取值配取值0.70.7，不匹配取值，不匹配取值1.01.0） 表1 1、3、4號斷裂活動速率表（因素1）表2 1、3、4號斷裂泥總厚和泥砂厚度比數(shù)據(jù)表（因素2、3） 表3 1、3、4號斷裂傾角變化數(shù)據(jù)表（因素4） 表4 1、3、4號斷裂走向與現(xiàn)今1方向夾角數(shù)據(jù)表（因素5） 表5 1、3、4號斷裂力學(xué)性質(zhì)（現(xiàn)今應(yīng)力作用）（因素6） 表6 1、3、4號斷裂產(chǎn)狀與地層產(chǎn)狀配置關(guān)系（因素7） 表

25、7 1、3、4號斷裂活動期與油氣運移期匹配關(guān)系（因素8） 1 3.評價標(biāo)準(zhǔn)劃分評價標(biāo)準(zhǔn)劃分 依據(jù)筆架嶺地區(qū)斷裂構(gòu)造、應(yīng)力狀態(tài)、油氣地質(zhì)特點依據(jù)筆架嶺地區(qū)斷裂構(gòu)造、應(yīng)力狀態(tài)、油氣地質(zhì)特點等分析，經(jīng)過調(diào)試及其與已知斷裂控油作用等對比分析，確等分析，經(jīng)過調(diào)試及其與已知斷裂控油作用等對比分析，確定該地區(qū)的評價標(biāo)準(zhǔn)如表定該地區(qū)的評價標(biāo)準(zhǔn)如表8 8。表8 斷層封閉性評價表 4.4.評價指標(biāo)權(quán)重確定評價指標(biāo)權(quán)重確定 權(quán)重反應(yīng)指標(biāo)的重要性，其選取合理與否對評價結(jié)果有很大的權(quán)重反應(yīng)指標(biāo)的重要性，其選取合理與否對評價結(jié)果有很大的影響。首先在全面分析的基礎(chǔ)上，考慮指標(biāo)的獲取來源，將影響。首先在全面分析的基礎(chǔ)上，考慮

26、指標(biāo)的獲取來源，將8 8個指個指標(biāo)按重要性，在試算的基礎(chǔ)上確定了如表標(biāo)按重要性，在試算的基礎(chǔ)上確定了如表9 9所示的權(quán)重，并且滿足所示的權(quán)重，并且滿足權(quán)重之和等于權(quán)重之和等于1 1。 表9 評 價 指 標(biāo) 權(quán) 重 5.5.模糊數(shù)學(xué)綜合評價結(jié)果模糊數(shù)學(xué)綜合評價結(jié)果 在上述數(shù)據(jù)分析的基礎(chǔ)上，運用模糊綜合評價程序進行計算，在上述數(shù)據(jù)分析的基礎(chǔ)上，運用模糊綜合評價程序進行計算，評價結(jié)果如表評價結(jié)果如表10 表10 筆架嶺地區(qū)斷層封閉性模糊數(shù)學(xué)綜合評價結(jié)果評價結(jié)果與實際相：評價結(jié)果與實際相：1、3號斷裂下部斷層的封閉性好號斷裂下部斷層的封閉性好Main factor to the fault seal三

27、、影響斷層封閉性的主要因素三、影響斷層封閉性的主要因素 displacement(斷距斷距)斷距影響著斷層兩盤砂泥巖層的對置狀態(tài)斷距影響著斷層兩盤砂泥巖層的對置狀態(tài)Fault filling property(斷裂充填性質(zhì)斷裂充填性質(zhì))斷裂充填性質(zhì)決定了斷層的垂向和側(cè)向封閉性斷裂充填性質(zhì)決定了斷層的垂向和側(cè)向封閉性The closing of the fault plane(斷面的緊閉程度斷面的緊閉程度)斷面的緊閉程度決定了斷層的垂向封閉能力。斷面的緊閉程度決定了斷層的垂向封閉能力。Time 時間時間斷層的時間決定著斷層的開啟與封閉斷層的時間決定著斷層的開啟與封閉1. 斷距斷距 作用：造成斷層

28、兩盤非同期沉積地作用：造成斷層兩盤非同期沉積地層相對接。層相對接。 大?。喝绻麛嗑嗟拇笮〈笮。喝绻麛嗑嗟拇笮∏『们『檬箶鄬邮箶鄬觾杀P砂泥巖地層相對置兩盤砂泥巖地層相對置,進入到目的盤儲進入到目的盤儲層中的油氣再欲向上傾方向運移時被上層中的油氣再欲向上傾方向運移時被上盤泥巖層所遮擋盤泥巖層所遮擋,此段內(nèi)斷層形成了良好此段內(nèi)斷層形成了良好的側(cè)向封閉。的側(cè)向封閉。 當(dāng)斷距增大到兩盤不同時代沉積儲層當(dāng)斷距增大到兩盤不同時代沉積儲層相對置相對置,由于目的盤儲層上傾方向無高排由于目的盤儲層上傾方向無高排替壓力地層遮擋而形成側(cè)向開啟。替壓力地層遮擋而形成側(cè)向開啟。2.斷裂充填物 以泥巖為主其很高的排替壓力形

29、成斷層的垂向與側(cè)向雙重封閉性。 以砂質(zhì)為主（且其排替壓力目的盤儲層排替壓力)則該充填物不具備側(cè)向封閉性,同時也不具垂向封閉性 但后期地層水的礦化可使原生孔隙被次生礦物所充填,或者由于石油沿其運移的過程中的降解作用,也會形成斷裂充填的封閉。3.斷面的緊閉程度 只有當(dāng)斷面裂縫緊閉時,斷層才具備垂向封閉能力。 斷面的緊閉程度可用斷面所受正壓力的大小來衡量,其計算公式為當(dāng)斷面所承受壓力P大于被錯斷泥巖的變形強度PC時,因泥巖的變形而導(dǎo)致斷層裂縫的愈合,由此便可造成斷層的垂向封閉,否則斷層開啟。sinsincos(1013ghGP）水巖4.時間 應(yīng)當(dāng)指出的是，影響斷層封閉性的還有時間因素. 斷層處于活動

30、狀況時，即便是壓性、扭性斷層也具有開啟性; 停止活動的斷層一般具有封閉性，停止活動時間越長的斷層其封閉性越好。 第四節(jié)第四節(jié) 斷層斷層封閉史研究方法封閉史研究方法-“三史三史”加加“一力一力” 斷層封閉史，是指控油斷層封閉性的發(fā)展演化歷史，也是控油斷層封閉性的發(fā)生、發(fā)展和演化的全過程。 應(yīng)用埋藏史埋藏史，構(gòu)造演化史構(gòu)造演化史、構(gòu)造應(yīng)力場演化史構(gòu)造應(yīng)力場演化史和斷層面承受主應(yīng)力斷層面承受主應(yīng)力相結(jié)合，研究控油斷層封閉史的方法，能定性和定量揭示各個地質(zhì)時期控油斷層的封閉性，開啟性及封閉開啟程度，同時還能預(yù)測油氣分布的位置和富集程度。 三三 史史地層格架、構(gòu)造形態(tài)地層格架、構(gòu)造形態(tài)應(yīng)力場特征、展布規(guī)

31、律應(yīng)力場特征、展布規(guī)律控油斷層形成時期、演化過程控油斷層形成時期、演化過程油氣運聚史油氣運聚史斷層在不同時期、不同深度的最大主應(yīng)力的性質(zhì)、大小斷層在不同時期、不同深度的最大主應(yīng)力的性質(zhì)、大小斷層在不同時期平面、剖面的封閉性斷層在不同時期平面、剖面的封閉性斷層封閉史與油氣封蓋、生成、運聚間匹配斷層封閉史與油氣封蓋、生成、運聚間匹配最佳圈閉的時空展布最佳圈閉的時空展布斷層封閉史研究路線圖 一、一、 應(yīng)用埋藏史研究斷層封閉史應(yīng)用埋藏史研究斷層封閉史 沉積埋藏史是指盆地的某一沉積或一系列單元自沉積開始至現(xiàn)沉積埋藏史是指盆地的某一沉積或一系列單元自沉積開始至現(xiàn)今或某一地質(zhì)時期的厚度和埋藏深度的變化情況，

32、常用埋藏史曲線今或某一地質(zhì)時期的厚度和埋藏深度的變化情況，常用埋藏史曲線來表示。來表示。 埋藏史研究埋藏史研究- -恢復(fù)復(fù)雜斷塊群的埋藏歷史恢復(fù)復(fù)雜斷塊群的埋藏歷史 確定構(gòu)造形成時期確定構(gòu)造形成時期 定性研究斷層封閉史，劃分?jǐn)鄬臃忾]史的期次。定性研究斷層封閉史，劃分?jǐn)鄬臃忾]史的期次。 確定壓力封蓋時間，進而研究圈閉形成與斷層封確定壓力封蓋時間，進而研究圈閉形成與斷層封閉史和油氣生成與運移聚集之間的匹配關(guān)系，預(yù)測油氣藏分布閉史和油氣生成與運移聚集之間的匹配關(guān)系，預(yù)測油氣藏分布 埋藏史研究方法主要采用回剝（埋藏史研究方法主要采用回剝（Backstripping）方法，通）方法，通過建立工區(qū)砂泥巖孔

33、隙度與深度的關(guān)系，分別計算各層在不同地史過建立工區(qū)砂泥巖孔隙度與深度的關(guān)系，分別計算各層在不同地史階段的原始沉積厚度，然后編繪埋藏史曲線，進行埋藏史恢復(fù)。階段的原始沉積厚度，然后編繪埋藏史曲線，進行埋藏史恢復(fù)。崔崔1塊埋藏深塊埋藏深ES沉積時期，沉積時期， Ef2埋深埋深1750m崔崔6塊埋藏淺塊埋藏淺ES沉積時期，沉積時期， Ef2埋深埋深1260mEdEf4Ef4Ef2Ef2均小于生油門限均小于生油門限2200m 二、二、 應(yīng)用構(gòu)造演化史研究斷層封閉史應(yīng)用構(gòu)造演化史研究斷層封閉史采用平平衡衡剖剖面面方方法法吳吳 堡堡運運動動三三垛垛運運動動 圈閉主要圈閉主要發(fā)發(fā) 育育 期期圈閉定型期圈閉定

34、型期主要成藏期主要成藏期(深凹陷中的深凹陷中的Ef2、 Ef4開始生油）開始生油）確定構(gòu)造運動的期次、特征和演化構(gòu)造運動的期次、特征和演化定性分析斷層的封閉性定性分析斷層的封閉性三、三、 應(yīng)用應(yīng)力場演化史研究斷層封閉史應(yīng)用應(yīng)力場演化史研究斷層封閉史 目的目的：揭示構(gòu)造整體的形成過程、形成條件、力學(xué)性質(zhì)和：揭示構(gòu)造整體的形成過程、形成條件、力學(xué)性質(zhì)和分布規(guī)律等復(fù)雜的地質(zhì)問題。分布規(guī)律等復(fù)雜的地質(zhì)問題。 指出油氣運移的方向：高應(yīng)力區(qū)包圍的低應(yīng)力區(qū)。指出油氣運移的方向：高應(yīng)力區(qū)包圍的低應(yīng)力區(qū)。 闡明控油斷層的力學(xué)性質(zhì)、斷面承受主應(yīng)力的大小，定量闡明控油斷層的力學(xué)性質(zhì)、斷面承受主應(yīng)力的大小，定量分析斷

35、層的封閉性。分析斷層的封閉性。 方法方法：油區(qū)構(gòu)造研究油區(qū)構(gòu)造研究聲發(fā)射試驗聲發(fā)射試驗構(gòu)造應(yīng)力場構(gòu)造應(yīng)力場有限元數(shù)值模擬有限元數(shù)值模擬提供邊界條件提供邊界條件測定古今測定古今1和巖石力學(xué)參數(shù)和巖石力學(xué)參數(shù)反演古今構(gòu)造應(yīng)力場反演古今構(gòu)造應(yīng)力場吳堡期：吳堡期：NWSE向拉伸，向拉伸， AE測得測得1： 7090MPa三垛期：東西向擠壓，南北三垛期：東西向擠壓，南北向反時針剪切作用。向反時針剪切作用。AE測得測得1： 5075MPa在此基礎(chǔ)上，建立應(yīng)力場結(jié)構(gòu)在此基礎(chǔ)上，建立應(yīng)力場結(jié)構(gòu)模型（如右上圖），進行模擬。模型（如右上圖），進行模擬。模擬結(jié)果：吳堡期模擬結(jié)果：吳堡期1 高值在崔高值在崔7塊附近，

36、方向塊附近，方向NNENEE。三垛期（成藏期）：三垛期（成藏期）：1 高值在崔高值在崔7塊、西塊、西1和崔和崔8塊（如左塊（如左圖），圖），1方向方向NNWNWW （如右圖）（如右圖） 。四、四、 斷面承受應(yīng)力分析斷面承受應(yīng)力分析PC泥泥12.4MPaPC粉砂巖粉砂巖=22.7MPaPC泥質(zhì)砂巖泥質(zhì)砂巖= 25.56MPaPC砂巖砂巖=30.3 MPa斷層封閉性研究 Now, questions? Classification of fault seal-yanfang L(2003)斷層封閉斷層封閉性分類據(jù)呂延防（性分類據(jù)呂延防（2003）-according to the role of

37、the fault in oil migration and accumulation據(jù)斷層在油氣運聚中的作用據(jù)斷層在油氣運聚中的作用Lateral seal(側(cè)向封閉性側(cè)向封閉性)and vertical seal(垂向封閉垂向封閉性性)Each of them contains four subtype: Completely seal (完全封閉完全封閉) Partly open(部分開啟部分開啟) Partly seal(部分封閉部分封閉) Open(完全開啟完全開啟) 斷層的封閉程度斷層的封閉程度 側(cè)向封閉性側(cè)向封閉性 對斷層的側(cè)向封閉性而言，斷層的封閉程度系指對斷層的側(cè)向封閉性而言

38、，斷層的封閉程度系指研究層研究層段內(nèi)目的盤儲層被對置盤非滲透層或斷層泥封堵的百分?jǐn)?shù)段內(nèi)目的盤儲層被對置盤非滲透層或斷層泥封堵的百分?jǐn)?shù)； 如果斷層兩盤為滲透層相對置，斷層的封閉程度系指如果斷層兩盤為滲透層相對置，斷層的封閉程度系指對對盤儲層所能封閉的油氣柱高度與圈閉高度的比值盤儲層所能封閉的油氣柱高度與圈閉高度的比值。 垂向封閉性垂向封閉性 對斷層的垂向封閉性而言，斷層的封閉程度系指對斷層的垂向封閉性而言，斷層的封閉程度系指斷層斷層所所能封閉的能封閉的油氣柱高度油氣柱高度與與圈閉高度圈閉高度的比值。的比值。 斷層所能封閉的斷層所能封閉的油氣柱高度可由下式計算：油氣柱高度可由下式計算：式中；式中；

39、H-斷層所能封閉的臨界油（氣）柱高度，斷層所能封閉的臨界油（氣）柱高度，m； Pr、 Pb -分別為儲集層和遮擋體的排替壓力，分別為儲集層和遮擋體的排替壓力，M Pa w、n -分別為水和油（氣）的密度，分別為水和油（氣）的密度，gcm3； g-重力常數(shù)。重力常數(shù)。完全封閉完全封閉-封閉程度等于封閉程度等于100100 部分開啟封閉程度為部分開啟封閉程度為1001005050 部分封閉封閉程度為部分封閉封閉程度為50500 0 斷層完全開啟封閉程度等于斷層完全開啟封閉程度等于0 0g )-(10)P-(PHnw3br封閉類型典型實例封閉類型典型實例側(cè)向封閉性側(cè)向封閉性 （1）側(cè)向完全封閉型側(cè)向

40、完全封閉型瓊東南盆地崖瓊東南盆地崖131氣田氣田的邊界的邊界1號斷層即是一條號斷層即是一條側(cè)向完全封閉的斷層。側(cè)向完全封閉的斷層。圈閉類型：半背斜構(gòu)造圈閉類型：半背斜構(gòu)造圈閉，閉合高度為圈閉，閉合高度為410 m，含氣井段長度也為含氣井段長度也為 410 m，構(gòu)造的充滿度為，構(gòu)造的充滿度為100（圖（圖1）。）。 （2）側(cè)向部分開啟型側(cè)向部分開啟型斷層以封閉為主，開啟為次，在斷層剖面上，目的盤斷層以封閉為主，開啟為次，在斷層剖面上，目的盤儲層大部分被封堵，少部分發(fā)生油氣的側(cè)向滲漏。儲層大部分被封堵，少部分發(fā)生油氣的側(cè)向滲漏。目的盤儲層被側(cè)向封堵的百分?jǐn)?shù)達目的盤儲層被側(cè)向封堵的百分?jǐn)?shù)達85以上。

41、根據(jù)目的盤以上。根據(jù)目的盤油氣層與對置盤的對接層為滲透性地層，且多為水層表明油氣層與對置盤的對接層為滲透性地層，且多為水層表明斷層側(cè)向封閉主要為斷層泥作用。斷層側(cè)向封閉主要為斷層泥作用。 （3）部分封閉型部分封閉型 斷層以開啟為主，目的盤儲層與對置盤滲透性地層斷層以開啟為主，目的盤儲層與對置盤滲透性地層對接的數(shù)量多；或全部與滲透性性地層相對接，斷層的封閉對接的數(shù)量多；或全部與滲透性性地層相對接，斷層的封閉靠斷層兩盤儲層的物性差或斷裂充填物，這類斷層的封閉靠斷層兩盤儲層的物性差或斷裂充填物，這類斷層的封閉能力很弱。能力很弱。G2和和G4兩盤的油水界面始終差兩盤的油水界面始終差10 m，斷層兩盤油

42、水界面的不一致說明斷層，斷層兩盤油水界面的不一致說明斷層具有側(cè)向封閉性，油水界面的具有側(cè)向封閉性，油水界面的10 m高差說明斷層封閉能力為高差說明斷層封閉能力為10 m高稠油柱，高稠油柱，這一高度僅占圈閉高度的這一高度僅占圈閉高度的6.7。 （4 4）側(cè)向完全開啟型）側(cè)向完全開啟型 砂砂-砂對置砂對置,且且Pd對對(對置盤滲透層對置盤滲透層) Pd儲儲 (目的盤儲層目的盤儲層); 斷裂帶無斷裂充填物或有充填物但斷裂帶無斷裂充填物或有充填物但Pd斷斷 Pd儲儲;油氣可穿斷層運移到對置盤滲透性地層中油氣可穿斷層運移到對置盤滲透性地層中例如例如:G2和和G4氣層側(cè)向完全開啟氣層側(cè)向完全開啟.垂向封閉

43、程度垂向封閉程度（1）垂向完全封閉型垂向完全封閉型 斷層裂縫在研究層段內(nèi)完全緊閉，斷裂充填斷層裂縫在研究層段內(nèi)完全緊閉，斷裂充填物所能封閉的油氣柱高度高于研究區(qū)的圈閉閉合物所能封閉的油氣柱高度高于研究區(qū)的圈閉閉合高度，油氣不能沿斷層面穿不同時代地層運移。高度，油氣不能沿斷層面穿不同時代地層運移。如如: 崖崖131圈閉構(gòu)造的圈閉構(gòu)造的1號邊界斷層號邊界斷層. 一般側(cè)向完一般側(cè)向完全封閉的大多為垂向完全封閉全封閉的大多為垂向完全封閉. （2 2）垂向部分開啟型）垂向部分開啟型 當(dāng)油氣聚集達到封閉高度后，繼續(xù)供給的油氣從油氣藏當(dāng)油氣聚集達到封閉高度后，繼續(xù)供給的油氣從油氣藏頂部溢出進人斷裂帶，并沿斷

44、層面向上運移進人上部儲層這頂部溢出進人斷裂帶，并沿斷層面向上運移進人上部儲層這類斷層以類斷層以封閉為主，開啟為輔封閉為主，開啟為輔，斷層所能封閉的油氣柱高度，斷層所能封閉的油氣柱高度近于或小于圈閉的閉合高度。近于或小于圈閉的閉合高度。黃驊坳陷羊二莊斷階帶斷層遮擋圈閉的閉合構(gòu)造都沒有被油黃驊坳陷羊二莊斷階帶斷層遮擋圈閉的閉合構(gòu)造都沒有被油氣充滿，從油藏的分布圖上看，油是在下部圈閉聚集達到斷氣充滿，從油藏的分布圖上看，油是在下部圈閉聚集達到斷層垂向封閉高度之后，沿斷層的基巖與沉積蓋層鄰接段垂向?qū)哟瓜蚍忾]高度之后，沿斷層的基巖與沉積蓋層鄰接段垂向運移到上傾方向的圈閉中的。運移到上傾方向的圈閉中的。垂向部分封閉型垂向部分封閉型 垂向部分封閉型斷層以垂向部分封閉型斷層以開啟為主開啟為主，封閉為輔封閉為輔，斷層僅能封閉很少量的油氣，所能封閉的油氣柱高斷層僅能封閉很少量的油氣，所能封閉的油氣柱高度遠(yuǎn)小于圈閉的閉合高度。度遠(yuǎn)小于圈閉的閉合高度。 （3）垂向完全開啟型垂向完全開啟型 斷層是油氣運移的通道斷層是油氣運移的通道，即使有斷層遮擋的圈閉構(gòu)造樣式，油，即使有斷層遮擋的圈閉構(gòu)造樣式，油氣運移到斷層處也不能發(fā)生聚集，而是沿斷層作垂向運移。氣運移到斷層處也不能發(fā)生聚集，而是沿