斷層封閉性定量研究現(xiàn)狀

斷層定量封閉性研究進展大慶石油學院呂延防2009.1.7一、斷層封閉機理(類型)二、影響斷層封閉性的因素三、斷層封閉的差異性四、斷層封閉性研究的層段區(qū)別五、斷層側(cè)向封閉性定量研究

(一)根據(jù)斷層兩盤油水界面高差確定斷層封閉程度

(二)根據(jù)斷層兩盤砂泥巖對置狀態(tài)評價斷層封閉性

(三)泥巖涂抹層狀態(tài)研究判斷斷層封閉性六、斷層垂向封閉性定量研究

(一)斷層封堵系數(shù)法

(二)根據(jù)斷裂充填物壓實程度評價斷層封閉性

(三)根據(jù)斷裂帶化學沉淀膠結(jié)評價斷層封閉性

(四)根據(jù)斷面壓力大小評價斷層封閉性七、斷層連通概率法定量研究斷層封閉性八、斷層封閉性定量研究需注意的問題

1.對接封閉（Juxtaposionseal）：早在1966年，D.Smith就從分析斷層封閉性的本質(zhì)入手，建立了斷層兩盤巖性對接封閉的理論模型，其基本含義為：目的盤巖層中的排替壓力小于與之對置的斷層另一盤地層排替壓力時，斷層封閉，所以陸相盆地目的層砂層與對盤泥巖層對置，斷層是封閉的。這種機理只適用于斷裂帶無充填，兩盤直接接觸的斷層，一般斷距小于砂巖層厚度的斷層屬于此類。斷層側(cè)向滲漏模型斷層側(cè)向封閉模型一、斷層封閉機理(類型)2.泥巖涂抹封閉（Claysmearseal）：K.J.Weber（1978）等人利用一種環(huán)形剪切實驗裝置來模擬斷層泥的形成，證實了在剪應力作用下的塑性地層可以形成斷層泥，對所產(chǎn)生的斷層泥進行了封閉性能測試，確認斷層泥可對流體起遮擋作用。一般在塑性地層段斷層的初次活動形成泥巖涂抹。

環(huán)形剪切裝置示意圖

涂抹層分布圖3.碎裂巖封閉（Cataclasticrockseal）：形成于純的粘土含量低的砂巖中。這種封閉起因于破裂作用，顆粒磨擦滑動以及伴隨有粒徑減小的伴生孔隙的崩塌（Knipe，1992a，1992b），一般形成于大套的砂礫巖層段。遼河油田蓮花油藏剖面圖4.層狀硅酸鹽/框架斷層巖（Phyllosilicate/frameworkfaultrockseals）：一種重要的斷層巖類型，是由具有一定層狀硅酸鹽含量的不純砂巖的變形而形成的。層狀硅酸鹽與框架石英的混合形成斷層巖，這些斷層巖在封閉性分析中曾經(jīng)被忽視（Knipe，1992a，b）。這些互相聯(lián)結(jié)的微觀泥質(zhì)帶可能具有與粘土封堵相似的特性，其封閉性是受變形層狀硅酸鹽的連續(xù)性和結(jié)構(gòu)控制的，并不一定像泥巖涂抹那樣要求厚而且塑性較強的粘土地層單元。一般在砂泥巖薄互層段均發(fā)育此類封閉。礦物顆粒泥巖斷層巖層狀硅酸鹽/框架斷層巖分布示意圖5.膠結(jié)封閉（Cementedseal）：斷層帶的封閉性受新礦物的沉淀所控制，這些封閉可被限定在變形造成局部溶解和溶解物質(zhì)再沉淀，或者與沿斷層或接近斷層膠結(jié)擴張侵入。常見的膠結(jié)封閉有兩種類型：（1）深部熱液膠結(jié)封閉；（2）變形造成局部溶解和再沉淀膠結(jié)。二、影響斷層封閉性的因素

1.地層巖性和斷距

地層巖性特征和斷距是影響斷裂帶中斷層泥比率的關(guān)鍵因素，它們決定著斷裂充填物的性質(zhì)，斷移地層若均為泥巖，充填物為泥質(zhì)，若均為砂巖，充填物一般為砂巖充填，若為砂泥巖互層，充填物一般為二者的混合物。如果斷距不大，充填物的厚度不大;如果斷距很大，充填物的厚度也很大，且充填物的性質(zhì)復雜。海拉爾免渡河-扎敦河林場公路10km處南平組小型正斷層斷距約為40cm，斷裂帶寬度約為15-20cm；海拉爾免渡河林場泥盆系大明山組斷裂斷裂帶寬度達1-2Km

2.地層巖石力學特征脆性斷層帶和韌性斷層帶內(nèi)部結(jié)構(gòu)的差異說明巖石力學特征影響斷層的封閉性，相同泥巖厚度和相同斷距，但巖石力學特征不同的地層，斷層的行為及封閉性是不同的，脆性地層中的斷裂作用主要發(fā)生破碎過程，泥巖涂抹并不發(fā)育，而塑性地層斷層泥涂抹作發(fā)育，破碎的程度也小。

3.次級破裂網(wǎng)絡(luò)影響主斷裂的封閉性

次級破裂網(wǎng)絡(luò)影響主斷裂的封閉性，主斷裂可能是封閉的，但由于次級斷層和裂縫開啟，導致油氣垂向?qū)ǎ≧DR公司，2004，2005）。

柴達木盆地南八仙地區(qū)T2層（N21底）平面構(gòu)造圖柴達木盆地南八仙構(gòu)造剖面圖

典型實例為柴北緣南八仙地區(qū)，由于晚期左行壓扭應力場作用，在仙北斷裂上盤產(chǎn)生大量的次級斷層和裂縫，極大破壞了蓋層的完整性，油氣不能在上盤聚集，主要聚集在下盤地層中

4.斷裂后期活動對早期斷層封閉性影響

早期活動的斷裂晚期再活動時，對早期形成的斷層巖有改造和破壞的作用，主要有兩個方面：一是早期形成的泥巖涂抹，由于后期活動斷距增大，從而將泥巖涂抹拉斷（呂延防等，2000）；二是早期形成的斷層巖在晚期活動時產(chǎn)生裂縫，成為油氣的運移通道（RDR公司，2004，2005）。因此早期形成的斷層巖在晚期活動時容易被破壞，斷層封閉性變差。

5.膠結(jié)作用

膠結(jié)作用有利于斷層封閉，特別是對斷裂帶伴生的次級破裂網(wǎng)絡(luò)的封閉是及其重要的（FisherandKnipe，2001；Leveilleetal.，1997）。海拉爾盆地布達特群斷裂帶巖心

6.應力與斷層封閉性

a.斷面正壓力與斷層垂向封閉性：斷面正壓力是影響斷層垂向封閉性的關(guān)鍵因素，一般認為斷面壓力越大，斷層垂向越易于緊閉封閉，將斷面正壓力與泥巖的屈服強度和抗壓強度之間的關(guān)系作為封閉性的判別標準（陳發(fā)景，1989；劉澤容和鄧俊國，1998；呂延防等，1996；周新桂，2000；童亨茂，1998；付廣等，2005；付曉飛等，2005）。一般認為斷面正壓力大于泥巖的屈服強度而小于抗壓強度時，斷層泥易于塑性流變，填塞斷裂帶內(nèi)部的裂縫空間，使斷層易于封閉。

b.應力方向與斷層封閉性：萬天豐（2004）認為斷裂的展布方向與該地區(qū)當時所經(jīng)受的構(gòu)造應力場的特征是決定斷裂封閉性的主要地質(zhì)因素，如果斷裂沒有被愈合，隨著應力場的變化，在不同時期斷層的封閉性也在不斷變化之中。當最大主壓應力方向與斷裂走向幾乎垂直時，斷裂趨向于閉合狀態(tài)，斷裂帶內(nèi)的充填物的磨碎和壓實程度高，其封閉性較好，帶內(nèi)流體的滲透率低，斷裂帶有利于油氣的聚集；當最大主壓應力方向與斷裂走向幾乎平行時，斷裂趨向于張開，斷裂帶內(nèi)的充填物松散程度高，開啟性好，帶內(nèi)流體的滲透率高，或者說封閉性差，不利于油氣的聚集，但有利于油氣的運移；當最大主壓應力方向與斷裂走向斜交時，交角越小，斷裂的封閉性越差，開啟性越強；交角越大，斷裂的封閉性越好，開啟性越差。遼河油田蓮花油藏剖面圖三、斷層封閉的差異性1.斷層封閉能力的差異性

彎曲斷層的斷面剖面圖2.空間上斷層封閉的差異性3.時間上斷層封閉的差異性

目前開啟的斷層，地史時期一定是開啟的；目前封閉的斷層，地史時期一定開啟過。

當斷層處于活動期時，斷層以垂向開啟為主，所有被斷穿的蓋層都可能沿斷層走向發(fā)生全部或局部滲漏，只有當斷層停止活動以后，在地應力的作用下或膠結(jié)作用下，斷層裂縫在蓋層段內(nèi)慢慢愈合，蓋層才能重新形成封閉[11]。柴北緣冷湖0－3號構(gòu)造在晚期再生前陸盆地時期由于斷層再活動垂向開啟（0－2號構(gòu)造）和蓋層的剝蝕作用（3號構(gòu)造），早期聚集的油氣大量散失形成地表油氣苗，之后由于瀝青的封堵作用重新封閉，只保留了少部分油氣。四、斷層封閉性研究的層段區(qū)別儲層段與蓋層段內(nèi)油氣運移方向示意圖儲層段內(nèi)應研究斷層的側(cè)向封閉性，蓋層段內(nèi)應研究斷層的垂向封閉性。五、斷層側(cè)向封閉性定量評價

側(cè)向封閉性的決定因素—差異排替壓力斷層封閉的條件：目的盤儲層與對置盤非滲透層對置，斷層充填物質(zhì)的排替壓力大于儲層的排替壓力。斷層側(cè)向封閉性形成機理(一)根據(jù)斷層兩盤油水界面高差確定斷層封閉程度(呂延防，1996)遼河油田蓮花油藏剖面圖優(yōu)點：定量判斷準確，不用考慮其他因素。不足：只能適用于開發(fā)階段。

呼圖壁構(gòu)造斷層側(cè)向封閉性Knipe圖解

1.Knipe.R.J

圖解法判斷斷層封閉性(二)根據(jù)斷層兩盤砂泥巖對置狀態(tài)評價斷層封閉性

優(yōu)點：適用于對接封閉類型斷層封閉性的判斷。不足：沒考慮斷裂充填物質(zhì)，鉆井少或無鉆井區(qū)不適用。

2.橫向封堵系數(shù)法(劉澤榮，1998)C:構(gòu)造封堵系數(shù);R：儲層封堵系數(shù);G：巖性封堵系數(shù);F：斷層橫向封堵系數(shù);L:斷層垂直落差;H：蓋層厚度;:斷層傾角;:儲層傾角;h:

儲層厚度。F值越大，橫向封堵能力越強;反之越弱。巖性封堵系數(shù)G值在0-1之間，封堵層為純砂巖G為0,泥質(zhì)砂巖G為0.5,砂質(zhì)泥巖G為0.75，泥巖G為1.0.斷層橫向封閉示意圖優(yōu)點：考慮的因素較多。不足：沒有考慮斷裂充填。討論：該公式是否應該限定應用條件?當斷距很大時封閉性不一定好!3.砂泥對接概率數(shù)值模擬法評價斷層封閉性

砂泥對接概率是指占斷層目的盤砂巖層總厚度的某一百分數(shù)的砂巖被對置盤泥巖層封堵的可能性大小。通過模擬計算，如果大多數(shù)砂巖層被對置盤泥巖封堵的概率高，說明該斷層側(cè)向封閉性好，反之則差。模擬步驟：（1）根據(jù)已知鉆井剖面，在細分沉積相的前提下，分別統(tǒng)計各相砂泥巖小層厚度分布，通過馬爾柯夫概率分析，確定不同砂地比值條件下的小層厚度分布規(guī)律。

(呂延防，1996)

(2)砂泥小層厚度的求取(建立地層柱子)

對于要評價但周圍沒有鉆井的斷層，在確定了沉積相和泥地比值以后，就要選擇相應的厚度分布模型進行抽樣，獲得服從隨機分布的厚度變量，可應用偽隨機數(shù)技術(shù)來實現(xiàn)地層剖面上小層厚度分布模擬。

A.如果小層厚度為正態(tài)或近于正態(tài)分布，厚度計算公式為：其中

——實際地層的砂泥層厚度；——此地層的小層數(shù)B.如果小層厚度為對數(shù)正態(tài)分布，則小層厚度為：

其中C.如果小層厚度為指數(shù)分布，則小層厚度為：其中

延吉盆地東部凹陷斷層封閉概率直方圖當斷層兩盤地層柱子被模擬出來以后，將斷層兩盤每次地層剖面的模擬結(jié)果進行對接，計算目的盤儲層被對置盤泥巖層封堵的厚度，進行千次模擬，千次對接，可得到目的盤儲層某一被封堵厚度的概率。(3)斷層兩盤砂泥對接概率模擬被封堵砂巖百分數(shù)(％)0—2020—4040—6060—8080—100斷層封閉能力差較差中較好好斷層側(cè)向封閉能力分級表選擇大慶和遼河油田已知封閉能力的斷層采用上述方法進行砂泥對接概率模擬，發(fā)現(xiàn)模擬結(jié)果與實際斷層的封閉能力基本一致，模擬誤差均值為0.08，說明該方法用于斷層的側(cè)向封閉性研究是可行的。延吉盆地構(gòu)造分區(qū)圖(4)應用實例延吉盆地Ⅲ14斷層斷面剖面圖①對鉆井剖面細分沉積相并統(tǒng)計各相砂地比值;②計算各相不同砂地比值的小層厚度分布規(guī)律;③準備各層沉積相平面分布圖。④根據(jù)地震剖面做斷層面剖面圖，并標注兩盤沉積相。⑤根據(jù)斷層各處兩盤相互對置地層的沉積相類型和砂地比值，正確選擇模擬的對接概率模型，確定該層段內(nèi)斷層的側(cè)向封閉性。延吉盆地東部坳陷斷層側(cè)向封閉性評價⑥將沿走向上不同位置的側(cè)向封閉性模擬結(jié)果標注在平面圖上，便得到側(cè)向封閉性評價平面圖。西部坳陷大拉子組斷層側(cè)向封閉性評價圖

優(yōu)點：對于無鉆井區(qū)實現(xiàn)了斷層封閉性的定量評價。缺點：只考慮了砂泥巖對接情況，沒考慮斷裂帶內(nèi)部的充填，且只能了解斷裂走向上某一剖面的封閉性特征。4.Allen圖解法判斷斷層封閉性

斷層側(cè)向封閉性評價的Allen圖解(AllenUS,1989)

巖性并置圖顯示，B68斷層斷層面上砂巖與砂巖并置區(qū)發(fā)育，因此靠巖性并置不能形成斷層側(cè)向條件。海拉爾盆地貝爾凹陷B68斷層巖性對接剖面(Allen圖)優(yōu)點：可直觀地看到斷層兩盤沿走向砂泥巖層的對置情況。不足：沒考慮斷裂充填性質(zhì)，只適用于對接封閉類型。

Weber（1978）等人利用一種環(huán)形剪切實驗裝置來模擬斷層泥的形成，Bouvier在尼日利亞農(nóng)河油田利用三維地震資料作過斷層切片，Allen提出了三維圖解方法，Lindsay等提出了泥巖涂抹因素SSF,Lehner改進了Lindsay的SSF計算方法，提出了CSP，Yielding提出了斷層泥分布率SGR，Knipe（1998）提出了ESGR的概念。(三)泥巖涂抹層狀態(tài)研究判斷斷層封閉性

Lindsay等提出了泥巖涂抹因素SSF（ShaleSmearFactor），

SSF=斷距/泥巖層厚度=H/hh-泥巖層厚度H-斷距1、泥巖涂抹因子法判斷斷層封閉性

SSF主要用以表征斷層涂抹層的連續(xù)程度，SSF小于4涂抹層連續(xù)分布，斷層側(cè)向封閉，SSF大于7時泥巖涂抹變得不完整。SSF計算圖解(LindsayNC,1993)

SSF表示單個源頁巖層沿斷層面發(fā)生涂抹的相對粘土量，對于復合涂抹，SSF不應相加，應該對最厚泥巖層進行單層計算。

SSF主要適用于研磨涂抹。復合泥巖涂抹分布圖趙密福利用該方法對東辛油田營32斷層的SSF進行了計算，其判斷結(jié)果與油層分布不一致。

經(jīng)分析后認為，該公式過于簡單，不能真實反應斷層的縱向涂抹情況。

Lehner改進了Lindsay的SSF計算方法，提出了CSP（ClaySmearPotential）方法：CSP=∑（泥巖層厚度2/涂抹距離）=∑(h2/H)CSP<15斷層開啟CSP=15-30封閉與開啟過渡CSP>30斷層封閉h-泥巖層厚度H-涂抹距離2.粘土涂抹勢法判斷斷層封閉性CSP計算圖解(LehnerFK,1996)

趙密福研究認為，CSP公式的頁巖厚度自乘平方已經(jīng)得到了流體動力學的證明，該公式考慮了泥巖最初滑動時的泥巖涂抹量最大的問題，是研究涂抹層長度最好的公式。該公式適用于同生斷層初期活動形成的涂抹狀態(tài)。

不足：一是應用復雜，二是只能對同生斷層的初次活動形成的涂抹層長度進行計算，不適用于斷層的后期活動對涂抹層產(chǎn)生破壞后涂抹層的分布情況。實驗裝置簡圖④①③②①底座

②剪切施力桿

③正應力施力桿④滑動箱

3.模擬實驗對泥巖涂抹的認識(呂延防，2001)泥巖涂抹層分布：砂巖斷面粗糙時，涂抹層發(fā)育，否則不發(fā)育。泥巖層越厚，涂抹層越厚。塑性泥巖有涂抹，脆性泥巖無涂抹層。涂抹層與斷層活動時間的關(guān)系：斷層初期活動對涂抹層起建設(shè)性作用，繼續(xù)活動的斷層，對已經(jīng)形成的涂抹層起破壞作用。先期斷裂后期剪切泥巖涂抹規(guī)律：泥巖涂抹的連續(xù)性與斷層斷距關(guān)系先期斷層的基礎(chǔ)上，斷層的再次活動，基本不形成泥巖涂抹層。當斷距較大時，涂抹層的連續(xù)性變差。

大量的實驗結(jié)果顯示，涂抹層空間上的分布主要受泥巖厚度、斷距、泥巖塑性程度的影響。對實驗數(shù)據(jù)進行回歸，得出涂抹層厚度、長度與泥巖層厚度,泥巖含水量,斷層斷距之間的關(guān)系統(tǒng)計規(guī)律為：HS=H1.2248S0.1504T-1.245LS=H0.9405S0.4644T0.05128

G.Yielding（1997）在前人研究的基礎(chǔ)上，提出了斷層泥分布率SGR（ShaleGougeRatio）及計算公式：

SGR=(∑泥巖層厚度）/斷距=(∑h）/Hh–

泥巖層厚度H–

斷距4.斷層泥比率法判斷斷層封閉性SGR計算圖解

（YieldingG，1997）

實際的斷裂作用過程中，砂巖中的泥（硅酸鹽）對斷裂帶中斷層泥的比率貢獻很大，為此Knipe（1998）提出了ESGR的概念，即有效斷層泥比率，同一條斷裂ESGR與SGR的值存在很大的差異，ESGR更能準確預測斷裂帶中斷層泥含量和泥巖涂抹的程度。

ESGR=泥質(zhì)成分總厚度×100%/斷距當ESGR＜14％時，斷裂帶內(nèi)部主要發(fā)育碎裂巖；當14％＜ESGR＞40％時，斷裂帶內(nèi)部主要發(fā)育類泥質(zhì)砂巖；當ESGR＞40％時，主要發(fā)育泥巖涂抹。海拉爾盆地貝爾凹陷B68斷層斷面埋深斷層面屬性標定利用Traptester5.4斷層分析軟件系統(tǒng)研究海拉爾盆地貝爾凹陷B68斷層封閉性海拉爾盆地貝爾凹陷B68斷層斷層傾角

海拉爾盆地貝爾凹陷B68斷層斷層走向海拉爾盆地貝爾凹陷B68斷層斷距變化

巖性并置圖顯示，B68斷層斷層面上砂巖與砂巖并置區(qū)發(fā)育，因此靠巖性并置不能形成斷層側(cè)向條件。海拉爾盆地貝爾凹陷B68斷層巖性對接剖面(Allen圖)SGR圖顯示，B68斷層靠泥巖涂抹具有較強的封堵能力。

海拉爾盆地貝爾凹陷B68斷層SGR分布圖泥巖涂抹率與所能支撐的流體壓力差之間關(guān)系(yielding,1997)

H為斷層面某點支撐的烴柱高度，m；SGR為斷層面某點斷層泥比率，0-100之間的數(shù)，%；d為需要標定的參數(shù)，0-200；c為常數(shù)，當埋深小于3000m時為0.5，當埋深介于3000m-3500m之間時為0.25，當埋深超過3500m時為0；ρw為油藏中水的密度，kg/m3；ρo為油藏中油的密度，kg/m3；g為重力加速度，m/s2。

下盤（油）上盤（水）斷層能夠承受的最大烴柱根據(jù)SGR推出的烴柱疊置的油藏砂巖某斷裂不同SGR界限所對應的烴柱高度和深度關(guān)系SGR=25%SGR=30%SGR=35%SGR=40%當d值取70時，油柱高度與埋藏深度關(guān)系的內(nèi)包絡(luò)線在1070m處支撐的油柱高度為210m，與實際油柱高度一致;故d取70為宜，SGR則為(d×0.5÷100)35%(如果埋深為3000-3500m，應乘0.25,埋深大于3500m，乘零)。

斷層面上能支撐的烴柱高度圖顯示，B68斷層靠泥巖涂抹能夠支撐一定的烴柱高度,下部地層比上部地層能支撐的烴柱高度明顯要大。

海拉爾盆地貝爾凹陷B68斷層斷層面支撐烴柱高度分布圖（Badley公司，Yielding，1998）SGR＜15%：碎裂巖封閉；15%＜SGR＜50%：層狀硅酸鹽-框架斷層巖封閉；SGR＞50%：泥巖涂抹封閉。（RDR，Knipe2004，2005）SGR＜14%：碎裂巖封閉；14%＜SGR＜40%：層狀硅酸鹽-框架斷層巖封閉；SGR＞40%：泥巖涂抹封閉。斷層封閉類型判斷標準：優(yōu)點：①根據(jù)SGR的大小確定了斷層的封閉類型;②依據(jù)了斷層巖及其中的泥質(zhì)含量通過統(tǒng)計規(guī)律定量研究斷層的封閉性，抓住了斷層封閉性的本質(zhì)。不足：①對斷裂充填物性質(zhì)的分布沒能細致刻畫;②沒考慮影響斷裂充填物成巖程度的斷面壓力這一關(guān)鍵因素，只是統(tǒng)計規(guī)律的定量描述。

(1)斷層封閉性形成機理斷層巖厚度不等地平鋪在斷層面上，恰似于沿斷層面傾置于沉積地層之間完全由斷層巖構(gòu)成的一油氣薄蓋層，其對圍巖儲層中的油氣起著封堵或輸導作用，如果斷層巖的排替壓力小于儲層排替壓力，斷層不封閉且起輸導油氣的作用，反之，斷層起封閉作用，其封閉能力的強弱取決于排替壓力差的大小，排替壓力差越大，斷層的封閉能力越強。5.排替壓差計算法判斷斷層封閉性

(呂延防，2008)

斷層巖并不像沉積地層那樣既使在手標本的規(guī)模上也可能具有成層特征，大都情況下為砂泥巖碎屑的混雜堆積而成，所形成斷層巖的物性不具有方向性，因此，某一點斷層巖的封閉性既反映了斷層的側(cè)向封閉能力，也代表著斷層的垂向封閉能力。也正因如此，既使目的盤儲層與對置盤泥巖層相對接，也要認清斷層巖的封閉性，如果此種情況下斷層巖的排替壓力小于目的儲層的排替壓力，由于斷層巖垂側(cè)向均不具備封閉能力，油氣仍可通過斷層巖發(fā)生滲漏(圖1,A點)，只有斷層巖排替壓力高于目的儲層的排替壓力時，油氣才能被封堵形成油氣藏(圖1，B點)?？梢?，只要存在斷層巖，斷層巖的封閉能力是斷層可否形成封堵的關(guān)鍵，而與砂巖層相對接的泥巖層起到的是輔助封閉作用。尤其在砂泥巖薄互層段更是如此!

斷層巖對油氣輸導與封閉作用圖解

根據(jù)斷層封閉性形成機理分析，評價砂泥巖薄互層段內(nèi)斷層封閉性的實質(zhì)是計算斷層巖的排替壓力，其影響因素為：

(1)斷層巖的泥質(zhì)含量

(2)

斷層巖的成巖程度

(3)斷層的埋深與斷層傾角

如果能計算出斷層巖的泥質(zhì)含量和所承受的斷面壓力，可將該泥質(zhì)含量和該斷面壓力下的斷層巖看成是具有該泥質(zhì)含量并承受著與該斷面壓力相同的靜巖壓力的沉積地層，如果獲取了該泥質(zhì)含量地層并承受著該靜巖壓力沉積地層的排替壓力，此排替壓力即可看成是該斷層巖的排替壓力。(2)斷層封閉性研究的基本思路(3)斷層封閉能力定量評價方法(1)靜巖壓力與埋藏深度關(guān)系的確定。(2)斷面正壓力的計算

(3)斷層巖泥質(zhì)含量的求取(4)不同泥質(zhì)含量地層排替壓力與埋藏深度關(guān)系的確定(5)斷點處斷層巖排替壓力的求取(6)斷層封閉性的定量評價設(shè)：斷層巖排替壓力為P1，儲層的排替壓力為P2，如果P1>P2斷層封閉，差值越大，封閉性越強。

P1<P2斷層開啟貝爾凹陷不同泥質(zhì)含量巖石排替壓力與埋深關(guān)系圖

呼和-7號圈閉是呼和諾仁構(gòu)造帶上的主體圈閉，該圈閉是在西部斜坡背景下，上傾方向由北東向早期發(fā)育的反向同生正斷層—B29號斷層遮擋形成的東南傾沒的繼承性斷鼻構(gòu)造，該圈閉傾向155

。長軸長10.2km，短軸長3.0km，貝302井就位于該圈閉上，并在南屯組地層中發(fā)現(xiàn)了油氣。海拉爾盆地貝爾凹陷呼和－7號圈閉平面構(gòu)造圖

該區(qū)自下而上發(fā)育三疊系布達特群(基巖)，白堊系銅缽廟組、南屯組、大磨拐河組、伊敏組、青元崗組，古近系呼查山組及第四系地層。在貝302井處，除大磨拐河組一段在該井區(qū)尖滅外，其余地層均有分布。貝302井原油主要來自于貝西洼槽中的南屯組源巖，儲層為南屯組薄層粉砂巖和砂礫巖，其上的大二段地層泥巖較為發(fā)育,是該區(qū)油氣成藏的主要蓋層。

貝302井南屯組地層為一套典型的砂泥巖薄互層段，泥巖單層厚度從0.5~7.9m之間均，一般為2~3m。砂巖及砂礫巖單層厚度為0.5~11.6m之間，一般在2~4m左右。

構(gòu)成呼和-7號圈閉西邊界的B29號斷層是呼和諾仁斷鼻構(gòu)構(gòu)造帶上一條重要的同生正斷層，呈北東向展布，延伸長度13.4Km，剖面上斷面西傾，從基底斷至伊敏組地層，斷距下大上小，T1反射層斷距10~55m，基底斷距達80~1650m，斷層傾角15°～50°，上陡下緩，呈產(chǎn)式。該斷層是否封閉，決定了呼和－7號圈閉的存在與否，其封閉能力的強弱，決定了呼和－7號圈閉中所能聚集油氣藏高度的大小，對B29號斷層封閉能力的正確認識，是判斷呼和－7號圈閉有效程度的關(guān)鍵。海拉爾盆地B29號斷層斷面剖面圖(Allen圖)海拉爾盆地B29號斷層ESGR分布圖貝爾凹陷B29號斷層SGR分布圖貝爾凹陷呼和－7號構(gòu)造油藏剖面圖

以上研究成果與勘探成果吻合得特別好，目的層段發(fā)現(xiàn)9層儲層，其中第1、2、3、6層為含油層，其它5層為含水層。按本文提出的方法研究結(jié)論證實，本層段內(nèi)含水層的斷層巖與儲層排替壓力差均為負值，表明該斷層在本段內(nèi)對這些儲層不具封閉能力，油氣進入這些儲層后通過斷層巖發(fā)生了逸失;造成斷層對這5層儲層不封閉的原因除斷層巖自身的封閉能力弱外，儲層的泥質(zhì)含量較高所導致的自身排替壓力過大也是其重要因素所在。所發(fā)現(xiàn)的4層含油層斷層巖與儲層的排替壓力差均為正值，盡管其值不大，但表明斷層對該4層儲層具封閉能力;

根據(jù)本區(qū)發(fā)現(xiàn)的原油密度計算，本段斷層所能封閉的最大油柱高度為209m,這與該圈閉上已完成的71口開發(fā)井所揭示的油柱高度是一致的。優(yōu)點：①抓住了斷層巖與儲層排替壓力差這一斷層封閉性的本質(zhì)因素;②真正意義上實現(xiàn)了斷層封閉性的定量評價。不足：①斷裂充填物性質(zhì)及分布描述不細;②斷層巖成巖程度的時間因素沒被考慮。六、斷層垂向封閉性定量研究(一)斷層封堵系數(shù)法(劉澤容，1998)封堵系數(shù);蓋層厚度;斷層垂直落差儲層傾角;斷層傾角;比例系數(shù)(K=h/H,h:蓋層疊蓋層厚度)。斷層縱向封閉示意圖R值越小，斷層垂向封閉能力越強，反之越弱。優(yōu)點：①最早將斷層垂向封閉性的著眼點放到了蓋層段內(nèi)。不足：只考慮了蓋層被斷層的錯開程度，沒考慮斷層裂縫的愈合程度。1.斷裂充填物壓實封閉形成機理不同性質(zhì)斷裂重填物分布示意圖

在泥巖層段內(nèi)充填的物質(zhì)主要是碎屑物質(zhì)和斷層涂抹層，碎屑充填物質(zhì)的成巖程度決定了斷層的垂向封閉能力，其成巖程度又取決于斷面正壓力的大小和成巖時間的長短。(二)根據(jù)斷裂充填物壓實程度評價斷層封閉性(呂延防，2006)2.斷層垂向封能力的定量評價方法評價參數(shù)：斷裂充填物的排替壓力評價思路：碎屑充填物質(zhì)可被視之為斜置的沉積地層，確定上升盤蓋層底部斷面正壓力大小，轉(zhuǎn)換成沉積地層的相當埋深，根據(jù)該埋深下泥質(zhì)巖排替壓力，確定斷裂充填物的排替壓力。(1)靜巖壓力與埋藏深度關(guān)系的確定。(2)斷面正壓力的計算(3)蓋層排替壓力與埋藏深度關(guān)系的確定(4)斷點處斷層巖排替壓力的求取(5)斷層封閉性的定量評價

relationshipmapofdisplacementpressureofcaprockchangeswithdepthforYingmai9wellinKuchedepression

如果被評價的蓋層段存在孔隙流體超壓，該超壓必然傳遞到斷裂充填物中，并與斷裂充填物排替壓力方向一致，二者形成合力共同阻止油氣通過斷裂穿蓋層向上運移，因此，當蓋層段存在孔隙流體超壓時，斷層的垂向封閉能力應為斷裂充填物的排替壓力值與蓋層段孔隙流體超壓值之和。

巖石的封閉能力也可用所能封閉的氣柱高度表示，研究表明，1MPa的封閉能力大約可以封閉100m高的氣柱。知道了斷裂充填物質(zhì)的排替壓力和蓋層的孔隙流體超壓，實際上也就知道了斷層所能封閉的氣柱高度，由此便可達到了定量評價斷層垂向封閉性的目的。3.應用實例

thedistributionofgypomudstonecaprockandfaultsofKumugeliemugroupinKuchedepression蓋層厚度100m～1000m，坳陷北部較厚，向南向東及向西逐漸減薄。斷層的延伸長度為30-150km。庫車坳陷庫姆格列木蓋層底部斷層斷距等值圖斷穿庫姆格列木群膏泥巖蓋層的斷層斷距一般200-800m，最大可達2000多米。

庫車坳陷庫姆格列木蓋層底部斷面壓力分布圖

庫車坳陷庫姆格列木群蓋層底部斷裂重填物排替壓力等值圖評價結(jié)果：克拉3—牙哈3以西庫姆格列木蓋層底部斷層充填物排替壓力一般大于零，最大值在西秋1—西秋4和牙哈3構(gòu)造一帶，目前所發(fā)現(xiàn)的以庫姆格列木群膏泥巖為蓋層的油氣田均分布在此區(qū)域。

庫姆格列木蓋層底部斷層封閉能力評價圖圖東秋5構(gòu)造及其以東地區(qū)，庫姆格列木蓋層均被斷層破壞，該蓋層已經(jīng)失去了封閉能力，以庫姆格列木膏泥巖為蓋層的圈閉在這個地區(qū)均為假圈閉，一般情況下，在這些圈閉中很難有油氣的聚集。勘探的實踐表明，在這個區(qū)域內(nèi)庫姆格列木蓋層之下確實沒有油氣的發(fā)現(xiàn)，已發(fā)現(xiàn)的迪那2氣田的蓋層是吉迪克組膏泥巖層，說明上述認識是正確的。

庫姆格列木群底部斷層所能封閉的氣柱高度等值圖這是目前定量研究斷層垂向封閉性最好方法!一是抓住了斷層垂向封閉性的本質(zhì)因素－斷裂充填物的排替壓力，二是把研究的目的層放到了蓋層段。其不足之處在于沒有考慮側(cè)向地應力的影響。

1、化學沉淀膠結(jié)封閉形成機理對于近垂直的斷裂，由于上覆沉積載荷壓力對其垂向封閉不起作用，由于地下水在沿斷裂進行的滲濾運移過程中，由于溫度和壓力條件的改變，使其所攜帶的成巖物質(zhì)SiO2和CaCO3發(fā)生過飽和沉淀膠結(jié)堵塞了斷層滲漏空間，使其在垂向上形成了封閉。

2、評價方法由垂向封閉機理可知，能否確知斷層垂向上是否被CaCO3或SiO2沉淀膠結(jié)，是判斷其垂向封閉與否的關(guān)鍵。(三)根據(jù)斷裂帶化學沉淀膠結(jié)評價斷層封閉性

(付廣，2002)

根據(jù)張義剛研究，對于東濮凹陷持續(xù)埋藏的沉積盆地，SiO2和CaCO3在地層剖面中有機質(zhì)的鏡質(zhì)體反射率Ro分別為0.3%~0.5%(Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ型干酪根），0.6%~0.7%（Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ型干酪根）和0.8%~1.0%（Ⅱ型干酪根）或以1.2%~1.4%（Ⅲ型干酪根）3處發(fā)生沉淀，使砂巖發(fā)生膠結(jié)封閉。如果斷層垂向上處于SiO2和CaCO3三個沉淀帶內(nèi)，將被膠結(jié)形成垂向封閉；如果處于異?？紫栋l(fā)育帶內(nèi)，其不能被SiO2和CaCO3沉淀膠結(jié)形成垂向封閉，仍呈開啟狀態(tài)。

可以根據(jù)斷層垂向上所處的鏡質(zhì)體反射率，判斷其是否處于SiO2和CaCO3三個沉淀帶內(nèi)，從分布模式上來看，如果斷層處于SiO2和CaCO3的3個沉淀帶內(nèi)，斷層垂向上便可被SiO2和CaCO3沉淀膠結(jié)，形成垂向封閉；反之，斷層垂向上就不能被SiO2和CaCO3沉淀膠結(jié)而形成垂向封閉，而呈開啟狀態(tài)，成為油氣滲濾運移的輸導通道。3、實例

從烏爾遜凹陷大一段鏡質(zhì)體反射率平面分布圖中可看出，有機質(zhì)鏡質(zhì)體反射率0.4%~0.9%，高值區(qū)主要分布在烏7井南部，Ro可達0.9%以上，第2個高值區(qū)主要分布在蘇3井以西地區(qū)，其Ro可達0.7%以上。由此向凹陷四周大一段Ro逐漸降低，在凹陷邊部Ro下降至0.4%以下。根據(jù)SiO2和CaCO3三個沉淀膠結(jié)帶形成所需要的Ro標準，烏爾遜凹陷大一段內(nèi)斷層垂向封閉主要是通過在其內(nèi)形成第1個和第2個SiO2和CaCO3沉淀帶膠結(jié)形成。

通過對烏爾遜凹陷大一段斷層垂向封閉性評價可知，大一段內(nèi)斷層垂向封閉由SiO2和CaCO3第1個沉淀帶膠結(jié)形成的區(qū)域，主要分布在烏爾遜凹陷的四周邊界處,凹陷北部面積大于凹陷南部，東部大于西部。大一段內(nèi)斷層垂向封閉由SiO2和CaCO3第2個沉淀帶形成的區(qū)域，主要分布在凹陷南部中部烏7-巴2-新烏4井的1個環(huán)形區(qū)、蘇13-蘇132區(qū)、凹陷北部西側(cè)蘇8-烏2-蘇301井區(qū)和凹陷北部銅3井等周圍地區(qū)。這可為烏爾遜凹陷大一段鉆井取心垂直裂縫均被石英或方解石脈填充得到證實。優(yōu)點：對高角度斷層封閉性提出了評價方法。不足：①有否SiO2和CaCO3沉淀膠結(jié)是推斷性的;②達不到定量評價的目的。式中：為異常壓力系數(shù);為水的密度;為靜水壓力;斷層傾角;斷層走向與構(gòu)造主應力夾角;斷面正壓力;水平方向上的構(gòu)造應力。

當流體壓力大于斷面上的正壓力，即時，斷面就可以張開成為油氣運移的通道，這樣就可以根據(jù)流體壓力和斷面正壓力的關(guān)系來確定斷層的張開與封閉，用斷層封閉系數(shù)表示：

當時，斷層封閉，值越大，封閉程度越高;當時，斷層開啟，值越小，開啟程度越大。(四)根據(jù)斷面壓力大小評價斷層封閉性

(童亨茂，1998)優(yōu)點：該模型考慮了構(gòu)造應力、斷層走向、傾角、深度、兩盤巖石性、流體壓力等，考慮的影響因素較全。不足：①沒考慮斷層充填物質(zhì)及其成巖程度;②構(gòu)造應力很難測量準確，導致封閉程度計算誤差大，③有時斷層的開啟不一定受儲層流體壓力的控制，流體壓力小，斷層也可能處于開啟狀態(tài)。七、斷層連通概率法研究斷層封閉性斷層面不是一個簡單的面，而是包括了主要斷層面、破碎帶、次級斷裂和裂縫、斷層泥及泥質(zhì)涂抹層的斷層帶。將斷層的活動性及對應的啟閉性特征的放在一個地質(zhì)時間階段考慮，而不去考察該點在一次斷層的活動過程中（這可能對應于一次地震活動）的表現(xiàn)。因而所考慮的是斷層帶在一段地質(zhì)時期內(nèi)在油氣運移過程中所起輸導作用的綜合表現(xiàn)。(羅曉容，2007)斷層在油氣的運移過程中是起通道作用還是起封堵作用受多種地質(zhì)因素的控制，如斷層的走向、埋深、斷距、傾角、錯斷地層剖面的巖性、力學性質(zhì)、斷層兩側(cè)地層對接情況、斷層帶填充物的物質(zhì)組成、構(gòu)造應力的大小與方向、流體性質(zhì)、溫壓