5斷層封閉研究.ppt

1、第五章斷層封閉性研究、一斷層封閉性定性分析研究二斷層封閉機(jī)制和影響因素三斷層封閉史研究方法四斷層封閉模式五斷層封閉性定量分析、一斷層封閉性定性分析研究、斷層封閉性是一個復(fù)雜的地質(zhì)問題，其中斷層二盤巖性配置關(guān)系、產(chǎn)狀配置關(guān)系、 斷層活動期和油氣運移期布局?jǐn)鄬拥男螤詈吐洳畹仁怯绊憯鄬娱]合性的重要因素，下面探討各個因素對斷層閉合性的影響，探討斷層閉合性與斷塊油氣藏形成分布的關(guān)系。 (1)、斷層兩盤的巖性配置關(guān)系斷層兩側(cè)的巖性配置關(guān)系是影響斷層閉合性的重要因素，巖性配置是斷層兩盤的滲透層和非滲透層的組合關(guān)系，配置合適則斷層閉合性好，配置不合適則斷層不具有良好的閉合性，斷面區(qū)附近不能形成油氣藏，因此，

2、斷層兩盤的巖性配置關(guān)系是斷層附近能否形成有工業(yè)價值的油氣藏的極其重要的因素，在我國油氣區(qū)，斷層兩側(cè)的巖性配置關(guān)系可以是儲層與對盤非滲透性巖層接觸、儲層與對盤砂巖接觸、儲層與斷裂帶發(fā)育的不滲透或低滲透斷層巖接觸等三個主要配置關(guān)系、1儲層和對盤非滲透性層接觸的斷層的一個儲層的上傾方向被另一個非滲透性巖層遮擋時，可以形成良好的斷層封閉。 儲層與大段泥巖和化學(xué)巖等塑性強(qiáng)的巖性接觸的話，這個斷層在這個層段的封閉性很強(qiáng)。 東辛油田的營地8斷層是墻角式斷塊構(gòu)造，斷塊內(nèi)部比較簡單，其高度部位被營地8大斷層切斷構(gòu)成斷塊圍。 其中砂二下段油層被降盤砂一段較大的泥巖為主的巖層所阻擋，經(jīng)常斷層封閉，砂二下段成為該斷塊

3、的主力油層，連續(xù)含油井長150m，油藏高130m，儲量大，為該斷塊儲量的3/4 (圖31 )。 2儲層與對盤砂巖的接觸特征是斷層兩盤發(fā)達(dá)是砂巖，即斷層兩盤砂巖與砂巖接觸，這里有兩種配置情況，一種是同一層的砂巖對接，另一種是不同層的砂巖對接。 這兩種不同的巖性配置主要取決于斷層滑動距離與儲層厚度的關(guān)系，斷層滑動距離小于儲層厚度時出現(xiàn)第一配置，相反為第二配置。 在第一種巖性配置的情況下，砂巖儲層破碎變形，該破碎作用可使高細(xì)孔砂巖細(xì)?；?，降低細(xì)孔度，減少細(xì)孔喉半徑，形成小烴柱的封閉作用，但由于無法形成明顯的側(cè)向封閉，因此很多斷層不會封閉(圖312 )。 第二種巖性配置是不同層位的砂巖對接，斷層活動中

4、，斷層的位移量大于儲層厚度，特別是在壓力性和扭轉(zhuǎn)性應(yīng)力的作用下，不滲透或低滲透的斷層巖發(fā)育良好，它們涂在斷面上，形成薄膜，連續(xù)分布， 斷層兩盤砂巖與砂巖對接的情況下斷層也具有封閉性，可以封閉油氣(二)，斷層產(chǎn)狀和巖層產(chǎn)狀的配置關(guān)系斷層產(chǎn)狀和巖層產(chǎn)狀的配置是指階梯狀斷層斷面的兩個巖石的產(chǎn)狀和斷面產(chǎn)狀的組合關(guān)系，它們主要有兩種組合模式。 其中之一是斷層兩側(cè)的巖層和斷層面的傾向相同，由于該斷層面本身具有一定的開放性，因此該斷層的封閉能力一般較差。其二，斷層兩側(cè)的巖層傾向與斷層面的傾向相反，即所謂相反側(cè)的屋頂配置，該斷層的封閉性比通常好，后者比前者封閉性好，主要是因為在區(qū)域性提升過程中，發(fā)生與斷層間限

5、定的斷塊滑落方向相反的旋轉(zhuǎn)，形成傾斜斷塊，強(qiáng)化斷層兩盤的擠壓研磨(三)、斷層活動期和油氣運移期的布局?jǐn)鄬踊顒悠诤陀蜌膺\移期的布局，揭示了油氣斷層活動期和油氣運移期之間的時間整合關(guān)系，如果兩者的時間布局合適，斷層有阻斷處于運移期的油氣的作用，可以形成一定規(guī)模的油氣集合。 相反，兩者配置不當(dāng)，斷層只能作為油氣運移的通道，導(dǎo)致油氣的逸散，不能形成有工業(yè)價值的油氣儲藏。 研究表明，油氣聚集期自己停止活動的斷層，特別是停止活動時間長的斷層，往往具有很強(qiáng)的封閉性，該斷層對油氣聚集能夠發(fā)揮良好的封閉作用。 相反，在油氣大規(guī)模輸送期仍然持續(xù)強(qiáng)活動的斷層，一般來說，縱向總是開放性的，這種斷層對油氣儲藏，特別是早

6、期形成的油氣儲藏有破壞作用。 使油氣沿斷裂從深層向淺層移動，聚集在淺層合適的圍欄中形成二次油氣藏。 (4)、斷層方向與斷層閉鎖性有一定的相關(guān)性，在某特定地區(qū)的斷層延伸方向上可能影響斷層閉鎖性。 同一應(yīng)力場系統(tǒng)可形成不同方向的斷層，其中斷層可形成與最大主應(yīng)力方向垂直或以大角度斜交的斷層、多屬壓性和扭轉(zhuǎn)性斷層。 因為是相對致密的斷層構(gòu)造巖，所以有很強(qiáng)的封閉性。 雙斷層封閉機(jī)制和影響因素、斷層封閉性是斷塊油氣藏形成分布的主要控制因素，影響斷層封閉性的因素很多，許多石油地質(zhì)工作者對此問題進(jìn)行了研究探討。 其中斷層封閉機(jī)制是決定斷塊油氣藏貧富差距的主要原因，正確解決并揭示了斷層封閉機(jī)制及其影響因素等問題

7、，對斷塊油氣藏的認(rèn)識和預(yù)測將進(jìn)一步提高準(zhǔn)確性。 (1)、斷層封閉機(jī)制1斷層巖封閉油氣斷層巖是斷層在折動和位移過程中伴隨的新巖石的總稱。 斷層巖是由兩塊斷層巖石在斷層作用下改造形成的具有特征性結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)和礦物成分的巖石。 根據(jù)應(yīng)力方式形成的斷層，這些斷層巖的構(gòu)造、構(gòu)造、礦物成分都有明顯不同。 斷層巖可分為伴隨脆性斷層的破碎巖系列和伴隨韌性剪切帶的糜爿巖系列兩種斷層巖系列。 糜爿巖系列斷層巖多發(fā)育于地殼深層，在高溫高壓下，在較大的壓應(yīng)力、剪應(yīng)力的作用下，原巖石發(fā)生結(jié)晶塑性變形，形成糜爿巖或超糜爿巖化，致密堅硬的斷層巖。 該斷層巖對油氣、水等流體具有較強(qiáng)的封堵能力，可以在三度空間封堵油氣形成油氣藏。

8、 包括破碎巖系列斷層巖、斷層角礫巖(角礫巖一般大于2mm )、破碎粒巖(粒子為012nnn )、破碎粉巖(粒子小于01mm )、斷層泥等組成。 上述幾種破碎巖系斷層巖無論深層或淺層，都可以在脆性或塑性巖石或不同應(yīng)力方式、不同成因類型的斷裂帶上發(fā)育良好，但作為能夠形成斷層封閉性的斷層巖，巖性的細(xì)?；湍嗷潭仍礁咴胶?，雙剪帶封閉油氣剪帶在同生正斷層發(fā)育中伴有局部剪應(yīng)力同生正斷層兩盤沉積物是在未成巖的特定地質(zhì)條件下形成的斷層巖，可視為斷層巖的特殊類型。 斷層兩盤相對滑動，是在尚未凝固的巖石上牽引含水泥巖層而形成的。 剪切帶對油氣有良好的封閉作用。 3泥巖污染帶封閉油氣泥巖污染帶，其實也是斷層巖中的

9、特殊類型，斷層在位移和滑移過程中，以變形泥巖為主，并夾有少量的細(xì)?；Ｗ樱缟皫r碎塊和砂巖透鏡體等斷層巖。 該斷層巖結(jié)構(gòu)致密，孔喉半徑小，封閉流體能力強(qiáng)。 細(xì)粒化、泥化垃圾的泥巖污染帶的厚度隨著分?jǐn)鄥^(qū)域的泥巖厚度和層數(shù)的增加而增大，隨著斷層落差和位移量的增大而減少。 它們主要分布在泥巖層位移和折動通過的斷裂面附近，井隨著斷裂活動被帶入斷裂運動參與的整個斷裂帶，泥巖污染帶連續(xù)分布在斷裂帶，就能構(gòu)成油氣的良好屏蔽面。 因此斷層封閉的有效性主要取決于影響泥巖污染的被斷區(qū)泥質(zhì)巖層的厚度和數(shù)量。 泥巖污染帶的發(fā)育程度可以用泥巖污染因子表示。 泥巖污染因子(SSF )是斷層的傾向截斷距離(l )和被截斷地

10、層中的泥巖厚度(h )的比，即SSF=L/H這一數(shù)值的大小由斷層的傾向截斷距離和被截斷地層中的泥巖總厚度控制。 泥巖污染因子(SSF )是研究、評價斷層帶泥巖污染帶是否在斷面附近或斷裂帶連續(xù)分布的重要殘奧儀。 研究表明，泥巖污染因子隨各地區(qū)地質(zhì)條件變化，一般來說，該數(shù)值過大即SSF4)，斷裂地層泥巖厚度小，數(shù)量少，斷裂活動尚未形成泥巖污染帶或僅形成少量泥巖污染帶，在斷裂帶呈連續(xù)分布一般來說，被斷地層中的泥巖厚度達(dá)不到地層總厚度的25，形成了一定的泥巖污染帶，但仍不滿足在過大的斷裂活動的影響范圍內(nèi)泥巖污染帶連續(xù)分布，此時斷層也不能形成封閉或封閉性差。 泥巖污染因子的數(shù)值僅在一定范圍內(nèi)，即僅在14

11、之間，泥巖污染帶連續(xù)分布，此時斷層及其控制的斷塊具有良好的封閉性。 在控制泥巖污染因子(SSF )連續(xù)分布的殘奧表中，斷地層內(nèi)所需的泥巖累積厚度為斷地層總厚度的25以上時，這些斷層具有閉合性，這一數(shù)值目前國內(nèi)外大量實踐證明，該泥巖厚度可以說是有效封閉泥巖厚度。 控制泥巖污染因子(SSF )連續(xù)分布的另一個殘奧儀是有效封閉剖面距離，目前國內(nèi)外專家尚未得到公認(rèn)的上下限值，在各油田的有限范圍內(nèi)，它們也經(jīng)常發(fā)生很大變化。 但在某些地區(qū)，有其自身的變化規(guī)律和變化范圍，可以通過研究求出各油田有效閉合斷裂距離的上下限值，同樣可以實現(xiàn)斷層閉合性的預(yù)測。 一般來說，斷裂距離小，活動能量小，形成的泥巖污染帶數(shù)少，

12、不能沿斷面連續(xù)分布，形成的泥巖污染帶數(shù)還不能連續(xù)分布在斷裂活動的影響范圍內(nèi)，同時出現(xiàn)斷層的2個盤仍同也就是說，斷層2個盤片的同一儲藏層相互鄰接，烴泥巖污染帶斷裂的地方是油氣溢出的地方，因此斷層不能封閉。 油控斷層存在油氣溢出點，其封閉性必然不好或不能封閉油氣是許多小斷層附近不能形成良好封閉的主要原因。 (二)斷層閉鎖性的影響因素斷層閉鎖性主要取決于斷層帶伴隨的斷層巖的性質(zhì)及其發(fā)育程度。斷層巖越細(xì)，發(fā)育越好，斷層封閉性越好。 巖石破裂強(qiáng)度主要受主應(yīng)力性質(zhì)和主應(yīng)力大小的控制，同時受斷層中巖石組合的限制。 斷層的力學(xué)性質(zhì)、斷層位移距離和錯位地層巖石的組合構(gòu)成斷層閉合性的三個重要影響因素。 由于壓力性

13、、扭轉(zhuǎn)性(剪切)和扭轉(zhuǎn)性斷層的發(fā)育是張性的，甚至是比扭轉(zhuǎn)性斷層更強(qiáng)的壓力破裂現(xiàn)象，使形成的斷層巖更細(xì)粒化、均勻化，使粒子排列更緊密，降低空隙率，減少喉半徑。 毛細(xì)管滲流能力減弱，排出壓力增大。 關(guān)于壓縮性、扭轉(zhuǎn)性、扭轉(zhuǎn)性斷層的比張性，張力斷層的封閉性優(yōu)異，相反張力斷層的開放性優(yōu)異。 同一力學(xué)性質(zhì)的斷層，斷層位移越大，斷裂距離越大，斷裂帶越寬，斷層兩盤巖塊擠壓研磨的破碎作用越強(qiáng)，越容易形成細(xì)粒斷層巖，越有利于斷層封閉性的增強(qiáng)。 相反，小斷距斷層作用于巖石的強(qiáng)度小，巖石破碎相對差，斷層巖的細(xì)?；潭蕊@著弱，不利于形成斷層封閉性。 巖石組合中泥質(zhì)巖類的厚度和數(shù)量越大，塑性越強(qiáng)，在與其他條件相同的條件

14、下，有形成以泥質(zhì)為主的連續(xù)分布的細(xì)粒化斷層巖的傾向，有利于形成泥巖涂布帶，有較好的封閉能力。 相反，斷層巖石組合中脆性砂質(zhì)巖層數(shù)量多，斷層巖的細(xì)?；潭认鄬Σ?，斷層兩側(cè)儲層不能涂抹良好的泥巖，斷層封閉性差，不能形成連續(xù)分布的泥巖污染帶，“砂巖窗”殘留，移動的油氣在斷層面的潛在溢出點泄漏如上所述，斷層的力學(xué)性質(zhì)、斷層滑動的距離和被斷地層的巖石組合這3個要素是形成斷層封閉性不可或缺的，它們構(gòu)成了斷層封閉性的3個要素。 實質(zhì)上斷層封閉性是三者綜合作用的結(jié)果。 根據(jù)地質(zhì)環(huán)境的不同，三者之一可能發(fā)揮主導(dǎo)作用，但其中的斷層力學(xué)性質(zhì)始終是發(fā)揮決定性作用的主要原因。 值得注意的是，影響斷層閉合性有時間因素，即

15、斷層處于活動狀態(tài)時，壓力性、扭轉(zhuǎn)性斷層也具有開放性，而停止活動的斷層具有閉合性，活動停止時間越長，閉合性越好。 三斷層封閉史研究方法斷層封閉史是油斷層封閉性的發(fā)展演化歷史，也是控制油斷層封閉性發(fā)生、發(fā)展和演化的全過程。 應(yīng)用埋藏歷史，研究結(jié)合構(gòu)造進(jìn)化史、構(gòu)造應(yīng)力場進(jìn)化史和斷層面受到主應(yīng)力，控制油斷層封閉歷史的方法，既可定性和定量揭示各地質(zhì)時期油斷層封閉性、開放性和封閉開放度，又可預(yù)測油氣分布的位置和富集度，這些方面已在東部許多油區(qū)得到應(yīng)用(1)應(yīng)用埋藏史研究斷層封閉史沉積埋藏史是指從盆地某一沉積或一系列單元開始沉積到現(xiàn)在或地質(zhì)時期的厚度和埋藏深度的變化情況，常用埋藏史曲線表示。 埋藏史研究可以

16、恢復(fù)復(fù)雜斷塊群的埋藏歷史，確定構(gòu)造形成時期，定性研究斷層封閉歷史，劃分?jǐn)鄬臃忾]歷史的時期。 儲藏歷史研究可以確定壓力封堵時間，進(jìn)而研究封堵形成、斷層封堵歷史與油氣生成和輸送集合之間的匹配關(guān)系，實現(xiàn)油氣儲藏分布預(yù)測的目的，儲藏歷史研究主要采用回剝(Backstripping )方法，建立工區(qū)砂泥巖孔隙率與深度的關(guān)系， 通過修正各層在不同歷史階段的原始沉積厚度，繪制成埋藏歷史曲線(二)，應(yīng)用構(gòu)造進(jìn)化史研究斷層封閉史的構(gòu)造進(jìn)化史研究，可以確定研究區(qū)在地質(zhì)歷史時期經(jīng)歷構(gòu)造運動的期次、各期次構(gòu)造運動特征和進(jìn)化過程。將上述研究成果與埋藏史研究相結(jié)合，確定了一個一個斷層的兩個巖性相對情況，可以實現(xiàn)各地史時期

17、對一個斷層的封閉性和封閉史的定性分析研究。 用平衡剖面研究結(jié)構(gòu)進(jìn)化史，是當(dāng)前研究結(jié)構(gòu)進(jìn)化史中易于使用和應(yīng)用的有效技術(shù)。 通過平衡斷面的研究，可以揭示盆地的擴(kuò)張史、沉降史和埋藏史，也可以揭示盆地中斷層的發(fā)育史，恢復(fù)復(fù)雜斷塊群的構(gòu)造進(jìn)化史，揭示斷層的封閉史。 (三)應(yīng)用應(yīng)力場進(jìn)化史研究斷層封閉史構(gòu)造應(yīng)力是油氣運移的重要動力。 油氣從最大主應(yīng)力高值區(qū)域向最大主應(yīng)力低值區(qū)域移動，從高電位區(qū)域向低電位區(qū)域移動。 成藏期油氣垂直和側(cè)向移動同時發(fā)生，此時移動規(guī)模大，油氣向高應(yīng)力圍繞的低應(yīng)力區(qū)移動聚集形成油氣藏。 構(gòu)造應(yīng)力場進(jìn)化史研究不僅可以再現(xiàn)不同地質(zhì)歷史時期的構(gòu)造和構(gòu)造應(yīng)力場的特征，還可以揭示古今應(yīng)力方式、展布規(guī)律、各時期應(yīng)力場的差異，揭示各地質(zhì)時期油斷層的力學(xué)性