斷層的封閉性

1、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) 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,斷層與巖層間的排替壓力差越大，斷層封閉性能越好,pdf,pd1,pd2,a點,pd2pd,h,如果封堵層的巖石物性差

2、，孔喉半徑小，封堵能力強，排驅(qū)壓力也必然大，能封閉的烴柱高度也越大。,第二節(jié) 斷層封閉理論及封閉機理,靜水條件下斷層所能封閉的最大烴柱高度可用下式表示,式中：pd為封閉層的排驅(qū)壓力；w為水的密度；h為烴的密度； g為重力加速度。,排替壓力與孔喉半徑有關(guān)，即,式中：r為烴水界面張力，為潤濕角，r為孔喉半徑。,一、斷層的封閉理論,二、斷層封閉機理- 泥巖涂抹作用 塑性的泥質(zhì)物或其他非滲透巖層 拖曳 進入斷層并涂抹在斷層面上,泥巖涂抹,(a) distribution of footwall lithologies (black = shale, white = sandstone) and pro

3、ven hydrocarbons in the footwall sands (green = oil, red = gas). （a）下盤巖性分布（黑色頁巖，白色砂巖）和油氣顯示（綠色油，紅色氣）,(b) juxtaposition diagram showing footwall shales in black as in (a) and hanging-wall shales in gray. white areas are sand/sand overlaps. blue arrows indicate examples of sand/sand contacts where hydr

4、ocarbons are trapped at the fault compare with arrowed locations in (a). 并列圖象：下盤頁巖黑色（同圖a），上盤頁巖灰色，白色是砂巖砂巖對階層 藍色箭頭指示由砂砂對接形成的斷層圈閉中的油氣（與a圖對比）,mechanism of fault sealing(斷層封閉機理) cataclasis(碎裂作用) cataclasis, which is the crushing of sand grains to produce a fault gouge of finer grained material, again giv

5、ing the fault a high capillary entry pressure. and decreasing the permeability of the fault zone . 斷層發(fā)育期間巖石的擠壓和破碎作用，可導致斷層帶巖石破碎，碎屑顆粒粒徑變小，形成的斷層泥明顯降低了斷層帶的滲透性。,碎裂作用,diagenesis(成巖膠結(jié)作用),成巖膠結(jié)作用使原來滲透的斷層選擇性膠結(jié)，孔隙度部分或全部降低，最終實現(xiàn)封堵。 膠結(jié)物的多少取決于流體滲進巖石的距離、流體中溶解物的多少和 滲透過程中流體壓力的大小。,成巖膠結(jié)作用,關(guān)于封閉機理 泥巖涂抹大都發(fā)生在壓實階段初期或有異常超壓存在

6、的地層中； 2.碎裂作用主要發(fā)生在脆性地層中, 與成巖作用成消長關(guān)系；因此, 3.碎裂作用和成巖作用的封閉機理主要用于脆性地層的斷層中,而泥巖涂抹主要用于塑性狀態(tài)的地層中。,第三節(jié) 斷層封閉性的研究方法 一、定性半定量方法 根據(jù)斷層力學性質(zhì)及轉(zhuǎn)化判識封閉性; 根據(jù)斷層走向與水平最大主壓應(yīng)力方向的關(guān)系判識封閉性; 斷面兩側(cè)巖性接觸關(guān)系分析法,即allan圖分析法; 根據(jù)斷層產(chǎn)狀與地層產(chǎn)狀組合樣式或配置關(guān)系分析封閉性; 據(jù)斷層活動史與油氣運聚史對比分析封閉性; 從斷層活動強度(生長指數(shù)和活動速率、斷層變形帶寬度等)及斷層活動同生與否的角度分析封閉性; 對比斷層兩側(cè)地層壓力系統(tǒng)、流體物理化學性質(zhì)等來

7、分析封閉性; 斷塊圈閉封閉樣式分析。,quality analysis methods of fault sealing（斷層封閉性的定性研究方法） -mechanical property of faults and their sealing capacity 1. 斷層及其封閉性的力學性質(zhì),(1)壓性或扭性斷層 在壓性或扭性斷層活動的過程中,斷層兩盤緊密研磨,砂巖顆粒被碾碎為泥質(zhì)物,增加了斷層泥的來源,在地層中泥巖比例不很高的情況下也可能形成泥巖沾污帶,當?shù)貙又心鄮r比例較高時則易形成分布較連續(xù)的泥巖沾污帶。 (2)張性斷層 張性斷層活動時,斷裂帶附近的砂巖一般破碎成為碎裂巖,斷層泥往往只

8、來源于泥巖段,只有在地層中泥巖占較高比例的情況下才會形成泥巖沾污帶。 扭壓性斷裂在轉(zhuǎn)彎處對油氣聚集有利；發(fā)育在帚狀構(gòu)造型式中的局部構(gòu)造上的逆斷層對找油有利，并對油氣起封閉作用；局部構(gòu)造上的放射狀斷裂，對油氣起破壞作用。-孫寶珊（1995）,壓性或扭性斷層封閉性好 張性斷層封閉性視具體情況而言,覆蓋區(qū)斷層力學性質(zhì)的判斷（選學） 利用錄井信息鑒別斷層的力學性質(zhì) 壓性斷層：鉆井錄井、泥漿錄井信息表明，比同巖性非構(gòu)造巖鉆時慢，位于斷裂帶的井一般無漏失現(xiàn)象 。巖心錄井法，是利用在斷裂帶所取的巖心，直接觀察和描述，或用顯微鏡、掃描電鏡等先進手段，進行巖組和應(yīng)力礦物等微觀研究，從而確定斷層的力學性質(zhì)。 利用

9、液體性質(zhì)鑒定斷層的力學性質(zhì) 壓性、壓扭性斷層：斷層兩盤原油密度、粘度和地層水礦化度變化大，原油產(chǎn)能和含油氣貧富差異也很大，兩盤無統(tǒng)一的油水關(guān)系，從原油性質(zhì)來看，在封閉性斷層兩盤原油物性好，在平面上，靠近斷層附近原油密度低，產(chǎn)能高，而遠離斷層原油密度相對升高，則產(chǎn)能相對降低 。 利用油田開發(fā)靜態(tài)資料鑒定斷層力學性質(zhì) 利用地層壓力系數(shù)、壓力恢復曲線、注水效果和井間干擾等信息,壓性斷層：具有獨立的壓力系統(tǒng)，油井油層中部的壓力顯然不同， 兩盤地層壓力系統(tǒng)分布區(qū)間和峰值各不相同（圖67）。 壓力恢復曲線在tk時突然向上翹起，表明封閉性斷裂帶滲濾阻 力突然增大，形成斜率不同的另一直線段（圖68）。 注水時

10、無水竄現(xiàn)象，僅使本盤產(chǎn)能增加（圖69）。,利用地震信息鑒別斷層的力學性質(zhì) 壓性和壓扭性斷層：受擠壓研磨強烈，呈舒緩波狀，破碎物呈定向排列，易導致地震波傳播和屏蔽作用，多構(gòu)成地震波良好的反射界面，在這種界面上的反射波易形成同向軸，沿這類斷裂可形成一組傾角較大、密集、沿斷裂面呈斷續(xù)分布的斷面波。 張性斷層：斷裂帶物質(zhì)雜亂，形成的反射界面較差，一般無斷面波，有回轉(zhuǎn)波。且淺層斷點明顯，深層斷點模糊消失。 利用聲波測井信息鑒別斷層的力學性質(zhì) 利用聲波時差資料研究斷層的封閉性主要是根據(jù)斷裂帶充填物的性質(zhì)和受壓實情況： 正常壓實情況下：巖性致密、孔滲性差的斷裂帶地層，若聲波時差偏低，則斷層對油氣是封閉的；

11、欠壓實情況下：充填物以欠壓實泥巖為主的斷裂帶，聲波時差高，斷層對油氣是封閉的；但斷裂帶巖石疏松、孔滲性好，也可造成聲波時差偏高，這種情況，斷層對油氣是開啟的。,（a)垂向封閉,(b)垂向封閉,(c)垂向不封閉,正常壓實情況下,欠壓實情況下,欠壓實、斷裂帶疏松,正常壓實： 斷裂帶地層聲波時差偏低，斷層封閉,欠壓實： 斷裂帶地層聲波時差升高，斷層不封閉,欠壓實條件下聲波時差升高，但斷層是封閉的,2.斷層走向與水平最大主壓應(yīng)力方向的關(guān)系* 一個地區(qū)由于區(qū)域構(gòu)造活動時間和規(guī)模等不同,會形成多組走向不同的斷層,其封閉的程度也有所不同,一般地，斷層的走向與區(qū)域最大主應(yīng)力垂直的斷層,其封閉性最好,與最大主應(yīng)

12、力平行的斷層,封閉性最差。 具體地： 設(shè)斷層的走向與最大主壓應(yīng)力間的交角為 則： : 67.5 90 ,斷層的封閉性最好 45 67.5 ,封閉性較好 22.5 45 ,封閉性較差 0 22.5 ,封閉性最差，基本不封閉。,斷層走向與水平最大主壓應(yīng)力 方向的關(guān)系與斷層的封閉性,3.斷裂活動期與油氣移聚成藏期匹配關(guān)系分析法 （1）早于成藏期的老斷裂 一般情況下已愈合停止活動-封閉； (2）與成藏期同時的斷裂（尤其是生長正斷層） 早期：開啟；發(fā)育晚期：封閉； （3）在主要成藏期之后產(chǎn)生并繼續(xù)活動的斷裂 開啟 （4）油田內(nèi)現(xiàn)今仍然活動的斷裂 開啟,4.斷層與地層間產(chǎn)狀配置關(guān)系,sealing cap

13、acity :封閉性 a-bad, 差 b- best ; 最好 c- better in downthrowside, best in the tilted fault block; 下降盤較好，掀斜斷塊中最好 d- best in the tilted fault block, bad in the upthrowside; 掀斜斷塊中最好，上升盤差 e-better in the upthrowside.上升盤較好,ed1,ed2,ed3,ed3,ed2,5.斷面兩側(cè)巖性接觸關(guān)系分析法-allan圖分析法（選學） 通過橫剖面可以檢驗一個地區(qū)的并列圖，要評價每個斷層圈閉，則需要有大量的橫剖

14、面。 評價并列圈閉潛能的最好方法就是作出斷層面上、下盤的巖性圖。,作圖方法 為了使“艾倫剖面”更有意義，需綜合構(gòu)造圖和斷層平面圖 1).據(jù)構(gòu)造圖 第一步：沿斷層走向，讀取斷層上、下盤相當點的深度； 第二步：將這些點以合適比例投在方格紙上； 第三步：將上盤（下盤）同巖層的點連接起來 第四步：根據(jù)鉆井數(shù)據(jù)，投影砂頁巖層序,2.根據(jù)地震數(shù)據(jù)三維地震數(shù)據(jù)和鉆井數(shù)據(jù) 第一步：根據(jù)地震同向軸，對目的層進行逐點標定； 第二步：利用鉆井數(shù)據(jù)，對目的層內(nèi)部進行層位追蹤加密，應(yīng)充分考慮分層厚度、地層傾角變化和沉積厚度變化。,6.斷層兩側(cè)的流體性質(zhì)與斷層的封閉性 斷層所能封閉的有其高度為： h-斷層所能封閉的臨界油

15、（氣）柱高度；g-重力常數(shù)； w、 n分別力水和油（氣）的密度；p b、p r分別為遮擋體和儲層的排替壓力。 故有： p bp 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

16、封閉稀油。,7. 利用地震資料判斷斷層的封閉性(選學) 依據(jù)：在被斷地層巖性相同的條件下,斷層斷距越大,其斷裂填充物中泥質(zhì)含量所占的百分含量相對越低;反之則越高。 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的關(guān)系可用式(1)來反映,即,式中,為斷裂帶中泥質(zhì)所占的百分含量;為斷層的斷距;為被斷層錯開的第層泥巖厚度;為被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驟如下: 在地層剖面上讀取目的地震層(厚度為)頂、底處的反射波0時間,分記為和b。 在對應(yīng)點的速度譜圖上讀取與和b時間對應(yīng)的最佳疊加 速度(在水平層狀介質(zhì)中疊加速度等于均方根速度)和b。 根據(jù)dix公式計

17、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 層速度(=1,2,表示譜點數(shù)), 將其點入=f()圖版(圖6)中。,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(=1,2 ,表示井數(shù))和砂泥含量n, 將測井資料計算 得出的層速度 作校正校正后的速度能與地震層 速度比較,記為z), 然后將(,n)點入圖 6中,根據(jù)圖6中的地震資料和測井資料建立地震層埋深()、速度()、砂泥含量(n)關(guān)系式。然后由下式 n=(,) (3) 計算出目的地震層的砂泥含量 i=(1-n) (4) 求得i; 最后將和i代入(1)

18、式,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準,由圖9可以看出,該區(qū)4條主要斷層在嫩一、二段內(nèi),41、151和154等3條斷層的封閉性好于164斷層,151斷層封閉性在中等與較好中交替變化,154和41斷層封閉性在差與中等中交替變化,164斷層封閉性差。,h151,h154,h41,h164,二、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

19、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)學綜合評判)。,quantitative analysis of fault 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

20、； h 斷面深度（m） 斷面傾角,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） 斷面承受的總應(yīng)力 地層在連通情況下 地層在超壓情況下,（4） 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。,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): 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

21、現(xiàn)象，即材料在經(jīng)受一次或多次加載一卸載過程之后，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: 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-主要用鉆孔崩落法來測量 自70年代以來，許多學者發(fā)現(xiàn)，在深鉆孔中常常產(chǎn)生孔壁巖石崩落現(xiàn)象，而且在同一鉆孔不同深度上崩落橢圓

22、橫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- 利用地層傾角四臂測井儀測孔徑的大小和長軸的方位 測井儀由四

23、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 1) 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）進入階段，延長直線段與喉道半徑縱坐標有一交點，該點沿水平軸在壓力縱坐標上對應(yīng)的數(shù)值即為所求的

24、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，當飽和度達10時所附加的壓力值。 2) 建立斷裂封閉性評判標準 （l）分析斷裂封閉性以pc10為主要技術(shù)指標，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) 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，按封閉性標準分析、評判。,3.泥巖沾污因子 lindsay et al. (1993) proposed a shale smear factor to con

25、strain the likelihood of shale smear continuity. lindsay等1993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 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（ssf） 泥巖涂抹因子與斷層的封閉性 ssf定量描述斷層泥在空間上是否連續(xù)分布 定義：

26、斷層在一個橫剖面內(nèi)的傾斜斷距l(xiāng)與斷面附近發(fā)生明顯位移的泥頁巖厚度h之比，即： ssf=l/h ssf越小，連續(xù)涂抹 的可能性越大，因而 在斷層面上形成一個 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 lindsay et al. (1993)：ssf4 劉澤容等（1998）：ssf3, 斷層是封閉的。 （3）ssf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,較高的油柱必然對應(yīng)較小的ssf值,但ssf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,而不是充分條件。因為ssf無法反映斷層形成力學機制、生長性等因素對斷層泥形成

27、的影響。 （4）ssf與斷層的級別 在伸展盆地區(qū)，ssf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 sgr：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 sg

28、r的計算 sgr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fd,二級指標(f0,f1, f2),三級指標(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)各級指標的求取 (1)三級指標: 由其所屬各葉點求得,見圖2。,（2)二級指

29、標 由其所屬的三級指標(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條斷層封閉性的因素,據(jù)表1的標準對其量化,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分別為0.

30、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 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。 根據(jù)斷層封閉性評價一般劃分，以及研究區(qū)的要求，評價集為： v=好，較好，較差，差 依據(jù)斷層封閉性評價標準，評價指標x1對v的評價模糊子集為： ri=(ri1, ri2, ri3, ri4) n個指標構(gòu)成的模糊子集為：,在眾多評價因素中，重要性各不相同，n個指標權(quán)重構(gòu)成的模糊子集為： w=w1, w2, w3, wn 則評價集： 式中b1：好；b2：較好；b3：較差；b4:差。 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

31、大隸屬度確定其評價級別。,實例-遼河油田灘海筆架嶺地區(qū)斷層封堵性的模糊判斷,1.,2.評價因素選取及取值標準 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8個評價因素(x1x8)，并確定其取值標準(表17)。 因素1(x1)斷裂活動速率； 因素2(x2)泥巖與總厚度之比； 因素3(x3)泥巖與砂巖厚度之比； 因素4(x4)斷裂傾角： 因素5(x5)斷裂方向與線今主應(yīng)力方向夾角; 因素6(x6)斷裂力學性質(zhì)(張性取值0.2，扭性取值0.5，壓性 取值0.8, 壓扭性取值1.0); 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0.5，反向正斷層取值0.9，弧形反向正

32、斷層取值1.0）； 因素8(x8)斷裂活動與油氣運聚匹配關(guān)系（匹配取值0.3，欠匹配取值0.7，不匹配取值1.0）,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.評價標準劃分 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)特點等分析，經(jīng)過調(diào)試及其與已知斷

33、裂控油作用等對比分析，確定該地區(qū)的評價標準如表8。 表8 斷層封閉性評價表,4.評價指標權(quán)重確定 權(quán)重反應(yīng)指標的重要性，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，考慮指標的獲取來源，將8個指標按重要性，在試算的基礎(chǔ)上確定了如表9所示的權(quán)重，并且滿足權(quán)重之和等于1。,表9 評 價 指 標 權(quán) 重,5.模糊數(shù)學綜合評價結(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，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)學綜合評價結(jié)果,評價結(jié)果與實際相：1、3號斷裂下部斷層的封閉性好,main factor to the fault seal 三、影響斷層封閉性的主要因

34、素 displacement(斷距) 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)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) 斷面的緊閉程度決定了斷層的垂向封閉能力。 time 時間 斷層的時間決定著斷層的開啟與封閉,1. 斷距 作用：造成斷層兩盤非同期沉積地層相對接。 大?。喝绻麛嗑嗟拇笮∏『檬箶鄬?兩盤砂泥巖地層相對置,進入到目的盤儲 層中的油氣再欲向上傾方向運移時被上 盤泥巖層所遮擋,此段內(nèi)斷層形成了良好 的側(cè)向封閉。 當斷距增大到兩盤不同時代沉積儲層 相

35、對置,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。,2.斷裂充填物 以泥巖為主 其很高的排替壓力形成斷層的垂向與側(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 的變形而導致斷層裂縫的愈合,由此便可造成斷層的垂向

36、封 閉,否則斷層開啟。,4.時間 應(yīng)當指出的是，影響斷層封閉性的還有時間 因素. 斷層處于活動狀況時，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) 斷層封閉史研究方法 -“三史”加“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，構(gòu)造演化史、構(gòu)造應(yīng)力場演化史 和斷層面承受主應(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，同時還能預測 油氣分布的位置和富集程度。,三 史,地層格架、構(gòu)造形態(tài),應(yīng)力場

37、特征、展布規(guī)律,控油斷層形成時期、演化過程,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,最佳圈閉的時空展布,斷層封閉史研究路線圖,一、 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) 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。 埋藏史研究-恢復復雜斷塊群的埋藏歷史 確定構(gòu)造形成時期 定性研究斷層封閉史，劃分斷層封閉史的期次。 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，預測油氣藏分布 埋藏史研究方法主要采

38、用回剝（backstripping）方法，通 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。,崔1塊埋藏深 es沉積時期， ef2埋深1750m,崔6塊埋藏淺 es沉積時期， ef2埋深1260m,ed,ef4,ef4,ef2,ef2,均小于生油門限2200m,二、 應(yīng)用構(gòu)造演化史研究斷層封閉史 采 用 平 衡 剖 面 方 法,吳 堡 運 動,三 垛 運 動,圈閉主要 發(fā) 育 期,圈閉定型期 主要成藏期 (深凹陷中的ef2、 ef4開始生油）,確定構(gòu)造運動的期次、特征和演化,定性分析斷層的封閉性,三、 應(yīng)用應(yīng)力場演化史研究斷

39、層封閉史 目的：揭示構(gòu)造整體的形成過程、形成條件、力學性質(zhì)和 分布規(guī)律等復雜的地質(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)。 闡明控油斷層的力學性質(zhì)、斷面承受主應(yīng)力的大小，定量 分析斷層的封閉性。 方法：,油區(qū)構(gòu)造研究,聲發(fā)射試驗,構(gòu)造應(yīng)力場 有限元數(shù)值模擬,提供邊界條件,測定古今1 和巖石力學參數(shù),反演古今構(gòu)造應(yīng)力場,斷層應(yīng)力場數(shù)值模擬與斷層封閉性,吳堡期：nwse向拉伸， ae測得1： 7090mpa 三垛期：東西向擠壓，南北 向反時針剪切作用。ae測得 1： 5075mpa 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。 模擬結(jié)果：吳堡期1 高值在崔 7塊附近，方向n

40、nenee。,三垛期（成藏期）： 1 高值在崔7塊、西1和崔8塊（如左圖）， 1方向nnwnww （如右圖） 。,四、 斷面承受應(yīng)力分析,pc泥12.4mpa pc粉砂巖=22.7mpa pc泥質(zhì)砂巖= 25.56mpa pc砂巖=30.3 mpa,斷層封閉性研究,now, questions?,classification of fault seal-yanfang l(2003)斷層封閉性分類據(jù)呂延防（2003） -according to the role of the fault in oil migration and accumulation據(jù)斷層在油氣運聚中的作用 lateral

41、 seal(側(cè)向封閉性)and vertical seal(垂向封閉性) each of them contains four subtype: completely seal (完全封閉) partly open(部分開啟) partly seal(部分封閉) open(完全開啟),斷層的封閉程度 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數(shù)； 如果斷層兩盤為滲透層相對置，斷層的封閉程度系指對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 對斷層的垂向封閉性而言，斷層的封閉程度系指斷層所能封閉的油氣柱高度與圈閉高度的

42、比值。 斷層所能封閉的油氣柱高度可由下式計算：,式中；h-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，m pa w、n -分別為水和油（氣）的密度，gcm3； g-重力常數(shù)。 完全封閉-封閉程度等于100 部分開啟封閉程度為10050 部分封閉封閉程度為500 斷層完全開啟封閉程度等于0,封閉類型典型實例 側(cè)向封閉性 （1）側(cè)向完全封閉型 瓊東南盆地崖131氣田的邊界1號斷層即是一條側(cè)向完全封閉的斷層。 圈閉類型：半背斜構(gòu)造圈閉，閉合高度為410 m，含氣井段長度也為 410 m，構(gòu)造的充滿度為100（圖1）。,（2）側(cè)向部分開啟型 斷層以封閉為主，

43、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。,目的盤儲層被側(cè)向封堵的百分數(shù)達85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 斷層側(cè)向封閉主要為斷層泥作用。,（3）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 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 能力很弱。,g2和g4兩盤的油水界面始終差10 m，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10 m高差說明斷層封閉能力為10 m高稠油柱，這一高度僅占圈閉高度的6.7。,（4）側(cè)向完全開啟型 砂-砂

44、對置,且pd對(對置盤滲透層) pd儲 (目的盤儲層); 斷裂帶無斷裂充填物或有充填物但 pd斷 pd儲; 油氣可穿斷層運移到對置盤滲透性地層中 例如:g2和g4氣層側(cè)向完全開啟.,垂向封閉程度 （1）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。如: 崖131圈閉構(gòu)造的1號邊界斷層. 一般側(cè)向完全封閉的大多為垂向完全封閉.,（2）垂向部分開啟型 當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，并沿斷層面向上運移進人上部儲層這類斷層以封閉為主，開啟為輔，斷層所能封閉的油氣柱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