斷層封閉性的研究方法

1/1斷層封閉性的研究方法斷層封閉性的研究方法

陳晶地質11-7班2011010949

2.3聲波時差分析法

測井聲波時差與巖石排替壓力之間具有明顯的負相關性,即聲波時差越小,其排替壓力值越大。所以可以利用聲波時差資料研究巖石的排替壓力,進而確定斷層的封閉性。該方法需要鉆遇斷層的鉆孔資料,且僅為定性評價。

2.4物化性質指示法

斷層兩盤油、氣、水物化性質的不同可以用來判定斷層的封閉性。有統(tǒng)一的油水界面和壓力系統(tǒng),油氣水性質也基本相同的情況,斷層可能不封閉;但是不同的油水界面、不同的壓力和不同的油氣水性質(密度、粘度、地層水礦化度等)都可以表明斷層是封閉的。通過動態(tài)情況(斷層兩側油水井連通情況、生產形勢變化情況和投注聚合物后的反應情況)分析補充和驗證靜態(tài)情況,可以使斷層封閉性的判定更具有說服力。

2.5油水界面分析法

該方法利用目前的油水關系判斷當前的斷層封閉性,其基本思路是:當斷層兩側對應層位的斷塊油水界面一致時,斷層可能是不封閉的;當油水界面不同時,斷層一定是封閉的。

2.6流體包裹體

斷層在開啟活動過程中，流體十分活躍，此時斷裂中若有結晶或重結晶礦物存在就容易捕獲到流體，并形成流體包裹體。通過對斷裂充填物、膠結物中流體包裹體的系統(tǒng)研究，能定性或定量地判斷斷層形成的時間?；谏鲜鲈恚財嗔褞ё呦蛱崛〔煌疃鹊牧黧w包裹體，測定其均一化溫度，并根據包裹體流體性質確定斷裂中流體活動的時間，進而獲得斷層的啟閉時間。若流體活動時間連續(xù)，說明斷裂長期開啟；若流體活動時間間斷，說明斷裂在流體活動間斷期封閉。此方法是運用流體在斷層中活動所遺留的包裹體痕跡來判斷斷層的封閉性，是一種直接的方法，但目前在實際應用中還不夠成熟。

2.7斷裂帶填充物

斷裂是在外界應力超過巖石強度極限時，微裂隙擴張并集中形成的，導致宏觀上巖石破裂。當應力超過巖石摩擦阻力時，兩盤開始相對滑動，破碎的巖石填入斷層拉開的空間形成斷裂填充。從斷裂帶形成的區(qū)域可將其劃分為斷層巖帶、破碎帶和裂縫發(fā)育帶3個部分。斷層巖帶由于顆粒小和礦物沉淀作用使其與相鄰區(qū)域相比具有較低孔隙度和滲透率；破碎帶因變質程度與膠結程度不同導致物性差異較大；裂縫發(fā)育帶中如果裂縫處于開啟狀態(tài)，大量裂隙構成裂隙網，不利于斷層封閉。因此，斷層垂向封閉的必要條件是破碎帶需填充大量斷層泥使孔滲

性低于圍巖，且裂縫發(fā)育帶中的裂縫處于封閉狀態(tài)。從斷裂帶內部結構來研究斷層的封閉性是最為直接的研究方法，但該方法的研究較為復雜，資料獲取難度較大。

3定量或半定量評價方法

3.1斷層封堵系數法

縱向封堵系數,用來評價斷層在縱向上對油氣水等流體封堵能力強弱的一個參數,是斷層落差(L)和蓋層厚度(H)的比值,其值越小,縱向封堵能力越強;反之,封堵性較差。橫向封堵系數,用來評價斷層面將兩盤油氣封閉起來,互不相串的一個參數,是構造封堵系數C與儲集系數R之和再與巖性封堵系數G相乘之積。其值越大,橫向封堵能力越強;反之,封堵性較差。

3.2地震速度譜識別法

地震速度譜可以預測斷層巖巖性，再通過該巖性可推測斷層的封閉性。該方法利用少量井的資料，做泥質含量-埋深-層速度圖版；根據地震速度譜計算出斷層附近不同深度巖層的地震波速度；根據地震波速度和圖版求取斷層附近巖層的泥質含量；根據泥質含量判斷斷層的封閉性。此方法適用于有少量探井及大網距的地震資料，砂泥巖地震速度差異大且地層平緩的低勘探區(qū)。同時泥質的質量分數只是一個預測而非真實值,只能判斷斷距大于20m的斷層。

3.3斷層壓力計算法

斷面的緊閉程度是影響斷層垂向封閉性好壞的關鍵因素,若斷面緊閉,斷層垂向封閉性好,油氣不能沿斷面作垂向運移,否則斷層開啟。斷面的緊閉程度可以用斷面所受正壓力大小來衡量

斷面壓力大于7.5MPa,評價為好;7.5~5.5MPa,評價為中;小于5.5MPa,評價為差。

3.4地球化學分析法

從斷層兩盤油氣水的化學性質方面及斷層附近油藏的地球化學特征等提供的有關封閉性信息,能反映在地質歷史時期,特別是排烴期斷層的封閉性,同時,斷層兩端原油的化學組成,可以幫助判定“巖性連通,流體不連通”的儲層,可以對儲層的連通性給予定量評價,從而指導石油的開發(fā)。

3.5斷層面泥巖涂抹分析法

由于單一泥巖錯斷過程中，泥巖的涂抹厚度隨斷距的加大而變薄，這種泥巖涂抹的空間連續(xù)性與泥巖層厚度比例和斷層位移密切相關，基于此可對泥巖涂抹進行定量評價。目前，常用的定量研究泥巖涂抹封閉能力的算法有3種：頁巖涂抹因子（SSF：斷距與泥巖層厚度比值）、黏土涂抹勢（CSP：泥巖層厚度平方與泥巖涂抹距離的比值）、斷層泥比率（SGR：泥巖層厚度與垂直斷距的比值）。上述泥巖涂抹算法都在一定程度上反映了縱向泥巖涂抹情況，是目前重要的斷層封閉性定量評價方法，但這些方法要求泥巖處于易塑性流動狀態(tài)。

3.6連通概率綜合評價

該方法將影響斷層啟閉性的主要因素歸結為泥巖流體壓力（δ）、斷面正應力（P）和斷層泥比率（SGR）3個代表性參數，依據其影響斷層啟閉性的機理構建出一個無量綱的斷層啟閉系數C，即

在此基礎上，大量隨機選取橫切斷層的已知典型油氣藏剖面，根據其上、下兩盤儲層內是否含油氣來確定其啟閉性，計算斷面不同位置處的啟閉系數，統(tǒng)計不同啟閉系數范圍所具有的連通概率（將啟閉系數最小與最大值間等分，在每等分中統(tǒng)計開啟油藏所占比例，即該等分啟閉系數所對應的連通概率），建立研究區(qū)斷層連通概率與斷層啟閉系數間的相關關系。對研究區(qū)未知油藏斷層區(qū)域，通過計算斷層啟閉系數C，代入連通概率與啟閉系數關系式中求取該斷層處的連通概率，從而定量獲得斷層的封閉性。

3.7邏輯信息法

邏輯信息法研究斷層封閉性的基本原理是將影響斷層封閉性的各種地質因素用0和1表示,認為具有相同封閉能力的斷層具有類似的地質條件,即類似的影響因素。通過對標準對象(典型已知封閉性的斷層)影響因素的邏輯運算,篩選出最主要的地質參數,并計算這些參數的權重,即有效影響因素在斷層封閉性中貢獻的大小。得到這些參數的權重構成的斷層封閉性判別模型。對未知封閉性斷層選擇變量并賦值,利用判別模型進行計算,通過分析計算結果就可以達到判別其封閉性的目的。

4地震資料評價斷層封閉性

斷層的封閉性取決于斷裂帶中充填物與斷層兩盤巖層的排替壓力差。如果斷裂帶填充物以泥質成分為主,由于泥質物的孔隙度和滲透率差,易于和斷層兩盤巖

層形成排替壓力差而構成封閉。如果斷裂帶填充物以砂質成分為主,由于砂巖的孔隙度和滲透率高,所以其排替壓力相對泥巖而言就低得多,難以和斷層兩盤巖層形成排替壓力差。因此,斷裂帶填充物中泥質所占的百分含量是影響斷層封閉性的重要因素。

斷裂帶填充物中泥質所占的含量越高,其孔滲性越差,排替壓力越高,形成封閉的可能性越大;反之越小。但是,由于受到斷層影響以及鉆井取心不全等因素的限制,利用實測資料獲取斷裂帶填充物巖性難度很大,因此,只能借助于間接方法來預測斷裂帶填充物的巖性。

4.1斷裂帶填充物巖性的定量描述

由斷裂帶形成機制可知,斷裂帶填充物的巖性主要受斷移地層的巖性和斷距大小的影響。在斷層斷距相同的條件下,斷層斷移的泥巖厚度越大,其斷裂填充物中的泥質含量越高;反之則越低。通過實際地質資料研究發(fā)現,同生斷層斷移地層的砂泥比大于0.98,非同生斷層斷移地層的砂泥比大于0.76時,斷層不具有封閉性。由此可見,斷層封閉性與斷移的砂泥比值之間存在著良好的對應關系:砂泥比值低,斷層封閉性好;砂泥比值高,斷層封閉性差。因此,可以利用統(tǒng)計斷移地層不同部位的砂泥比值來預測斷裂中的泥巖含量,進而對斷層封閉性進行評價。斷裂填充物的巖性與斷層斷移地層的巖性和斷距之間的關系可用式(1)來反映,即

式中:Rm為斷裂帶中的泥巖含量;vint為地震層速度;L為斷層沿某個橫斷面的位移傾斜斷距;hi為被斷開的第i層泥巖的厚度,i=1,2,…,n;n為被斷層斷開的泥巖層數。

由此可看出,斷裂帶中泥質含量的大小與斷層本身的位移成反比。在斷移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含量相對越低;反之則越高。

圖1斷層封閉程度與砂泥比值的關系

4.2預測方法

由式(1)可知,要預測斷裂帶填充物的巖性,必須已知斷裂的斷距以及錯斷的泥巖層數和厚度,對于勘探程度較低、探井較少或沒有探井的地區(qū),難以得到這些資料,必須借助于地震資料來確定。根據地震資料確定斷距比較容易,如果地震剖面垂直于斷層走向,直接讀取即可得到斷層斷移某地層的斷距;如果地震剖面不垂直于斷層走向,那么需對直接讀取的結果進行校正處理。利用地震資料計算地層砂泥含量的方法步驟如下。

1)據鉆測資料的聲波時差曲線可獲取大量的砂巖、泥巖的速度數據,進行速度數據統(tǒng)計分析得出純泥巖和純砂巖的速度隨深度的變化規(guī)律,由此做出砂泥巖的壓實模型。

2)為了獲取準確的地震層速度,需將選取的速度譜與相鄰速度譜點的數據進行比較,如果它們具有相似的變化規(guī)律,說明選取的速度譜的質量較好,否則,需重新選取速度譜。

3)從選取的速度譜上讀取斷層斷開層段的地震反射時間t0對應的疊加速度vr,根據

將獲取的疊加速度轉化為均方根速度,然后依據Dix公式

求得相應層段的地震層速度(vint)。式中:vr為均方根速度;vs為疊加速度;t0是水平間距為L的相鄰兩道上同一反射同相軸的時差;vr,n和vr,n-1分別為第n個和第n-1個界面的均方根速度;t0,n和t0,n-1則分別為第n個和第n-1個界面的雙程旅行時間。

4)求得地震層速度后,對其相鄰的多個速度譜點的層速度進行平滑處理,消除異常點。將計算所得的地震層速度與測井聲波時差計算的速度值進行比較校正,直至二者具有可比性為止。

5)根據測井聲波時差計算的速度值與地震層速度可比性模型,結合已經建立的砂泥巖壓實模型,可建立“砂泥巖百分含量—地震層速度—地層埋深”的關系圖版。通過巖石體積物理模型可以建立巖性指數轉換模型:

式中:vint為地震層速度;vs和vm分別為純砂巖和純泥巖的速度,此二者可由壓實模型提供;Ps為單層砂巖百分比。由此可計算出單層泥巖百分含量Rmi=1-Psi,將獲得的單層砂泥巖百分含量數據點(Rmi和Psi)投到已建立的“砂泥巖百分含量—地震層速度—地層埋深”的關系圖版上,可獲取斷層斷開該層的地層埋深,通過計算斷層斷開各地層的埋深可求得斷層斷開地層的厚度,從而求取∑hi,由公式(1)可求得Rm。

4.3評價標準

巖石排替壓力與其泥質含量之間存在著較好的線性對應關系,巖石中泥質含量越高,巖石排替壓力值越大,封閉能力越強;反之則越弱。因此斷裂帶填充物中泥質含量與斷層封閉性(排替壓力差)之間也有相應的正比關系。

根據蓋