烏倫古坳陷滴北構(gòu)造滴北1號(hào)斷層封閉性研究

【摘要】通過對(duì)斷層的泥巖涂抹系數(shù)、斷面壓力和斷移地層泥巖含量的分析可以研究斷層的側(cè)向封閉性和縱向封閉性。在對(duì)卡拉薩依及滴北1號(hào)斷層構(gòu)造發(fā)育特征研究的基礎(chǔ)上，通過對(duì)黃山街組-頭屯河組泥巖涂抹系數(shù)進(jìn)行分析，認(rèn)為其側(cè)向封閉性好；通過對(duì)斷面垂向正壓力和斷層兩側(cè)斷層泥質(zhì)分析，確定斷層垂向封閉性好。綜合分析卡拉薩依及滴北1號(hào)斷層為封閉性斷層，通過地層水分析進(jìn)一步證明了該結(jié)論。

【關(guān)鍵詞】斷層封閉性 泥巖涂抹系數(shù) 斷面壓力 斷層泥含量 地層水分析

烏倫古坳陷是準(zhǔn)噶爾盆地北部的大型Ⅰ級(jí)構(gòu)造單元?？ɡ_依斷層是位于烏倫古坳陷南部斜坡區(qū)與三個(gè)泉凸起相隔的邊界逆沖大斷層，而滴北1號(hào)斷層是卡拉薩依斷層的伴生逆沖斷層，二者共同控制了滴北構(gòu)造帶的形成了演化（圖1）。研究這兩條斷層在烏倫古坳陷油氣運(yùn)移過程中的作用對(duì)滴北構(gòu)造帶下步油氣勘探具有重要意義。

斷裂在油氣藏的形成過程中既可以起油氣運(yùn)移的通道作用，又可以起遮擋作用，斷層究竟起何種作用關(guān)鍵取決于其封閉性。

斷層封閉就是斷層帶對(duì)它所靠近的儲(chǔ)層中流體的封閉。斷層封閉性包括側(cè)向封閉性和垂向封閉性兩個(gè)方面[1]。

目前斷層封閉性研究有多種方法，多數(shù)方法對(duì)有關(guān)斷層數(shù)據(jù)資料要求比較精細(xì)。烏倫古坳陷目前勘探程度很低，還處于盆地勘探階段，能夠獲取斷層封閉性研究的有關(guān)資料信息很少，針對(duì)該坳陷具體情況，卡拉薩依及滴北1號(hào)斷層封閉性分析主要從斷層側(cè)向封閉性和垂向封閉性兩個(gè)方面分別研究。斷層側(cè)向封閉性分析，主要利用盆地周緣地層巖性組合特征，結(jié)合沉積相分析、地震剖面斷層解釋，采用泥巖涂抹系數(shù)判斷斷層側(cè)向封閉性；斷層垂向封閉性主要采用斷面所受正壓力與泥巖變形強(qiáng)度大小變化進(jìn)行研究；在斷層側(cè)向與垂向封閉性研究基礎(chǔ)上，綜合分析與評(píng)價(jià)斷層封閉性。

1.1 斷層側(cè)向封閉機(jī)理

根據(jù)斷裂帶對(duì)斷層側(cè)向封閉所起作用的因素不同，可將斷層側(cè)向封閉分為以下兩種情況：一種是泥質(zhì)填充封閉；另一種則為泥巖涂抹封閉。泥巖涂抹系數(shù)可由斷層發(fā)生的位移及斷開的泥巖厚度等信息計(jì)算求得，并可用于判斷斷層的側(cè)向封閉性。利用泥巖涂抹系數(shù)判斷斷層側(cè)向封閉性是一種比較實(shí)用的研究方法。

泥巖涂抹是斷裂帶中普遍存在的地質(zhì)現(xiàn)象，是在斷層活動(dòng)過程中，由于泥巖塑性大，在擠壓應(yīng)力或重力的作用下，使泥巖粉碎成粘土在其上下盤削截砂巖層上形成的一個(gè)糜棱巖化的泥巖隔層。這種泥巖涂抹層，由于受擠壓應(yīng)力或重力的作用，不僅可以使泥質(zhì)顆粒侵入砂巖斷面堵塞其孔隙，并且還要受不同程度的動(dòng)力變質(zhì)，使泥巖涂抹層中成分發(fā)生致密化，而具封閉性。

根據(jù) Richard G.Gibson（1995）對(duì)特立尼達(dá)海哥倫布盆地第三系沉積物中的斷層研究發(fā)現(xiàn)，泥巖涂抹只能形成于泥巖位移經(jīng)過的斷層部位，其在空間上連續(xù)性好壞集中反映在斷層位移大小和斷開泥巖層數(shù)及厚度大小上，即斷層位移越小，斷開泥巖層數(shù)越多，厚度越大，泥巖涂抹層在空間上的連續(xù)性相對(duì)越好。由此可以采用泥巖涂抹系數(shù)（式1或式2）來定量描述泥巖涂抹層的空間發(fā)育程度。

當(dāng)斷面所受正壓力大于泥巖的變形強(qiáng)度時(shí)，因泥巖變形而導(dǎo)致斷層裂縫愈合，由此造成斷層垂向封閉，否則斷層垂向開啟。目前較普遍接受的斷面垂向正壓力界限值為5Mpa，當(dāng)斷面所受正壓力大于5Mpa，就可能垂向封閉，否則垂向開啟[4]。

斷層的垂向封閉性除與斷面壓力有關(guān)外，還受斷移地層泥巖含量的影響，盡管斷面所受正壓力較大，但斷移地層剖面上泥巖所占地層比例很小，斷裂充填必然以砂質(zhì)為主，以砂質(zhì)為主的斷裂充填恰似一斜置于斷層面上的儲(chǔ)集層（圖3），若使該儲(chǔ)層具有封閉能力，單純靠斷層壓力使其滲透率降低到泥質(zhì)巖的程度是極其困難的。即使無斷裂充填，因斷層兩盤泥巖少、砂巖多，兩盤泥巖層相互不見面，油氣仍可沿?cái)嗝嬗鼗叵蛏线\(yùn)移。

3 卡拉薩依及滴北1號(hào)斷層封閉性分析

控制滴北構(gòu)造帶主要勘探目的層侏羅系、三疊系在頭屯河組、西山窯組中上部、三工河組上部及下部、八道灣組上部煤系地層中泥質(zhì)巖相當(dāng)發(fā)育，橫向分布穩(wěn)定。尤其是滴北1號(hào)構(gòu)造鉆探的滴北1井西山窯組中上部-頭屯河組厚達(dá)451m地層中泥質(zhì)巖累計(jì)370m，占地層82.0%。單層厚度大，泥巖質(zhì)較致密，塊狀結(jié)構(gòu)，含有較豐富的可塑性粘土礦物，是該構(gòu)造圈閉良好的封蓋層。

控制滴北構(gòu)造帶的卡拉薩依斷層、滴北1號(hào)斷層，斷層傾角52-58度，在白堊紀(jì)至現(xiàn)今活動(dòng)微弱或甚至無活動(dòng)。

卡拉薩依斷層在黃山街組-頭屯河組泥巖涂抹系數(shù)1.14-2.40，一般在1.14-1.40之間，泥巖涂抹層在空間上分布的連續(xù)性越好，斷層側(cè)向封閉性好（表1）。

卡拉薩依斷層斷面所受正壓力在頭屯河組-黃山街組，以斷層傾角52度計(jì)算為9.40-16.89Mpa，以斷層傾角58度計(jì)算為8.09-14.54Mpa（表1）。根據(jù)目前較普遍接受的斷面垂向正壓力界限值為5Mpa，結(jié)合斷層兩側(cè)斷層泥質(zhì)巖較發(fā)育分析，斷層垂向封閉性好。

綜合斷層側(cè)向、垂向封閉性分析，結(jié)合現(xiàn)今地層巖性組合、成巖階段，卡拉薩依斷層屬于封閉性斷層，作為伴生斷層滴北1號(hào)斷層與該斷層具有相似的特征，也應(yīng)是封閉性斷層。從滴北1井1801.0-1806.5m黃山街組完井試油地層水為MgCl2水型也說明卡拉薩依斷層和滴北1號(hào)斷層現(xiàn)今是封閉性斷層。

參考文獻(xiàn)

[1] 周英，王文強(qiáng)，朱立新. 斷層封堵分析技術(shù)在油氣地質(zhì)勘探中的應(yīng)用.石油地球物理勘探，1998，33（5）：649-657

[2] 付廣，王朋巖，付曉飛. 塔中地區(qū)石炭系主要斷層的側(cè)向封閉性.新疆石油地質(zhì)，1998，19（5）：364-367

[3] 任森林，劉琳，徐雷.斷層封閉性研究方法.巖性油氣藏，2011，23（5）：101-105

[4] 宋來明，賈達(dá)吉，徐強(qiáng)，等.斷層封閉性研究進(jìn)展[J].煤田地質(zhì)與勘探，2006，34（5）：13-16

作者簡(jiǎn)介

孫福剛（1978—），男，山東臨清人，工程師，2000年畢業(yè)于西北大學(xué)石油天然氣地質(zhì)專業(yè)，2005年取得石油大學(xué)（北京）工程碩士學(xué)位，從事中石化新疆探區(qū)油氣勘探地質(zhì)研究工作。