早期勘探區(qū)斷層封閉性評(píng)價(jià)方法分析

莫都

早期勘探區(qū)斷層封閉性評(píng)價(jià)方法分析

莫都

（重慶一三六地質(zhì)隊(duì) 重慶渝北 401147）

本文首先對(duì)斷層封閉機(jī)理進(jìn)行分析，對(duì)斷層封閉性評(píng)價(jià)方法進(jìn)行闡述，然后結(jié)合實(shí)例對(duì)早期勘探區(qū)斷層封閉性進(jìn)行評(píng)價(jià)。對(duì)實(shí)踐證明，需對(duì)斷層封閉性的形成條件以及明顯的地質(zhì)現(xiàn)象進(jìn)行分析，并且站在統(tǒng)計(jì)學(xué)的角度對(duì)斷層封閉性的參數(shù)或者是標(biāo)志進(jìn)行評(píng)價(jià)，在對(duì)模型進(jìn)行反復(fù)檢驗(yàn)以及分析之后，獲得對(duì)象權(quán)值，從而可準(zhǔn)確評(píng)價(jià)斷層的封閉性。

早期勘探區(qū)；斷層；封閉性；評(píng)價(jià)

1 引言

斷層封閉性評(píng)價(jià)的主要作用體現(xiàn)在鉆前圈閉風(fēng)險(xiǎn)性預(yù)測(cè)以及油氣運(yùn)聚過(guò)程分析，其是油氣勘探的重要工作環(huán)境。垂向封閉性研究可對(duì)油氣向圈閉的充注以及再散失的歷史進(jìn)行分析，側(cè)向封閉性研究是對(duì)斷層圈閉聚集油氣的能力進(jìn)行分析。斷層封閉的本質(zhì)就是斷裂帶和圍巖之間的差異滲透能力。在砂泥巖護(hù)層的地層中，泥巖涂抹的發(fā)育程度可對(duì)差異滲透產(chǎn)生較大影響。

2 斷層封閉機(jī)理

斷層封閉性的本質(zhì)是差異排替壓力封閉，當(dāng)充填物的排驅(qū)壓力或斷層兩側(cè)的排驅(qū)壓力差達(dá)到一定程度時(shí)斷層封閉，否則開(kāi)啟。目前對(duì)于斷層封閉性的研究主要集中在碎屑巖區(qū)，其側(cè)向封閉機(jī)理包括：①斷層兩側(cè)巖性配置；②泥巖涂抹作用；③顆粒碎裂作用；④成巖膠結(jié)作用。垂向封閉機(jī)理有兩種：①斷面緊閉封閉機(jī)理；②斷裂帶排替壓差封閉機(jī)理。在火山巖發(fā)育地區(qū)，斷裂帶內(nèi)充填的物質(zhì)及斷裂帶兩側(cè)巖性對(duì)置關(guān)系都有別于碎屑巖，斷層封閉機(jī)理具有重要的研究意義。

3 斷層封閉性評(píng)價(jià)方法

根據(jù)斷層封閉性的封閉機(jī)理，本文采用泥巖涂抹法和斷層垂向封閉因子法對(duì)研究區(qū)斷層的封閉性進(jìn)行定量評(píng)價(jià)，具體研究過(guò)程可以從以下方面來(lái)展開(kāi)。

3.1 泥巖涂抹系數(shù)與斷層封閉性

泥巖層的泥化并進(jìn)入發(fā)育中的斷層帶便形成了泥巖涂抹。當(dāng)斷層發(fā)生位移錯(cuò)動(dòng)時(shí)，泥巖涂抹在上、下盤(pán)削截砂巖層斷面處形成較薄的泥質(zhì)層，對(duì)油氣產(chǎn)生封閉作用。采用“斷層泥比率SGR”對(duì)研究區(qū)斷層側(cè)向封閉性進(jìn)行定量計(jì)算并評(píng)價(jià)。該方法通過(guò)計(jì)算泥巖層厚度與垂直斷距的比值（圖1），來(lái)評(píng)價(jià)斷層側(cè)向封閉性。

圖1 斷層泥比率算法

當(dāng)斷層巖性為較均質(zhì)的砂泥（頁(yè)）巖互層時(shí)（即泥頁(yè)巖厚度可以直接測(cè)得，如圖1（a）），被錯(cuò)移地層內(nèi)的頁(yè)巖或泥巖的百分比便可當(dāng)作是斷層面上某處的SGR值，其表達(dá)式為：

當(dāng)斷層兩側(cè)巖性為多套非均質(zhì)的厚層碎屑巖組成的儲(chǔ)層時(shí)（只能通過(guò)鉆井等方式獲得泥巖百分比，圖1（b）），求取斷層面上某處的SGR值可用如下表達(dá)式：

式中：Vsh表示某套儲(chǔ)層中泥巖所占百分比；ΔZ是對(duì)應(yīng)儲(chǔ)集層的厚度。

SGR值表示在各種地質(zhì)作用下，斷裂帶內(nèi)被帶入的物質(zhì)當(dāng)中，泥頁(yè)巖比例的大小。如果斷裂帶周?chē)膸r石泥巖所占百分比較高，那么斷面被泥巖泥涂的可能性就較大，此時(shí)其孔隙度就會(huì)變小，滲透率變低，從而使得斷層帶具有了較高的排替壓力，形成了較好的封閉性；反之不具有封閉性。此法適合于厚度較大的非均質(zhì)碎屑巖層序。該方法計(jì)算簡(jiǎn)單，并考慮了砂泥互層的情況，實(shí)用性強(qiáng)，在定量評(píng)價(jià)斷層封閉性方面扮演著越來(lái)越重要的角色。

3.2 斷層垂向封閉因子與斷層封閉性

從斷層封閉性的封閉機(jī)理出發(fā)，斷裂帶填充物的封閉能力直接決定著斷層的垂向封閉能力，該能力主要受斷裂帶的緊閉程度和斷裂帶中泥質(zhì)含量多少這兩個(gè)因素的影響，即斷面正壓力和斷裂帶填充物中的泥質(zhì)含量共同決定著斷層的垂向封閉能力。本文引入斷層垂向封閉因子，將斷面正壓力P斷面與斷裂帶填充物中的泥質(zhì)含量Rm的乘積作為衡量斷層垂向封閉能力的標(biāo)準(zhǔn)，并用字母Fvs表示，即：

Fvs值越大表示斷層的封閉性越好。

4 實(shí)例探究早期勘探區(qū)斷層封閉性評(píng)價(jià)方法的應(yīng)用

斷層封閉性問(wèn)題受多種地質(zhì)因素的影響和控，為了定量表征地區(qū)天79塊、天89塊主要控藏?cái)鄬拥姆忾]性。該地區(qū)位于凹陷位置，西抬東降，具有典型的斜坡地形，該區(qū)經(jīng)歷了兩期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，斷層強(qiáng)烈活動(dòng)時(shí)期，多期次復(fù)雜的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)形成了凹陷內(nèi)部復(fù)雜的斷裂系統(tǒng)。在斷層的走滑牽引作用下，該地區(qū)形成一系列低級(jí)序斷層。根據(jù)斷層走向，可大致將研究區(qū)斷層分為兩組：一組為近東西向或北西西走向；另一組為斷層平行的北東向斷層組。

評(píng)價(jià)：

當(dāng)蓋層遭到斷裂破壞后，其能否封閉油氣已不再取決于其本身的封閉性，而應(yīng)取決于斷裂垂向封閉性。斷裂在垂向上能否形成封閉主要取決于斷層巖排替壓力與下伏儲(chǔ)層巖石排替壓力之間的相對(duì)大小。如果斷層巖排替壓力大于或等于下伏儲(chǔ)層巖石排替壓力，斷層能夠阻止油氣沿?cái)嗔汛┻^(guò)蓋層繼續(xù)向上運(yùn)移，斷層垂向封閉；相反，如果斷層巖排替壓力小于下伏儲(chǔ)層巖石排替壓力，斷層不能阻止油氣沿?cái)嗔训拇瓜蜻\(yùn)移，斷層垂向開(kāi)啟（圖2）。

圖2 斷層垂向封閉油氣模式

垂向封閉性的重要影響因素之一就是斷層面的閉緊程度。如果斷層面是緊閉的，中間沒(méi)有遺留空間允許油氣順著斷面發(fā)生垂向運(yùn)移，斷層一般具有垂向封閉性；否則斷層是開(kāi)啟的，斷裂帶內(nèi)派生的裂縫或者被泥質(zhì)物質(zhì)充填的連通孔隙是否能形成垂向封閉，主要取決于斷面的正應(yīng)力是否達(dá)到了使泥巖發(fā)生塑性形變的下限值。斷層上的壓力大小可以由下式求得：

式中：N為斷層受到的總壓力，MPa；N1為上覆地層重量對(duì)斷層產(chǎn)生的靜巖壓力，MPa；N2為區(qū)域主壓應(yīng)力對(duì)斷層產(chǎn)生的壓力，MPa；Z為斷層埋深，m；ρr為上覆地層的平均密度，g/cm3；ρw為上覆地層水的密度，g/cm3；α 為斷層傾角（°）；σ1為區(qū)域主壓應(yīng)力，MPa；β 為斷層主應(yīng)力與斷層走向之間的夾角（°）。該地區(qū)凹陷現(xiàn)今構(gòu)造格局基本穩(wěn)定，區(qū)域主應(yīng)力可以忽略，上式可以簡(jiǎn)化為：

式中：H為斷層埋深，m；ρr為上覆地層的平均密度，g/cm3（根據(jù)凹陷情況，取 2.4）；ρw為上覆地層水的密度，g/cm3；α 為斷層傾角（°）。

由研究區(qū)地震資料得到斷層埋深和斷層傾角兩個(gè)參數(shù)，代入公式，就可以得到斷面正壓力數(shù)值。斷面正壓力是決定斷層垂向封閉能力的關(guān)鍵因素，F(xiàn)2、F3和F4斷層阜四段斷面正應(yīng)力均大于30，垂向封閉性較好，阜二段垂向封閉性中等。

由此分析，阜四段封閉性總體評(píng)價(jià)較好，側(cè)向基本封閉，垂向封閉性也較好，阜二段側(cè)向封閉性較好-中等，垂向封閉性較好-中等，具有較好的分割性，將油氣的運(yùn)移路徑限制于斷階內(nèi)。結(jié)合對(duì)該地區(qū)油氣藏在平面上的分布情況研究，認(rèn)為該地區(qū)有利的圈閉應(yīng)該在次凹內(nèi)部或附近。

5 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，早期勘探區(qū)斷層封閉性評(píng)價(jià)方法的應(yīng)用對(duì)于研究礦藏和礦區(qū)分布等有著重要意義。通過(guò)總結(jié)上述地區(qū)斷層封閉性規(guī)律，可以判斷研究區(qū)油氣成藏模式，為有利區(qū)帶預(yù)測(cè)提供依據(jù)，認(rèn)為該地區(qū)次凹內(nèi)部或附近，是油氣聚集的有利區(qū)域。斷層封閉性研究為尋找油氣藏提供了新思路，通過(guò)研究封閉性規(guī)律，找出封閉性好的圈閉，結(jié)合沉積相展布情況優(yōu)選孔、滲性好的亞相、微相類型，最終優(yōu)選有利圈閉。

[1]劉俊榜，郝琦，梁全勝，等.基于地震資料的斷層側(cè)向封閉性定量研究方法及其應(yīng)用[J].中國(guó)石油大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2010，34（3）：18～24.

[2]梁波，王威，郝景宇.馬路背地區(qū)主要“通天”斷層垂向封閉性評(píng)價(jià)[J].天然氣勘探與開(kāi)發(fā)，2015，38（4）：9～13.

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A

1004-7344（2016）33-0206-02

2016-11-12

莫 都（1985-），男，工程師，本科，主要從事地質(zhì)礦產(chǎn)勘查工作。