斷層封閉性評(píng)價(jià)及斷圈含油氣預(yù)測(cè)

聞竹，付曉飛，呂延防

（1. 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（北京） 海洋學(xué)院，北京，100083；2. 東北石油大學(xué) CNPC斷裂控藏實(shí)驗(yàn)室，黑龍江 大慶，163318；3. 非常規(guī)油氣成藏與開(kāi)發(fā)省部共建國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室培育基地，黑龍江 大慶，163318）

斷層封閉性評(píng)價(jià)及斷圈含油氣預(yù)測(cè)

聞竹1，付曉飛2， 3，呂延防2， 3

（1. 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（北京） 海洋學(xué)院，北京，100083；2. 東北石油大學(xué) CNPC斷裂控藏實(shí)驗(yàn)室，黑龍江 大慶，163318；3. 非常規(guī)油氣成藏與開(kāi)發(fā)省部共建國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室培育基地，黑龍江 大慶，163318）

在全面剖析斷層封閉機(jī)制的基礎(chǔ)上，提出針對(duì)不同封閉機(jī)制的斷層封閉性定量評(píng)價(jià)方法，明確控制斷層圈閉油水關(guān)系的控制因素。研究結(jié)果表明：斷層封閉機(jī)制主要是物性封閉和水力封閉，其中物性封閉包括3型5類(lèi)：即巖性對(duì)接封閉、斷層巖封閉（碎裂巖封閉、層狀硅酸鹽-框架斷層巖封閉和泥巖涂抹封閉）和膠結(jié)封閉。針對(duì)不同封閉機(jī)制提出3種定量評(píng)價(jià)方法：基于巖性對(duì)接封閉提出的利用Allan圖解定量評(píng)價(jià)斷層封閉性方法；基于斷層巖封閉提出的利用 SGR定量評(píng)價(jià)斷層封閉性方法；基于斷層穩(wěn)定性提出的利用臨界流體壓力定量評(píng)價(jià)斷層封閉性方法。決定斷層圈閉油水分布的關(guān)鍵是斷層側(cè)向封閉能力，但成藏期后斷層活動(dòng)也會(huì)導(dǎo)致大量油氣散失和調(diào)整。對(duì)于致密儲(chǔ)層而言，通常是巖性對(duì)接和斷層穩(wěn)定性決定斷層圈閉油水分布；而對(duì)非致密砂泥互層儲(chǔ)層而言，通常是斷層巖封閉和斷層穩(wěn)定性決定斷層圈閉油水分布。

斷層；封閉性；巖性對(duì)接；斷層巖；穩(wěn)定性；含油氣性

早在1955年AAPG年會(huì)《石油產(chǎn)出》緒論中提出18個(gè)問(wèn)題［1］，其中“斷層一般作為運(yùn)移的通道還是運(yùn)移的遮擋物”的問(wèn)題引起了廣泛的關(guān)注。自此勘探地質(zhì)學(xué)家開(kāi)始意識(shí)到斷層封閉的重要性［2］，斷層巖性并置的概念模型因此建立，斷層封閉性研究也得到了毛細(xì)管壓力理論的支持［3］，確定多種控制斷層封閉因素，其中泥巖涂抹作用是主要因素［4］，并開(kāi)始對(duì)斷層巖組構(gòu)與巖石物性方面進(jìn)行研究［5］。SMITH等［7-8］對(duì)“sealing fault”和“fault seal”這些術(shù)語(yǔ)進(jìn)行推廣和運(yùn)用，斷層封閉性研究的完善理論格架得以建立。測(cè)井技術(shù)與3D高分辨率地震的結(jié)合大大提高了對(duì)斷層的識(shí)別，以野外露頭和巖心分析為依據(jù)，對(duì)斷裂帶結(jié)構(gòu)有了更直觀的了解［6］，確定了斷裂帶二分結(jié)構(gòu)特征：斷層核與破碎帶，并識(shí)別出斷層巖的多種類(lèi)型［7-8］，分析不同類(lèi)型斷層巖形成的地質(zhì)條件，建立了斷層巖相的概念［9］，了解其封閉作用。針對(duì)碎屑巖斷層形成的斷層巖封閉，BRETAN等［10-12］建立了斷層帶斷層泥比率與封閉最大烴柱高度的關(guān)系，實(shí)現(xiàn)了碎屑巖斷層側(cè)向封閉性的定量評(píng)價(jià)。自此開(kāi)始確立了從定性到定量的轉(zhuǎn)化、多種因素作用下的斷層封閉性評(píng)價(jià)方法［13］。然而，斷層帶內(nèi)部結(jié)構(gòu)和封閉性評(píng)價(jià)方法的結(jié)合具有不確定性，因此，依據(jù)斷層帶內(nèi)部結(jié)構(gòu)，總結(jié)斷層封閉性定量評(píng)價(jià)方法具有重要意義。本文作者在系統(tǒng)研究斷裂帶內(nèi)部結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，分析斷層側(cè)向封閉的機(jī)理及影響因素，總結(jié)斷層封閉性定量評(píng)價(jià)方法，基于前人涉及到的多種方面，最終確定更合理的斷層封閉性定量評(píng)價(jià)方法。

1　斷層封閉機(jī)制

1.1斷裂帶內(nèi)部結(jié)構(gòu)及物性封閉機(jī)制

1.1.1斷裂帶內(nèi)部結(jié)構(gòu)及斷層封閉機(jī)制

斷層為多次地震滑動(dòng)，形成復(fù)雜并經(jīng)歷多期演化的復(fù)雜地質(zhì)體。斷裂滑動(dòng)不依照相同斷層面，源于斷層巖的應(yīng)變硬化特征。不同斷層面與被帶到斷裂帶內(nèi)形變的兩側(cè)圍巖構(gòu)成了斷層核。斷層核由滑動(dòng)面、斷層巖和構(gòu)造透鏡體組成。斷層的位移多數(shù)被斷層面消耗。圍巖塊體被卷到斷裂帶內(nèi)的稱為構(gòu)造透鏡體。斷層巖的劃分要綜合分析各方面，其中母巖的性質(zhì)與斷裂變形時(shí)期的斷裂變形機(jī)制共同決定了斷層巖的分類(lèi)。斷層巖主要分為：碎裂巖系列，如斷層角礫巖-碎裂巖-斷層泥；層狀硅酸鹽-框架斷層巖；泥巖涂抹和膠結(jié)成因的斷層巖，主要是壓溶型斷層巖和填充型斷層巖，后者常見(jiàn)類(lèi)型有瀝青塞、二氧化硅膠結(jié)和方解石膠結(jié)等。在斷裂滑動(dòng)不斷累積的情況下，許多裂縫或變形帶在兩側(cè)圍巖中產(chǎn)生，使圍巖被改造切割，而發(fā)生變形的這個(gè)區(qū)域稱為破碎帶［14］。由此可見(jiàn)斷裂帶是有斷層核與破碎帶這樣二元結(jié)構(gòu)的特征（圖1）［14-15］。CAINE等［15］的研究表明，斷層核起到了主要的封閉作用，而破碎帶則起到了主要的輸導(dǎo)作用。斷層巖的排替壓力比兩側(cè)圍巖的壓力高（圖2），所以斷層核中的斷層巖具有側(cè)向封閉的作用［8］。

1.1.2斷層的封閉類(lèi)型及判識(shí)

斷層的封閉類(lèi)型取決于斷層兩盤(pán)巖性對(duì)接情況及斷層核中斷層巖的類(lèi)型［10］，巖性對(duì)接是最重要的封閉類(lèi)型，無(wú)論斷裂帶斷層核成分種類(lèi)，只要油氣運(yùn)移盤(pán)與對(duì)盤(pán)致密巖性相對(duì)接，就認(rèn)為斷層側(cè)向是封閉的。斷層兩盤(pán)的巖性、成巖程度和斷裂變形時(shí)間共同控制斷層巖分類(lèi)，總體劃分4種情況。

1） 在未固結(jié)或半固結(jié)階段淺表?xiàng)l件下會(huì)發(fā)生斷裂變形作用；純凈砂巖中主要會(huì)發(fā)生顆粒重排以及定向排列，形成解聚帶。該情況的封閉性較差，滲透率為 1.0×10-3～10 μm2。剪切型涂抹作用發(fā)生在泥巖中［16］，封閉性較好。砂巖與泥巖的混合在砂泥薄互層中時(shí)有出現(xiàn)。產(chǎn)生的斷裂填充物較勻稱［11］。隨著斷層活動(dòng)的停止，斷裂填充物與兩側(cè)圍巖在上覆沉積物不斷增加的情況下，一同經(jīng)過(guò)成巖作用，最終會(huì)導(dǎo)致封閉能力不斷增加。而對(duì)于封閉性較差的解聚帶來(lái)說(shuō)，有效的封閉作用只發(fā)生在地溫超過(guò) 90 ℃［17］、石英出現(xiàn)壓溶膠結(jié)作用的情況下。

圖1　砂-泥巖地層斷裂帶內(nèi)部結(jié)構(gòu)模式圖Fig. 1　Mode of internal structures in fault zone of sandstone and mudstone formation

圖2　不同類(lèi)型斷層巖物性特征Fig. 2　Physical properties of different types of fault rocks

2） 在中等成巖階段（有效應(yīng)力＜5 MPa）有斷裂變形作用發(fā)生，脆性的純凈砂巖由于碎裂作用而形成碎裂巖，滲透率一般為1.0×10-3～ 10 μm2，該情況的封閉能力相對(duì)較差。塑性泥巖會(huì)發(fā)生剪切型泥巖涂抹。對(duì)于膏巖和鹽巖則與塑性泥巖不同，由于表現(xiàn)為流動(dòng)變形，很少會(huì)發(fā)生剪切型泥巖涂抹。

3） 在晚成巖階段（有效應(yīng)力＞10 MPa），在地溫大于90 ℃情況下，純凈砂巖中的石英在劇烈碎裂作用下發(fā)生壓溶膠結(jié)，其滲透率為1.0×10-7～1.0×10-5μm2。同樣，泥巖能形成剪切型泥巖涂抹。在中-高成巖階段，硅酸鹽體積分?jǐn)?shù)為14%～40%的不純凈砂巖會(huì)發(fā)生斷裂變形，生成層狀硅酸鹽-框架斷層巖［18］，這種斷層巖在陸相砂泥巖地層中最為常見(jiàn)。通過(guò)混合作用和層狀硅酸鹽涂抹作用，其滲透率為 1.0×10-7～1.0×10-2μm2，該情況的封閉性較強(qiáng)。

4） 在抬升階段，早期斷層再活動(dòng)的封閉條件在斷裂變形中遭到破壞，包括泥巖和膏鹽在內(nèi)，成巖程度比較高的巖層抬升到地表以后，同樣可生成填充斷層泥的混合型斷裂帶［11］。因此，從斷層兩盤(pán)巖性對(duì)接關(guān)系、斷裂變形機(jī)制及形成的斷層巖類(lèi)型看封閉類(lèi)型，主要有5類(lèi)（圖3）：對(duì)接封閉、碎裂巖封閉、層狀硅酸鹽-框架斷層巖封閉、泥巖涂抹封閉和膠結(jié)封閉。斷裂帶中泥質(zhì)體積分?jǐn)?shù)（φRSG）和成巖程度決定斷層巖類(lèi)型，F(xiàn)ISHER等［19］研究表明（圖4），當(dāng)斷裂帶φRSG小于15%時(shí)，斷層巖為碎裂巖，由于斷層泥體積分?jǐn)?shù)較低，碎裂巖在多數(shù)情況下封閉能力較差，但在埋藏深、地溫超過(guò)90 ℃時(shí)，石英壓溶膠結(jié)作用會(huì)增強(qiáng)碎裂巖的封閉能力；當(dāng)斷裂帶φRSG為15%～50%時(shí)，斷層巖就是層狀硅酸鹽-框架斷層巖；當(dāng)斷裂帶φRSG超過(guò)50%時(shí)，斷層巖就是泥巖涂抹。

圖3　斷層封閉類(lèi)型及機(jī)制模式圖Fig. 3　Mode of fault seal types and mechanism

1.2斷層穩(wěn)定性及水力封閉機(jī)制

活動(dòng)斷層對(duì)油氣聚集非常不利，通常在活動(dòng)期斷層是垂向?qū)ǖ?，作為流體運(yùn)移的集中通道［20-22］，因此，斷層現(xiàn)今穩(wěn)定狀態(tài)對(duì)于斷層相關(guān)圈閉的有效性較重要?，F(xiàn)今的斷層穩(wěn)定性的評(píng)價(jià)在于明確斷層巖強(qiáng)度與地應(yīng)力狀態(tài)和流體壓力之間的定量關(guān)系（圖5）。定義庫(kù)侖破裂系數(shù)為

式中：KPP為庫(kù)倫破裂系數(shù)，量綱為 1；τnet為斷面剪應(yīng)力，MPa；（Sn-Pp）為有效正應(yīng)力，MPa；Sn為斷面正壓力，MPa；Pp為孔隙壓力，MPa；μ為滑動(dòng)摩擦因數(shù)。

當(dāng)KPP=0，即τnet-μ（Sn-Pp）=0，斷層處于滑動(dòng)臨界狀態(tài)，此時(shí)的有效應(yīng)力稱為臨界有效應(yīng)力，Pp稱為臨界孔隙壓力；KPP＜0時(shí)，斷層穩(wěn)定，斷層是封堵的，有效應(yīng)力越大，其封堵的可能性越大；反之?dāng)鄬邮情_(kāi)啟的。選擇用 KPP的正負(fù)值表示斷層現(xiàn)今穩(wěn)定狀態(tài)，結(jié)果更直觀。

2　斷層封閉性定量評(píng)價(jià)

建立斷層封閉性定量評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)是為了確定斷層面屬性和封閉烴柱高度之間的關(guān)系，從而達(dá)到預(yù)測(cè)的目的。目前，提出了3個(gè)系列定量評(píng)價(jià)方法：1） 基于巖性對(duì)接提出的定量評(píng)價(jià)方法［10］；2） 基于斷裂帶 SGR預(yù)測(cè)，去定量評(píng)價(jià)斷層封閉性［13， 23-24］；3） 基于斷層穩(wěn)定性，根據(jù)應(yīng)力狀態(tài)去定量評(píng)價(jià)斷層封閉性［25］。這 3種方法實(shí)際是從毛細(xì)管封閉和水力封閉2個(gè)角度去定量評(píng)價(jià)斷層的封閉性。

2.1基于巖性對(duì)接定量評(píng)價(jià)斷層封閉性方法

無(wú)論斷裂帶內(nèi)部結(jié)構(gòu)與斷層核中斷層巖性質(zhì)如何，當(dāng)滲透性地層的斷層一盤(pán)與為非滲透性地層的斷層另一盤(pán)對(duì)接時(shí)，斷層側(cè)向就是封閉的［3，26］。這種巖性對(duì)接模式在正斷層、逆斷層和走滑斷層都是成立的，以及各種沉積環(huán)境地層也同樣適用。若斷層發(fā)育斷層巖，則這種巖性對(duì)接模式對(duì)斷層封閉就不起作用了，而是取決于斷層巖。因此，對(duì)接封閉主要?jiǎng)澐譃?種類(lèi)型［10］：1） 沒(méi)有徹底切斷主力砂巖儲(chǔ)層的規(guī)模較小的斷層，此時(shí)體現(xiàn)為巖性對(duì)接封閉；2） 像火山巖、碳酸鹽巖或是致密砂巖這樣的脆性地層，可能形成不具備封閉能力的斷層角礫巖，則此時(shí)斷層表現(xiàn)為巖性對(duì)接封閉。編制圈閉范圍斷層的Allan圖解（圖6），即可定量判斷巖性對(duì)接封閉的最大烴柱高度和有效的圈閉面積。

圖5　斷層穩(wěn)定應(yīng)力機(jī)制及封閉的烴柱高度Fig. 5　Fault stability stress mechanism and hydrocarbon column height

2.2基于斷裂帶φRSG定量評(píng)價(jià)斷層封閉性方法

YIELDING等［23， 13］斷層與埋深的關(guān)系確立了斷裂帶φRSG與斷層支撐的壓力之間的定量關(guān)系為

式中：PAFD為地下同一深度斷層面兩側(cè)上下盤(pán)的壓力差，即斷層面支撐的壓力，Pa；φRSG為斷裂帶中泥質(zhì)體積分?jǐn)?shù)，%；c為常數(shù)，埋深不同該參數(shù)賦值不同，當(dāng)埋深小于3.0 km時(shí)，c為0.5，當(dāng)埋深為3.0～3.5 km時(shí)，c為0.25，當(dāng)埋深超過(guò)3.5 km時(shí)，c為0；d為受實(shí)際地質(zhì)條件影響的變量，不同盆地或同一盆地的不同區(qū)域不盡相同。獲取d或標(biāo)定該公式有2個(gè)途徑：1） 在滾動(dòng)勘探開(kāi)發(fā)區(qū)塊，利用斷層兩盤(pán)壓力差資料進(jìn)行標(biāo)定，建立φRSG與其所能支撐的對(duì)大烴柱高度之間的函數(shù)關(guān)系，確定d，如北海盆地d為27［23］；2） 在早期評(píng)價(jià)區(qū)塊，沒(méi)有更多的斷層兩盤(pán)壓力差資料，只能根據(jù)油藏已知油水界面去間接標(biāo)定公式。假定研究區(qū)d為一定值，根據(jù)控制油藏?cái)鄬訉?shí)際φRSG分布計(jì)算所能封閉的最大烴柱高度和油水界面，若所得結(jié)果就是實(shí)際油水界面，則設(shè)定的d為正確，因此，確立研究區(qū)φRSG與斷層面支撐的烴柱高度關(guān)系。此定量關(guān)系，可計(jì)算任何斷層圈閉所能封閉的最大烴柱高度。

斷層面兩側(cè)上下盤(pán)的壓力差（PAFD）與其支撐的烴柱高度間的關(guān)系為

式中：ρw為地層水密度，g/cm3；ρh為烴類(lèi)密度，g/cm3；g為重力加速度，m/s2；H為烴柱高度，m。

油氣開(kāi)始滲漏時(shí)圈閉油氣的浮壓等于斷層面支撐的壓力，即式（2）和式（3）相等，斷層封閉的最大烴柱高度HSeal為

式中：HSeal為斷層封閉的烴柱高度，m。

這種定量預(yù)測(cè)主要考慮了斷移地層巖性和斷距共同決定的斷裂帶φRSG及斷層巖類(lèi)型，也考慮了流體性質(zhì)對(duì)封閉性的影響。

2.3基于斷層穩(wěn)定性提出的斷層封閉性定量評(píng)價(jià)方法

基于斷層穩(wěn)定性，斷層封閉的烴柱高度取決于臨界孔隙流體壓力與實(shí)際孔隙流體壓力的差異，即

式中：HStability為斷層穩(wěn)定性支撐的油氣柱高度，m； ΔP為臨界孔隙壓力與靜水壓力之差，MPa；gwater為水相壓力梯度；gHC為烴類(lèi)壓力梯度。

3　斷層封閉性對(duì)圈閉含油氣性影響

3.1巖性對(duì)接封閉和斷層滑動(dòng)控制圈閉的含油氣性

斷層側(cè)向封閉能力決定了斷層圈閉聚集油氣能力，即斷層側(cè)向封閉能力決定斷圈封閉的烴柱高度和油水界面［10］。但油氣聚集后斷層一旦活動(dòng)，將導(dǎo)致大量油氣滲漏。因此，斷層側(cè)向封閉性和穩(wěn)定性共同決定圈閉的含油氣性。典型實(shí)例為庫(kù)車(chē)凹陷大北1圈閉，該圈閉為F1和F2鹽下逆沖斷裂共同控制的一個(gè)斷背斜圈閉（圖 6，據(jù)塔里木油田，2012），構(gòu)造高點(diǎn)為-3 700 m，溢出點(diǎn)為-4 375 m，圈閉幅度為675 m，閉合面積為55.6 km2。儲(chǔ)層為白堊系下統(tǒng)巴什基奇克組致密砂巖，孔隙度為0.90%～8.40%，一般為4.02%，滲透率為1.0×10-5～2.97×10-4μm2，一般為6.1×10-5μm2。蓋層為古近系庫(kù)姆格列木組膏鹽巖［27］。斷裂在致密砂巖中變形形成典型的斷層角礫巖，因此，斷層側(cè)向封閉為巖性對(duì)接，根據(jù)主控?cái)嗔?F2巖性對(duì)接關(guān)系（圖7），確定大北1圈閉氣水界面為-4 196 m，而實(shí)際氣水界面為-3 850 m，預(yù)測(cè)的氣柱高度為496 m，比實(shí)際氣柱高度多326 m。通過(guò)對(duì)F2斷層壓力特征分析發(fā)現(xiàn)，相同深度兩側(cè)壓力存在差異，因此，穩(wěn)定的斷層其側(cè)向是封閉的。而利用地應(yīng)力及儲(chǔ)層流體壓力資料對(duì) F2斷層穩(wěn)定性評(píng)價(jià)得出，斷層實(shí)際控圈范圍內(nèi)（-4 196～ -3 800 m）的斷面滑動(dòng)趨勢(shì)極強(qiáng)（圖8），即現(xiàn)今應(yīng)力狀態(tài)下斷層是不穩(wěn)定的，對(duì)上覆泥巖蓋層垂向封閉能力具有較強(qiáng)的破壞作用，不利于天然氣的保存。

在已知的應(yīng)力場(chǎng)中，斷層面的滑動(dòng)趨勢(shì)取決于摩擦性質(zhì)和作用于斷層面的剪切應(yīng)力與正應(yīng)力之比，摩擦性質(zhì)主要受巖石類(lèi)型的控制，即

圖6　庫(kù)車(chē)凹陷大北構(gòu)造圈閉分布圖Fig. 6　Distribution of Dabei structural trap in Kuqa depression

式中：Ts為滑動(dòng)趨勢(shì)；τ為作用于斷層面上的剪切應(yīng)力，MPa；σ0為作用于斷層面上的有效正應(yīng)力，MPa；Pf為孔隙流體壓力，MPa。

3.2斷層巖封閉和斷裂再活動(dòng)控制圈閉含油氣性

海拉爾—塔木察格盆地TN凹陷發(fā)育大量斷圈（圖9），油氣主要聚集在白堊系下統(tǒng)銅缽廟組（原生油藏）和南二段儲(chǔ)層（次生油藏）中，南一段為區(qū)域性蓋層。圖中B圈閉為典型的斷圈，為此次研究對(duì)象（圖10（a）），其最大閉合等高線為-1 300 m，幅度為300 m，油水界面為-1 840 m（圖10（b）），分析斷層兩盤(pán)巖性對(duì)接關(guān)系得出斷層面φRSG（圖10（c））。根據(jù)斷層面φRSG確定斷層巖類(lèi)型為層狀硅酸鹽-框架斷層巖。計(jì)算得圈閉中各點(diǎn)所支撐的烴柱高度（圖10（d）），圖10（e）～（g）所示為其與深度關(guān)系的散點(diǎn)圖。斷層面在對(duì)應(yīng)深度下所支撐的最小烴柱高度就是外包絡(luò)線上的點(diǎn)的值，根據(jù)木桶定律，包絡(luò)線上的最小值才是斷層所能封閉的最大烴柱高度。F4，F(xiàn)5及F6這3條斷層共同約束A圈閉，計(jì)算出各斷層所能支撐的烴柱高度和對(duì)應(yīng)的油水界面，帶入假設(shè)為16的d求出斷圈整體封閉烴柱高度為214.5 m，與實(shí)際烴柱高度一致（表1），由此可建立該盆地目的層斷層封閉烴柱高度與斷層面φRSG的相互關(guān)系，即

圖7　大北1圈閉F2斷裂巖性對(duì)接Allan圖Fig. 7　Allan diagram of lithology juxtaposition of fault F2 in Dabei 1 trap

圖8　大北1圈閉F2斷裂滑動(dòng)趨勢(shì)預(yù)測(cè)Fig. 8　Slide tendency prediction of fault F2 in Dabei 1 trap

圖9　海拉爾—塔木察格盆地TN凹陷斷圈分布及含油氣性Fig. 9　Fault traps distribution and petroliferous property of TN depression in Hailaer—Tamtsag basin

圖10　TN盆地A圈閉特征及斷層側(cè)向封閉能力評(píng)價(jià)Fig. 10 A trap character and evaluation of fault lateral sealing ability in TN basin

利用該方法計(jì)算了各斷圈油水界面（圖9），基本與實(shí)際鉆探結(jié)果相吻合。只有F1，F(xiàn)9和F19斷層控制的斷圈在銅缽廟組未鉆遇工業(yè)油流，卻在南二段鉆遇工業(yè)油流。斷裂演化史研究表明［28］，是成藏期后斷裂再活動(dòng)，導(dǎo)致泥巖涂抹失去連續(xù)性（圖9），油氣垂向調(diào)整的結(jié)果。

表1　假定不同d斷層封閉決定的油水界面與A圈閉實(shí)際油水界面（-1 184 m）對(duì)比Table 1 Correlation between forecasting and actual OWC （-1 184 m） from fault sealing according to different d in A trap

4　結(jié)論

1） 斷層封閉機(jī)制主要是物性封閉和水力封閉，物性封閉包括3型5類(lèi)：即巖性對(duì)接封閉、斷層巖封閉（碎裂巖封閉、層狀硅酸鹽-框架斷層巖封閉和泥巖涂抹封閉）和膠結(jié)封閉，水力封閉是指在遮擋物物性封閉能力極強(qiáng)的條件下，流體使遮擋物發(fā)生水力破裂前的封閉特性，水力封閉能力受控于水平最小主應(yīng)力與巖石抗張強(qiáng)度。決定斷層圈閉油水分布的關(guān)鍵是斷層側(cè)向封閉能力，但成藏期后斷層活動(dòng)也會(huì)導(dǎo)致大量油氣散失和調(diào)整。

2） 針對(duì)不同封閉機(jī)制提出了3種定量評(píng)價(jià)方法：基于巖性對(duì)接封閉提出的利用Allan圖解定量評(píng)價(jià)斷層封閉性方法；基于斷層巖封閉提出的利用SGR定量評(píng)價(jià)斷層封閉性方法；基于斷層穩(wěn)定性提出的利用臨界流體壓力定量評(píng)價(jià)斷層封閉性方法。

3） 對(duì)于致密儲(chǔ)層而言，通常是巖性對(duì)接和斷層穩(wěn)定性決定斷圈油水分布；而對(duì)非致密砂泥互層儲(chǔ)層而言，通常是斷層巖封閉和斷層穩(wěn)定性決定斷層圈閉油水分布。

4） 庫(kù)車(chē)凹陷大北1圈閉儲(chǔ)層致密，斷層側(cè)向封閉主要依靠巖性對(duì)接，預(yù)測(cè)的烴柱高度比實(shí)際烴柱高度大，斷層穩(wěn)定性分析認(rèn)為，大北圈閉主控?cái)鄬?F2易于滑動(dòng)，可能會(huì)導(dǎo)致大量天然氣散失。海拉爾—塔木察格盆地TN凹陷斷裂主要為斷層巖封閉，大部分圈閉預(yù)測(cè)的油水界面與實(shí)際鉆探結(jié)果吻合，但3條斷裂在成藏期后活動(dòng)，導(dǎo)致泥巖涂抹失去連續(xù)性，油氣被調(diào)整到區(qū)域性蓋層之上的南二段地層中。

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（編輯 劉錦偉）

Evaluation of fault seal and hydrocarbon potential prediction of fault traps

WEN Zhu1， FU Xiaofei2， 3， Lü Yanfang2， 3

（1. School of Ocean Sciences， China University of Geosciences （Beijing）， Beijing 100083， China；2. Laboratory of CNPC Fault Controlling Reservoir， Northeast Petroleum University， Daqing 163318， China；3. Unconventional Oil/Gas Accumulation and Development，Province and Ministry Build State Key Laboratory Breeding Base， Daqing 163318， China）

Based on the overall analysis of the fault seal mechanism， the quantitative evaluation methods of fault seal for different fault seal mechanisms were proposed， and the controlling factors of oil-water relationship of fault traps were determined. The results show that the main fault seal mechanisms are property sealing and hydraulic sealing. The property sealing includes three types and five classes： the lithology juxtaposition sealing， fault rocks sealing （cataclasite sealing， phyllosilicates-framework fault rocks sealing and clay smear sealing） and cementation sealing. According to the different seal mechanisms， three quantitative evaluation methods are presented. First， the sealing of faults with the type oflithology juxtaposition sealing can be evaluated quantitatively by use of Allan graph； second， the sealing of faults with the type of the fault rocks sealing can be evaluated quantitatively by use of SGR value； third， based on the fault stability， the sealing of fault is evaluated quantitatively by use of the pressure of the critical fluid. The key to control the oil-water distribution of fault traps is the fault lateral seal ability. However， the fault activities will also lead to a lot of hydrocarbon dissipation and adjustment after accumulation period. For the tight reservoirs， the oil-water distribution of fault traps usually is controlled by the lithology juxtaposition and fault stability， and for the non-tight sandstone and mudstone reservoirs， the fault trap oil-water distribution is usually controlled by the fault rocks sealing and fault stability.

fault； seal； lithology juxtaposition； fault rock； stability； hydrocarbon potential

TE122.3

A

1672-7207（2016）04-1209-10

10.11817/j.issn.1672-7207.2016.04.018

2015-04-13；

2015-06-20

（Foundation item）：國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃（973計(jì)劃）項(xiàng)目（2012CB723102）；國(guó)家重大科技專(zhuān)項(xiàng)（2011ZX05003-001）；國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目（41272151）；黑龍江省普通高等學(xué)校新世紀(jì)優(yōu)秀人才培養(yǎng)計(jì)劃項(xiàng)目（1221-NCET-015）；中國(guó)石油科技創(chuàng)新基金資助項(xiàng)目（2012D-5006-0107）；教育部科學(xué)技術(shù)研究重點(diǎn)項(xiàng)目（212041）（Project （2012CB723102） supported by the National Basic Research Development Program（973 Program） of China； Project（2011ZX05003-001） supported by the National Science and Technology Major Program of China； Project （41272151） supported by the National Science Foundation of China； Project （1221-NCET-015） supported by the Training Plan for theNew Century Excellent Talents in University of Heilongjiang； Project （2012D-5006-0107） supported by the National Science Foundation of the Innovation Fund of China National Petroleum Corporation； Project （212041） supported by the Key Project of Chinese Ministry of Education）

付曉飛，教授，從事斷裂變形、封閉性及流體運(yùn)移研究；E-mail：Fuxiaofei2008@sohu.com