準噶爾盆地車拐地區(qū)紅車斷裂帶封閉性評價

仲偉軍 姜宇 張淑萍

摘? ?要：本次研究采用斷面正應力大小、泥巖削刮比（SGR）、斷裂帶充填物泥質(zhì)含量（Rm）和斷面緊閉指數(shù)等定量參數(shù)，對車拐地區(qū)紅車斷裂封閉性進行了詳細評價。結(jié)果顯示泥巖削刮比（SGR）均值為0.6，斷裂帶充填物泥質(zhì)含量（Rm）均值為0.51，泥質(zhì)充填程度較高，斷面正應力大小變化不大，為69.54～73.11 MPa，整體較大，緊閉指數(shù)為1.28～8.25，均值為3.98。從而認為準噶爾盆地車拐地區(qū)紅車斷裂帶二疊系及三疊系封閉性較好，侏羅系封閉性差。紅車斷裂帶中部、北部斷層封閉性較好，而發(fā)育于淺部烏爾禾組、三工河組內(nèi)的小斷層在現(xiàn)今及油氣成藏期的封閉性也普遍較好。

關鍵詞：車拐地區(qū);紅車斷裂帶封閉性;定量參數(shù);綜合評價

斷裂控藏作用是指斷裂影響油氣的運聚以及油氣的空間分布[1-3]。而其斷裂的狀態(tài)對于油氣的運移、聚集成藏以及對已形成油氣藏的破壞及二次運移形成次生油藏具重要作用[4-6]。前人的研究成果表明，斷層既可作為油氣運移通道又能遮擋油氣運移，當斷層封閉性好時，會阻止油氣的運移;而斷層封閉性差時，則可作為油氣運移通道，這對油氣勘探具重要意義[7]，斷層封閉性還與地層巖性對置、壓實作用、充填作用、泥巖涂抹作用等因素有關[8]。? ? ? ? ?目前，斷層封閉性研究對含油氣盆地進行勘探、開發(fā)具重要意義，所以國內(nèi)外學者提出了諸多研究斷層封閉性的方法，主要從斷層形態(tài)、幾何學、運動學及斷層面的物質(zhì)涂抹等進行了定性和定量評價。主要研究方法包括：參數(shù)評價法、地震預測法、地應力法、垂向分布因子法、排替壓力法、泥巖涂抹法、排烴高度法等[9]。從常規(guī)地震剖面上看，紅車斷裂帶海西期控制鼻凸帶的逆斷裂斷距大，剖面上較易識別，但斷裂組合存在一定多解性。印支期走滑斷裂及晚燕山期正斷裂斷面陡直、斷距小、橫向變化快，直接從地震剖面完成斷裂的精細解釋和平面組合難度較大。因此，必須加大對斷裂帶結(jié)構的精細刻畫及尋找突破傳統(tǒng)的斷裂封閉性評價方法，以落實和發(fā)現(xiàn)新的斷層圈閉。

1? 斷層封閉性評價方法

根據(jù)斷層的封閉機理，采用斷面正應力大小、泥巖削刮比（SGR）法、斷裂帶充填物泥質(zhì)含量（Rm）和斷面緊閉指數(shù)等定量參數(shù)來評價斷裂封閉性[10]。

1.1? 斷面正應力F

斷面壓力控制斷面的緊閉程度。斷面承受壓力越大，斷裂帶緊閉程度越好，斷層封閉性越好。研究中，斷層面往往有一定起伏，斷裂帶中會存在一些空間，當斷裂面應力較大，就會使斷裂帶泥巖變形去封堵斷裂帶中的孔縫，提高斷層的封閉性。而當斷面承受應力大于一定值時，泥巖會變形流動來填充斷裂帶中滲漏空間，從而使斷層在垂向上完全封閉。斷面壓應力的計算公式為：

F=F1cosθ+F2sinθ=H（ρr-ρw）gcosθ+σsinβsinθ[… （1）]

式中：F——斷面所承受的正壓力，MPa;H——斷面埋深，m;ρr——上覆地層平均密度，g/cm3;ρw——地層水密度，g/cm3;g——重力加速度;σ——水平地應力，MPa;θ——斷面傾角，（o）;β——地應力與斷裂走向之間的夾角，（o）。

研究發(fā)現(xiàn)，當斷面壓應力F大于7.5 MPa時，斷層封閉性良好，當F小于3 MPa時，斷層封閉性差。斷面正應力值越大，則斷裂封閉性越好。反之，封閉性越差。

1.2? 泥巖削刮比（SGR）

泥巖削刮比（SGR）又稱為斷裂泥比率，是分析斷裂中泥巖層在構造應力作用下發(fā)生塑性變形，泥質(zhì)被拖拽涂抹在斷面中連續(xù)分布程度的指數(shù)之一。斷面上覆蓋的泥巖涂抹層具較低的孔滲性，使斷裂排替壓力增大，進而逐漸封閉。SGR適用于非均質(zhì)較厚砂泥互層層序，其指數(shù)可準確判定泥巖涂抹作用造成的斷裂封閉性。

SGR=∑（泥巖層厚度）/斷距×100%[……（2）]? ? ?砂泥巖互層中泥巖層厚度越大，計算結(jié)果越大，斷裂封閉性越好。據(jù)車拐地區(qū)實際情況建立SGR參數(shù)評價標準，當SGR大于0.6時為好，SGR在0.4～0.6之間為較好，SGR小于0.4為差。

1.3? 斷裂帶充填物泥質(zhì)含量（Rm）

斷裂形成時，斷裂帶遭受強烈擠壓力作用內(nèi)部往往形成斷層泥等物質(zhì)，斷層兩盤發(fā)生泥巖涂抹作用，這些泥質(zhì)灰填充到斷裂帶內(nèi)部剩余的空隙之中，使斷裂帶孔滲性降低，具較好的封閉性，阻止油氣運移。斷裂帶孔隙充填的泥質(zhì)含量越大，斷層封閉性就會越好，反之封閉性較差。通常用Rm定量評價。Rm值計算公式如下所示：

Rm=[hH+L]=[12（H+L）][（][i=1n1h1i]+[jn2h2j][）] [… （3）]

式中：L——垂直斷距，m;h1i、h2j——斷層上、下兩盤第i、j層泥巖的厚度，m;n1、n2——斷層兩盤錯斷的泥巖層數(shù);h——斷層兩盤目的層之間的所有泥巖累積平均厚度，m;H——斷移地層得厚度，m。

根據(jù)車拐地區(qū)實際情況建立Rm參數(shù)評價標準：當Rm大于0.6時為好;當Rm處于0.4～0.6之間時為較好;當Rm小于0.4時為差。

1.4? 緊閉指數(shù)（IFT）

斷面緊閉指數(shù)是描述斷裂封閉性好壞的主要方法之一，是依據(jù)斷面正壓力與泥巖涂抹參數(shù)為基礎得出的斷裂緊閉程度。其緊閉程度受斷面應力狀態(tài)與斷裂帶內(nèi)充填物抗壓強度影響。緊閉指數(shù)IFT公式為：

IFT=σF/σC[…………………（4）]

式中：IFT——緊閉指數(shù);σF——斷面正應力，MPa;σC——斷裂帶物質(zhì)抗壓強度，MPa;σC=SGR×σCM+（1-SGR）σCS;σCM——泥巖抗壓強度，MPa;σCS——砂巖抗壓強度，MPa。

當IFT大于1時，斷面緊閉，封閉性好;當IFT大于1時，斷面開啟，油氣水可在斷裂垂向上發(fā)生運移。IFT值越大，則斷裂封閉性越好。

2? 應用效果分析

2.1? 工區(qū)概況

車拐地區(qū)紅車斷裂帶內(nèi)石炭系表現(xiàn)為南東低北西高的單斜特征，斷裂帶南東方向為沙灣凹陷，是重要的生烴區(qū)，油氣來源充足。紅車斷裂帶主要構造變形都發(fā)育于石炭—侏羅系內(nèi)部，白堊系至新近系變形微弱，表明主要構造變形發(fā)生在白堊紀以前，以紅車斷裂、小拐斷裂和車前斷裂3條近NS向的逆斷裂和4條NW向走滑斷裂為主。紅車斷裂帶取得一系列突破，油氣成藏受斷層控制作用明顯，且潛在圈閉也與斷裂緊密相關。該區(qū)至少發(fā)育了3期斷裂活動：主要發(fā)育逆沖斷層，本期斷裂規(guī)模大，活動時間長，主要以NW向斷裂為主。印支-燕山早期，受扎伊爾山的擠壓作用和達爾布特走滑斷裂的影響，發(fā)育走滑斷裂，在中生代地層中發(fā)育走滑斷裂的分支斷裂，早期逆斷層遭受走滑改造，部分轉(zhuǎn)化為主走滑斷裂，部分轉(zhuǎn)化為走滑斷裂的分支。燕山晚期，少量發(fā)育小規(guī)模正斷層。紅車斷裂帶具分段性，北-中段逆沖，南段走滑，具差異性。斷裂上下盤地層厚度相差很大，上盤缺失三疊系及部分侏羅系。本次研究以白堊系以下地層內(nèi)斷層性質(zhì)、平面及剖面幾何學特征及斷層活動強度的差異性等為依據(jù)，數(shù)據(jù)來源是中國石油大學（華東）實驗室。

2.2? 斷裂封閉性綜合評價分析

以過H041-H153井剖面為例，該剖面位于紅車斷裂北段，斷面傾角中等，侏羅系及三疊系主要發(fā)育大套泥巖及厚層砂巖、砂礫巖，侏羅系上層由于砂巖層厚度較大且斷距較小導致泥巖涂抹及泥質(zhì)充填作用較弱，上盤缺失三疊系（圖1）。

由表1可見，紅車斷裂過H041-H153井剖面中，SGR均值為0.6，Rm均值為0.51，泥質(zhì)充填程度較高，斷面正應力F變化不大，為69.54～73.11 MPa，整體較大，IFT在1.28～8.25之間，均值為3.98。

通過定量計算，綜合分析認為，在現(xiàn)今封閉性上，SGR存在紅山嘴段>中段>南3亞段>南1亞段>北段>南2亞段的趨勢，Rm呈紅山嘴段>中段>南1亞段>北段>南2亞段>南3亞段，IFT呈紅山嘴段>中段>南2亞段>北段>南1亞段>南3亞段，均值上為紅山嘴段>中段>南2亞段>南1亞段>北段>南3亞段（表2，圖2）。

根據(jù)車拐地區(qū)實際情況，分別對封閉性差-較差及封閉性較好-好的結(jié)果進行統(tǒng)計，建立了Rm、SGR指數(shù)評價標準：當Rm、SGR值均大于0.6時為好;Rm、SGR值在0.4～0.6之間時為較好;當Rm、SGR值小于0.4時為差。

結(jié)果表明，封閉性好的SGR多大于0.3，Rm多大于0.1，IFT則大于1.8，表明SGR、Rm及IFT越大，斷層封閉能力越強（圖3）。

2.3? 泥質(zhì)含量與斷面應力對封閉性的影響

對于斷穿砂泥巖地層剖面的斷層而言，無論斷層性質(zhì)如何，其斷裂填充物主要是砂泥物質(zhì)，并按泥質(zhì)含量的相對多少，可分為泥質(zhì)填充和砂質(zhì)填充。斷裂帶泥巖包括斷裂形成時碎屑顆粒研磨產(chǎn)生的斷裂泥和兩盤泥頁巖層充填泥質(zhì)，泥質(zhì)物在高壓下充填到斷裂帶內(nèi)僅存的剩余孔隙空間，造成帶內(nèi)孔滲性大幅下降，阻塞油水流動，斷裂封閉。研究結(jié)果表明，高的斷面正壓力F是斷裂封閉的重要因素，F(xiàn)值大于35 MPa具較好封閉能力，斷面壓力越大，斷面越緊閉，斷層封閉能力越強。高的斷面正壓力能夠彌補泥質(zhì)充填和泥巖涂抹效果一般的區(qū)間，對斷裂封閉具改善作用，可在泥質(zhì)充填和泥巖涂抹較弱區(qū)間內(nèi)加強封閉效果使斷裂封閉。綜合以上斷層封閉性主控因素，分別對泥巖削刮比、泥質(zhì)含量與斷面壓力封閉性的關系進行分析，發(fā)現(xiàn)無論封閉性好還是差，泥巖削刮比、泥質(zhì)含量與封閉性能力均無明顯相關關系（圖4）。

3? 結(jié)論及認識

利用地震、鉆井、測井、錄井、地球化學等手段和信息，從不同角度對斷層封閉性做定量研究，取得了以下主要認識：

（1） 紅車斷裂帶斷裂封閉與開啟主要取決于斷裂帶內(nèi)部結(jié)構，與斷裂兩側(cè)巖性及泥巖涂抹無必然聯(lián)系。

（2） 綜合評價認為紅車斷裂紅山嘴段及中段、北部及H3井東斷裂中部斷層封閉性較好，北段次之，南1亞段與2亞段較差，南3亞段最差，總體封閉性北部好于南部。此外，無論封閉性好還是差，車拐地區(qū)泥質(zhì)含量、泥巖削刮比指數(shù)與斷面壓力均無明顯相關關系。

（3） 紅車斷裂封閉性整體表現(xiàn)為北部好南部差的趨勢，斷裂在北部能起到對油氣的遮擋作用，在南部則起到疏導作用。

（4） 車拐地區(qū)紅車斷裂帶南部及中部油氣運移方向為自南東向北西，油氣來源于沙灣凹陷，紅車斷裂帶北部原油密度由東向西變大，礦化度變小，流體勢減小，難以形成規(guī)模油藏，因此，紅車斷裂帶北部勘探潛力較差，而中部石炭系斷塊圈閉是有利的勘探目標。

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