擺宴井油區斷層封閉性評價

王 賽, 王平平,李 超,丁 強,汪 洋

(1.西北大學國家大陸動力學重點實驗室/西北大學地質學系,陜西西安 710069；2.中國石油長慶油田分公司第六采油廠 ；3.中國石油長慶油田分公司勘探開發研究院)

擺宴井油區斷層封閉性評價

王 賽1, 王平平2,李 超3,丁 強3,汪 洋2

(1.西北大學國家大陸動力學重點實驗室/西北大學地質學系,陜西西安 710069；2.中國石油長慶油田分公司第六采油廠 ；3.中國石油長慶油田分公司勘探開發研究院)

以鄂爾多斯盆地擺宴井油田斷層為例，采取地層靜封閉壓力法和斷層總泥含量法對各主要斷層的垂向及側向封閉性進行評價，結果表明，擺宴井油田延長組各斷層呈非均質封閉，同一時期，斷層的封閉性受斷層走向影響最為明顯，近南北向斷層封閉性優于近東西向斷層；不同時期，斷層在長71小層側向封閉性整體相對較差，斷層在長72小層封閉性良好，斷層在長7下段即長73小層封閉性呈非均質特征。擺宴井油田延長組地層B10斷塊斷層封閉性較好，對油氣成藏有重要的控制作用；B9斷塊斷層封閉性較差，不利于控制油氣成藏。

鄂爾多斯盆地；擺宴井油田；斷層封閉性；靜封閉壓力；總泥質含量

1 區域地質背景

擺宴井地區位于寧夏鹽池縣，地質上位于鄂爾多斯盆地天環坳陷西緣逆沖帶的過渡區域、馬家灘構造帶的南延部分。擺宴井油田是一個大型逆斷層之下的潛伏構造，由次一級斷層復雜化的三個背斜組成，由北向南依次為B10、B9、B1背斜式斷塊。這三個背斜式斷塊又分別被近于南北向的逆斷層、東西向的平移斷層及斷塊內的多條斷層所分割，從而構成擺宴井油田的基本構造單元(圖1)。擺宴井油田形成以逆斷層為主的斷裂帶-儲層輸導體系，其中，斷層的封閉作用起到了決定性作用[2-3]。

圖1 擺宴井油田區域構造

2 斷層封閉性評價方法

1966年，Simith A D.闡述了斷層封閉與不封閉的概念，建立起了斷層封閉性判別理論，其基本含義是：滲透性與非滲透性地層對置時斷層封閉，否則斷層開啟[3]。目前隨著斷層封閉性研究的不斷深入，斷層封閉性的研究方法概括起來主要有定性和定量兩類方法，在不同的地區應用時，需要根據其斷層的性質、封閉機理及主控因素，采用合適的辦法進行評價[4]。

擺宴地區的斷層南北向以逆斷層為主，在延伸過程中為正斷層截斷，其封閉性主要受斷層性質和斷層活動強度的控制，同時在宏觀方面也受到區域地質應力的影響[5～6]。因而，對擺宴井地區斷層封閉性的研究應建立在對區域地質應力性質了解的基礎上，對斷層垂向和水平方向的封閉性進行評價判斷。

2.1 用地層靜封閉壓力評價斷層垂向封閉性

根據擺宴井地區斷層產狀和力學性質的特征，采用斷層面“靜封閉壓力法”對斷層垂向封閉性進行評價。斷層的垂向封閉性是斷層面所受靜封閉壓力控制的的函數，若斷層面所受靜封閉壓力增大，則斷層的封閉性增強，對油氣起到遮擋作用，越有利于油氣的聚集保存；相反，則斷層面的封閉性減弱，斷層有利于油氣的運移，輸導性強[7-8]。

斷層面靜封閉壓力公式為[9]：

式中：P為作用于斷面上的靜封閉壓力，MPa；μ為巖石泊松比；H為埋藏深度，km；ρs、ρw分別為上覆地層巖石和地層水的密度，kg/m3;σ為構造應力場的主應力，MPa；β為構造應力場的最大主應力與斷層走向的夾角;θ為斷層傾角。

經計算得出擺宴井油田各斷層靜封閉壓力值，如表1所示。

表1 擺宴井油田各斷層靜封閉壓力值與各井所受構造應力的水平分力

由于地層受構造主應力的影響，所以斷裂帶的開啟與否取決于靜封閉壓力與構造主應力水平分力的差值，若二者的差為正值，則斷層處于封閉狀態；反之，則基本處于開啟狀態[4]。利用斷層靜封閉壓力和主構造應力水平分力的差值，對擺宴井油田各小層不同走向斷層的垂向封閉性進行宏觀分析，初步結果如表2所示。

從計算結果可以看出，在各分水口設置可調式減壓閥后，當發生關閥水錘時，控制了各分水口處的壓力，并降低了主管道的水錘壓力，使壓力均控制在主干管、支管的承壓等級內。從圖9、圖10可以看出，4#、5#分水口處的壓力均明顯降低，且壓力較為穩定。對比設計流量和最小流量工況分析，發現小流量工況關閥時產生的水錘壓力比設計流量工況關閥時產生的水錘壓力要大，這一點與實際情況也是相符的。

分析結果表明，斷層的封閉性在時間上具有分期性，空間上具有分段性。具體表現如下：

(1)同一時期，斷層的封閉性受斷層走向影響明顯。可以發現，不同走向斷層的封閉性明顯不一致，其中近南北向的斷層封閉性優于近東西向的斷層。B9，B10西斷層在B9斷塊和B10斷塊兩部分受斷層走向控制較明顯，兩部分靜封閉壓力有明顯差距，對斷裂帶的控制作用也有明顯的差距；

表2 擺宴井油田斷層垂向封閉結果

(2)不同時期，同一走向斷層的封閉性變化較大，斷層封閉性與斷層性質密切相關。在東-西向區域應力場作用下，擺宴井油田東西向表現為張扭性斷層，其斷層的輸導性好，但也有某些斷層或某些段由于斷層活動強弱不同造成的泥巖對接關系差而發生封閉作用；近南東向及南南東向斷層表現為壓扭性斷層，斷層的封閉性好。

2.2 用斷裂帶總泥質含量評價斷層側向封閉性

擺宴井地區勘探開發程度較低，難以使用常用的泥巖涂抹因子(shale smear factor，簡稱SSF)判別法和斷層泥比率(shale gouge ratio，簡稱SGR)判別法[11-14]。針對此難點，筆者提出一種較為簡便的判別方法，即使用斷層所含總泥質含量(即小層中泥巖與砂巖中的泥質含量的總和)來判定封閉情況，其封閉能力為兩側端盤泥質含量的乘積，其原理是：總泥質含量越大，反映泥質在空間上的連續性越好，從而斷層封堵性越好，輸導能力越差；反之，總泥質含量越少，斷層封堵性越差，疏導能力越好。由于斷層的封閉性在空間上具有分段性，時間上具有分期性，因此，對斷層橫向和縱向的不同部位分別計算了總泥質含量(圖2)。可以看出，長71層泥質含量相對較少，其側向封堵能力相對較弱；長72、長73小層總泥質含量相對較多，側向封堵能力相對較強。

圖2 長71層、長72層、長73層斷層總泥質含量分布情況

從時間上，同一條斷層自下而上，總泥質含量減少，反映了垂向封閉性能逐漸變差，在擺宴井油田這種復雜構造環境下，其潛在的封閉能力減小，對油田開發起到了消極的作用。

從空間上，對單一斷塊封閉性進行分析(表3)。長71小層B10斷塊側向封堵能力相對最好(為49%～81%)；B9斷塊中部封堵能力最弱，基本為良好的運移通道，其封堵能力為16%～64%。長72小層中B10斷塊處于分流河道間灣，基本為泥質或粉砂級組分沉積，側向封堵能力最強，為81%～100%；B9斷塊部分處于河道間灣沉積微相，其封堵能力較強，為36%～100%不等。長73小層B10斷塊側向封堵能力相對最好，封堵能力為72%～100%，B9斷塊封閉性差，為良好的運移通道和儲集體，封堵能力為36%～49%。

表3 擺宴井油田斷塊側向封閉能力評價 %

斷層在長71小層側向封閉性整體相對較差，利于油氣沿物源方向自北西向南東方向運移；斷層在長72小層封閉性良好，對油氣的聚集成藏起到了良好的控制作用；斷層在長7下段即長73小層封閉性呈非均質特征，B10斷塊封閉性良好，對油氣的聚集成藏起到了良好的控制作用；B9斷塊封閉性差，油氣沿物源向南東方向運移，對油氣成藏不利。

3 斷層封閉性評價的成果

綜合以上兩種方法，可以基本證明，在主成藏期(延長組沉積期)，擺宴井油田大部分斷層封閉性較好，對油氣成藏有重要的控制作用；B9斷塊斷層封閉性較差，不利于控制油氣成藏；B10斷塊封閉性較好，有利于控制油氣成藏；B1斷塊由于全部為推測斷層，且實際生產情況差，所以不做評價。

B10斷塊中，B19南斷層封閉性較差，可能代表了開放環境，不利于油氣保存；B10西斷層封閉性好，有利于油氣成藏；B10東斷層，B12-3西斷層封閉性一般，可能代表了概率性封閉環境。B9斷塊中B9西斷層、B39-16北斷層、B9南斷層、B41-14南斷層封閉性較差，可能代表了開放環境，不利于油氣保存；B13西斷層封閉性好，有利于油氣成藏；B9東斷層封閉性一般，可能代表了概率性封閉環境。

4 結論與認識

(1)擺宴井油田各斷層的封閉性在時間上具有分期性，在空間上具有分段性。同一時期的不同斷層、同一斷層在不同的時期，其封閉性都是有所不同的，而且斷層封閉性受眾多因素影響和控制。

(2)運用斷層靜封閉壓力和泥質含量法評價擺宴井油田斷層的封閉性，收到了很好的效果；B10斷塊的斷層封閉性較好，封堵油氣的可能性較大；而B9斷塊的斷層封閉性較差，這與本區實際的生產情況資料吻合得很好。

(3)斷層封閉評價始終是以油氣運移成藏為核心的，所以單純考慮斷層的封閉性是沒有意義的，必須將其與生烴強度和生油期次結合起來動態地考慮。

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編輯：李金華

1673-8217(2015)02-0042-04

2014-09-09

王賽，1988年生，2012年畢業于西安石油大學地球科學與工程學院資源勘查工程專業，在讀碩士研究生，主要從事石油地質及油氣田開發地質研究。

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