松遼盆地A區(qū)塊斷層封閉性研究

潘毓兵

（大慶油田有限責(zé)任公司第十采油廠，黑龍江大慶166405）

A區(qū)塊位于松遼盆地長(zhǎng)春嶺背斜帶上，通過(guò)鉆探發(fā)現(xiàn)斷層相鄰兩側(cè)油水分布差異大，一側(cè)為純油區(qū)，而另一側(cè)為水區(qū)，斷層封閉性對(duì)油水分布起著至關(guān)重要的作用。斷層封閉性研究是油氣成藏研究中的重點(diǎn)，也是斷塊含油性評(píng)價(jià)的一項(xiàng)重要內(nèi)容。斷層封閉性是指斷層上下盤(pán)巖石或斷裂帶與上下盤(pán)巖石由于巖性、物性等差異導(dǎo)致排替壓力的差異，從而阻止流體繼續(xù)通過(guò)斷裂帶或?qū)?yīng)上下盤(pán)的性質(zhì)。斷層兩盤(pán)既可呈“面”的接觸，也可呈“帶”接觸。總之，斷層的封閉性主要取決于斷裂帶本身的巖性及斷層兩側(cè)對(duì)接的巖性。

1 斷層封閉性類(lèi)型

在空間上，斷層的封閉性主要取決于2個(gè)方面：一是斷層的側(cè)向封閉性，即斷層面在側(cè)向上阻止流體穿越斷層運(yùn)移的能力；二是斷層的垂向封閉性，即斷裂帶物質(zhì)阻止流體沿?cái)嗔褞Эv向運(yùn)移的能力。

根據(jù)斷層垂向或側(cè)向的封閉程度，將斷層分為側(cè)（垂）向完全封閉、側(cè)（垂）向部分開(kāi)啟、側(cè)（垂）向部分封閉和側(cè)（垂）向完全開(kāi)啟4個(gè)亞類(lèi)；其封閉程度分別為：100%、100%～50%、50%～0%和0%。對(duì)斷層的封閉程度作如下定義：對(duì)斷層的側(cè)向封閉性而言，斷層的封閉程度系指研究層段內(nèi)目的盤(pán)儲(chǔ)層被對(duì)置盤(pán)非滲透層或斷層泥封堵的百分?jǐn)?shù)；如果斷層兩盤(pán)為滲透層相對(duì)置，斷層的封閉程度系指對(duì)盤(pán)儲(chǔ)層所能封閉的油氣柱高度與圈閉高度的比值。對(duì)斷層的垂向封閉性而言，斷層的封閉程度系指斷層所能封閉的油氣柱高度與圈閉高度的比值。

2 斷層封閉性影響因素

影響斷層封閉性的因素很多，但是歸結(jié)起來(lái)主要有3個(gè)，即斷距、斷裂充填物性質(zhì)和斷面的緊閉程度。

（1）斷距。斷層形成以后，由于地層被錯(cuò)斷，造成斷層兩盤(pán)的非同期沉積地層相對(duì)接。如果斷距的大小恰好使斷層兩盤(pán)砂泥巖地層相對(duì)置，進(jìn)入到目的盤(pán)儲(chǔ)層中的油氣再欲向上傾方向運(yùn)移時(shí)被上盤(pán)泥巖層所遮擋，此段內(nèi)斷層形成了良好的側(cè)向封閉。當(dāng)斷距增大到兩盤(pán)不同時(shí)代沉積儲(chǔ)層相對(duì)置，由于目的盤(pán)儲(chǔ)層上傾方向無(wú)高排替壓力地層遮擋而形成側(cè)向開(kāi)啟。

（2）斷裂充填物的性質(zhì)。斷裂充填是一種普遍的地質(zhì)現(xiàn)象。如果斷裂充填物以泥巖為主，由于其很高的排替壓力使其具有很好的側(cè)向封閉性，并且也有很好的垂向封閉性。由此可形成斷層的垂向與側(cè)向雙重封閉性。但如果斷裂充填物以砂質(zhì)為主，且其排替壓力不比目的盤(pán)儲(chǔ)層排替壓力高，則該充填物不具備側(cè)向封閉性，同時(shí)也不具備垂向封閉性。如果斷裂充填物以砂質(zhì)為主，但后期由于地層水的礦化作用，使得原生孔隙被次生礦物所充填，或者由于石油沿其運(yùn)移的過(guò)程中的降解作用，也會(huì)形成斷裂充填的封閉。如果充填物具封閉性，與目的盤(pán)砂層對(duì)置的斷層另一盤(pán)為泥巖層，泥巖層可增強(qiáng)斷裂充填的封閉能力，減少油氣側(cè)向穿斷層運(yùn)移的風(fēng)險(xiǎn)。

（3）斷面的緊閉程度。只有當(dāng)斷面裂縫緊閉時(shí)，斷層才具備垂向封閉能力。斷面的緊閉程度可用斷面所受正壓力的大小來(lái)衡量，其計(jì)算公式為：

式中：P——斷面所承受的正壓力，MPa；

H——斷面埋深，m；

ρr——上覆地層的平均密度，g/cm3；

ρw——地層水密度，g/cm3；

g——重力加速度，m/s2

σ——水平地應(yīng)力，MPa；

θ——斷面傾角，（°）；

β——地應(yīng)力與斷層走向之間的夾角，（°）。

當(dāng)斷面所承受正壓力大于被錯(cuò)斷泥巖的變形強(qiáng)度時(shí)，因泥巖的變形而導(dǎo)致斷層裂縫的愈合，由此便可造成斷層的垂向封閉，否則斷層開(kāi)啟。

3 斷層封閉性評(píng)價(jià)

針對(duì)研究區(qū)的地質(zhì)特點(diǎn)：在反轉(zhuǎn)期受西北向的擠壓應(yīng)力，與大多數(shù)斷層的走向夾角較大，而且擠壓應(yīng)力較大（形成長(zhǎng)春嶺背斜帶）。因此，在斷層封閉性研究方面選取斷距、斷裂充填物性質(zhì)（主要是泥含量，不考慮膠結(jié)作用）進(jìn)行分析。

目前,對(duì)于預(yù)測(cè)泥巖涂抹封閉能力的算法,國(guó)內(nèi)外許多學(xué)者做了大量的工作。諸多研究表明,在靜水壓力條件下,控制斷層封閉性的主要參數(shù)很可能是斷裂帶中的粘土含量。因此,估算斷裂帶中的粘土含量就可以用來(lái)預(yù)測(cè)可能的油氣排驅(qū)壓力。在斷層發(fā)育過(guò)程中,考察可能被拖曳進(jìn)斷裂帶的粘土物質(zhì)的含量,就可以導(dǎo)出相關(guān)的預(yù)測(cè)斷裂帶巖石類(lèi)型的公式。基于此,Bouvier（1989）提出了用“粘土涂抹勢(shì)CSP（Clay Smear Potential）”判別斷層的相對(duì)封閉程度。CSP表示沿?cái)嗝婺滁c(diǎn)某泥頁(yè)巖層被涂抹的相對(duì)量值,其值隨泥頁(yè)巖厚度的增加呈正相關(guān)關(guān)系,隨涂抹距離的增大呈負(fù)相關(guān)關(guān)系；Lindsay等（1993）提出了“泥巖涂抹因子SSF（Shale Smear Factor）”,SSF=斷距/頁(yè)巖層厚度,即斷層的斷距越小,斷開(kāi)頁(yè)巖的厚度越大,頁(yè)巖涂抹層在空間上的連續(xù)性越好,斷層的封閉性越好。一般來(lái)說(shuō),CSP適用于斷面剪切型的涂抹,而SSF主要適用于壓入型的涂抹,但它們均不適合非均質(zhì)的厚層碎屑巖層序。為此,Yielding等（1997）提出了斷層泥比率SGR（ShaleGouge Ratio）及其計(jì)算公式:

SGR表示通過(guò)各種機(jī)理擠入斷裂帶的泥頁(yè)巖的比例。圍巖中泥頁(yè)巖含量越高,斷裂帶中泥頁(yè)巖、斷層巖泥化涂抹的可能性就越大,其孔滲性就越差,毛細(xì)管排替壓力就越高,形成封閉的可能性就越大；反之越小。無(wú)疑SGR是對(duì)復(fù)雜的斷裂帶活動(dòng)過(guò)程的過(guò)分簡(jiǎn)化,但是它卻能夠簡(jiǎn)單而高質(zhì)量地反映斷面上涂抹層的非均質(zhì)性。而其所需的參數(shù),斷移地層厚度、斷移地層粘土含量和垂直斷距,都與斷層封閉性機(jī)理和地下可測(cè)定的性質(zhì)相聯(lián)系,且都是常規(guī)的、容易得到的數(shù)據(jù)。所以用SGR預(yù)測(cè)非均質(zhì)的厚層碎屑巖層序的斷層的封閉性是有很大的推廣價(jià)值的,比起CSP等其他類(lèi)似公式,SGR更有效和實(shí)用，優(yōu)點(diǎn)突出，可操作性強(qiáng)（表1）。

表1 各種評(píng)價(jià)方法的對(duì)比表

泥質(zhì)含量曲線是計(jì)算SGR的重要資料，在研究區(qū)內(nèi)選擇GR曲線建立泥質(zhì)含量曲線模型：

式中：GRshl——標(biāo)準(zhǔn)泥巖段伽馬值，按每口井實(shí)際資料選取；

GRcln——砂巖段伽馬值，按每口井實(shí)際資料選取；

GR——伽馬測(cè)井曲線值。

4 實(shí)例分析

在本次的研究中，主要分析了雙30井區(qū)F55號(hào)斷層的封閉性（圖1）。從錄井取芯資料看，F(xiàn)55號(hào)斷層上盤(pán)為油區(qū)、下盤(pán)為水區(qū)，斷塊北端含油性變差；從雙30-雙60-60井過(guò)井三維地震剖面上看，F(xiàn)55號(hào)斷層上盤(pán)扶一組地層除北段外都與下盤(pán)青山口組泥巖對(duì)接，上盤(pán)扶二組僅有部分地層與青山口組泥巖對(duì)接；通過(guò)計(jì)算F55斷層兩側(cè)雙60-60和雙30井的SGR值,可以得出扶一組斷裂帶內(nèi)的泥含量最多，側(cè)向封閉性最好，F(xiàn)55號(hào)斷層南部的封閉性好于北部，上部的封閉性好于下部。雙30井試油結(jié)果是日產(chǎn)油33t，而和其相鄰的雙60-60試油結(jié)果是日產(chǎn)水51.2m3，雙30區(qū)塊油層主要分布于扶一組和扶二組上部，證實(shí)斷層封閉性對(duì)油氣分布影響。

圖1 F55號(hào)斷層平面圖

5 結(jié)論

（1）斷距越大，下盤(pán)與青山口組泥巖對(duì)接層段越長(zhǎng)，斷層的封閉性越好；

（2）同一條斷層在不同位置、不同深度封閉性均有差異，斷層上部封閉性要好于下部；

（3）在未與青山口組地層對(duì)接的層段，斷層封閉性主要受地層泥巖含量影響，泥巖含量越大封閉性越好。

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