早期勘探區斷層封閉性評價方法分析

莫都

早期勘探區斷層封閉性評價方法分析

莫都

（重慶一三六地質隊 重慶渝北 401147）

本文首先對斷層封閉機理進行分析，對斷層封閉性評價方法進行闡述，然后結合實例對早期勘探區斷層封閉性進行評價。對實踐證明，需對斷層封閉性的形成條件以及明顯的地質現象進行分析，并且站在統計學的角度對斷層封閉性的參數或者是標志進行評價，在對模型進行反復檢驗以及分析之后，獲得對象權值，從而可準確評價斷層的封閉性。

早期勘探區；斷層；封閉性；評價

1 引言

斷層封閉性評價的主要作用體現在鉆前圈閉風險性預測以及油氣運聚過程分析，其是油氣勘探的重要工作環境。垂向封閉性研究可對油氣向圈閉的充注以及再散失的歷史進行分析，側向封閉性研究是對斷層圈閉聚集油氣的能力進行分析。斷層封閉的本質就是斷裂帶和圍巖之間的差異滲透能力。在砂泥巖護層的地層中，泥巖涂抹的發育程度可對差異滲透產生較大影響。

2 斷層封閉機理

斷層封閉性的本質是差異排替壓力封閉，當充填物的排驅壓力或斷層兩側的排驅壓力差達到一定程度時斷層封閉，否則開啟。目前對于斷層封閉性的研究主要集中在碎屑巖區，其側向封閉機理包括：①斷層兩側巖性配置；②泥巖涂抹作用；③顆粒碎裂作用；④成巖膠結作用。垂向封閉機理有兩種：①斷面緊閉封閉機理；②斷裂帶排替壓差封閉機理。在火山巖發育地區，斷裂帶內充填的物質及斷裂帶兩側巖性對置關系都有別于碎屑巖，斷層封閉機理具有重要的研究意義。

3 斷層封閉性評價方法

根據斷層封閉性的封閉機理，本文采用泥巖涂抹法和斷層垂向封閉因子法對研究區斷層的封閉性進行定量評價，具體研究過程可以從以下方面來展開。

3.1 泥巖涂抹系數與斷層封閉性

泥巖層的泥化并進入發育中的斷層帶便形成了泥巖涂抹。當斷層發生位移錯動時，泥巖涂抹在上、下盤削截砂巖層斷面處形成較薄的泥質層，對油氣產生封閉作用。采用“斷層泥比率SGR”對研究區斷層側向封閉性進行定量計算并評價。該方法通過計算泥巖層厚度與垂直斷距的比值（圖1），來評價斷層側向封閉性。

圖1 斷層泥比率算法

當斷層巖性為較均質的砂泥（頁）巖互層時（即泥頁巖厚度可以直接測得，如圖1（a）），被錯移地層內的頁巖或泥巖的百分比便可當作是斷層面上某處的SGR值，其表達式為：

當斷層兩側巖性為多套非均質的厚層碎屑巖組成的儲層時（只能通過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值可用如下表達式：

式中：Vsh表示某套儲層中泥巖所占百分比；ΔZ是對應儲集層的厚度。

SGR值表示在各種地質作用下，斷裂帶內被帶入的物質當中，泥頁巖比例的大小。如果斷裂帶周圍的巖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，此時其孔隙度就會變小，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碎屑巖層序。該方法計算簡單，并考慮了砂泥互層的情況，實用性強，在定量評價斷層封閉性方面扮演著越來越重要的角色。

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理出發，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含量多少這兩個因素的影響，即斷面正壓力和斷裂帶填充物中的泥質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含量Rm的乘積作為衡量斷層垂向封閉能力的標準，并用字母Fvs表示，即：

Fvs值越大表示斷層的封閉性越好。

4 實例探究早期勘探區斷層封閉性評價方法的應用

斷層封閉性問題受多種地質因素的影響和控，為了定量表征地區天79塊、天89塊主要控藏斷層的封閉性。該地區位于凹陷位置，西抬東降，具有典型的斜坡地形，該區經歷了兩期構造運動，斷層強烈活動時期，多期次復雜的構造運動形成了凹陷內部復雜的斷裂系統。在斷層的走滑牽引作用下，該地區形成一系列低級序斷層。根據斷層走向，可大致將研究區斷層分為兩組：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。

評價：

當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層巖石排替壓力之間的相對大小。如果斷層巖排替壓力大于或等于下伏儲層巖石排替壓力，斷層能夠阻止油氣沿斷裂穿過蓋層繼續向上運移，斷層垂向封閉；相反，如果斷層巖排替壓力小于下伏儲層巖石排替壓力，斷層不能阻止油氣沿斷裂的垂向運移，斷層垂向開啟（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，中間沒有遺留空間允許油氣順著斷面發生垂向運移，斷層一般具有垂向封閉性；否則斷層是開啟的，斷裂帶內派生的裂縫或者被泥質物質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力是否達到了使泥巖發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為上覆地層重量對斷層產生的靜巖壓力，MPa；N2為區域主壓應力對斷層產生的壓力，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為區域主壓應力，MPa；β 為斷層主應力與斷層走向之間的夾角（°）。該地區凹陷現今構造格局基本穩定，區域主應力可以忽略，上式可以簡化為：

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（°）。

由研究區地震資料得到斷層埋深和斷層傾角兩個參數，代入公式，就可以得到斷面正壓力數值。斷面正壓力是決定斷層垂向封閉能力的關鍵因素，F2、F3和F4斷層阜四段斷面正應力均大于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價較好，側向基本封閉，垂向封閉性也較好，阜二段側向封閉性較好-中等，垂向封閉性較好-中等，具有較好的分割性，將油氣的運移路徑限制于斷階內。結合對該地區油氣藏在平面上的分布情況研究，認為該地區有利的圈閉應該在次凹內部或附近。

5 結束語

綜上所述，早期勘探區斷層封閉性評價方法的應用對于研究礦藏和礦區分布等有著重要意義。通過總結上述地區斷層封閉性規律，可以判斷研究區油氣成藏模式，為有利區帶預測提供依據，認為該地區次凹內部或附近，是油氣聚集的有利區域。斷層封閉性研究為尋找油氣藏提供了新思路，通過研究封閉性規律，找出封閉性好的圈閉，結合沉積相展布情況優選孔、滲性好的亞相、微相類型，最終優選有利圈閉。

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P618.13

A

1004-7344（2016）33-0206-02

2016-11-12

莫 都（1985-），男，工程師，本科，主要從事地質礦產勘查工作。