川西坳陷南北向構(gòu)造帶須家河組斷層封閉性分析

蘇華成，賈霍甫，曹波，歐奎，李剛

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川西坳陷南北向構(gòu)造帶須家河組斷層封閉性分析

蘇華成，賈霍甫，曹波，歐奎，李剛

（中石化西南油氣分公司，成都 610081）

川西坳陷南北向構(gòu)造帶經(jīng)歷了多次構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，斷裂極其發(fā)育，其圈閉的形成與斷裂作用密切相關(guān)，對(duì)斷層演化特征及其封閉性綜合研究已成為該區(qū)油氣勘探的重要因素。該區(qū)主要發(fā)育SN向和NNE向兩組斷裂，NNE向斷裂切割SN向斷裂，表明其形成晚于SN向斷裂。通過(guò)應(yīng)用斷面正應(yīng)力、地層砂泥比及Allen剖面分析等方法，對(duì)區(qū)內(nèi)主干斷裂進(jìn)行封閉性分析，建立了該區(qū)斷裂封閉性標(biāo)準(zhǔn)。研究表明，南北向構(gòu)造帶斷裂整體封閉性較好，在平面上北部知新場(chǎng)、石泉場(chǎng)構(gòu)造好于南部龍寶梁構(gòu)造，在縱向上須二、須三段封閉性好于須四、須五段，與該區(qū)鉆井揭示吻合。

構(gòu)造帶；斷層封閉性；Allen剖面；川西坳陷

知新場(chǎng)-龍寶梁南北向構(gòu)造帶區(qū)域上處在川西坳陷中段東部斜坡與川中隆起的過(guò)渡帶上，北與合興場(chǎng)構(gòu)造相連，并與孝-新-合東西向構(gòu)造帶相交，南與蘇碼頭-鹽井溝-熊坡構(gòu)造相接，東與川中隆起相鄰，西面是成都向斜的東面斜坡帶。據(jù)須家河組構(gòu)造特征分為知新場(chǎng)、石泉場(chǎng)和龍寶梁三個(gè)局部構(gòu)造，區(qū)內(nèi)斷層十分發(fā)育，主要有南北向和北東向兩組斷裂（圖1）。受斷裂和構(gòu)造認(rèn)識(shí)影響，研究區(qū)勘探一直停滯不前，因此，分析該區(qū)斷層發(fā)育特征及封閉性有助于探討該區(qū)的勘探前景。

斷裂在石油運(yùn)移和聚集中的作用一直是石油地質(zhì)學(xué)的重要研究課題之一。由斷層封堵機(jī)理可知，斷層的封閉本質(zhì)因素是取決于斷層帶中物性的毛管壓力，當(dāng)斷層帶中的毛管壓力大于油氣上浮毛管壓力時(shí)則其為封閉的[1]。但在實(shí)際中地層的毛管壓力只能從井中測(cè)試獲得，而斷層中巖石毛管壓力無(wú)從獲得，沿著斷層面分析更無(wú)法進(jìn)行。斷層的封堵性受構(gòu)造的形成演化、斷層兩側(cè)巖性并置等因素的影響[2]，因此分析斷層的封堵性需要綜合地質(zhì)沉積、斷層發(fā)育演化、鉆測(cè)井測(cè)試等資料，加上Allen剖面圖制作、斷層兩側(cè)巖性對(duì)接、地層砂泥比等可以基本判斷斷層的封堵性。筆者本次利用斷面正應(yīng)力、地層砂泥比和Allen剖面圖綜合分析該區(qū)主要斷裂封閉性，為該區(qū)天然氣勘探提供依據(jù)。

圖1 川西坳陷南北向構(gòu)造帶構(gòu)造分區(qū)圖

1 斷層發(fā)育特征

知新場(chǎng)－龍寶梁南北向構(gòu)造帶主要經(jīng)歷了印支、燕山、喜馬拉雅山三大運(yùn)動(dòng)，由于對(duì)該區(qū)作用的強(qiáng)度和方向不同，形成了一系列不同方向和規(guī)模的逆斷層。根據(jù)對(duì)南北向陸相地層區(qū)域應(yīng)力場(chǎng)變化和斷裂發(fā)育期次，南北向構(gòu)造帶陸相構(gòu)造主要是在印支晚期形成雛形，定型于四川期，后期喜馬拉雅運(yùn)動(dòng)對(duì)該構(gòu)造帶有著強(qiáng)烈的改造，造成該區(qū)斷裂復(fù)雜，從縱向上具有越往深部斷裂越發(fā)育和復(fù)雜的特征（圖2）；在平面上，南部較北部更為發(fā)育。從斷裂走向上看，總體為NNE-NE向和SN向兩組，其中NNE-NE向的代表性斷裂為區(qū)域性FI、FII號(hào)斷裂，SN向代表性斷裂如FIII、F12號(hào)斷裂等，在剖面上可明顯看出NNE向斷裂切割SN斷裂。

川西坳陷南北向構(gòu)造帶斷層斷面正應(yīng)力計(jì)算結(jié)果表

斷層測(cè)線號(hào)地層斷面正應(yīng)力（Mpa）斷層名測(cè)線號(hào)地層斷面正應(yīng)力（Mpa） F1long88-44T3x255.79FIIlong88-40T3x248.09 T3x346.18T3x340.70 T3x440.80long-90-20T3x415.43 T3x529.87T3x512.32 long88-30T3x244.55F3long87-60T3x250.05 T3x343.67T3x343.04 T3x437.34T3x439.68 T3x521.74T3x529.44 long90-20T3x243.20quan89-16T3x252.33 T3x335.65T3x344.80 T3x429.90T3x436.10 T3x59.74FIVlong88-56T3x239.28 F12quan90-34T3x233.33T3x337.29 T3x337.24T3x430.63 T3x435.89T3x529.67 T3x526.86long88-44T3x246.06 long87-36T3x254.30T3x346.33 T3x347.13T3x445.15 T3x440.57T3x532.87 T3x529.40

2 斷層封閉性分析

斷層的封閉性一般有兩個(gè)，縱向封堵性和側(cè)向封堵性。縱向封堵性在某種程度上受到斷面正應(yīng)力控制，一般來(lái)說(shuō)，斷層承受張應(yīng)力則呈開(kāi)啟狀態(tài)，斷層為油氣運(yùn)移的通道；斷層承受壓應(yīng)力則呈封閉狀態(tài)[3]。

2.1 正應(yīng)力分析

根據(jù)斷面正應(yīng)力計(jì)算模型[4]，本次對(duì)南北向構(gòu)造帶須家河組不同層位5條主干斷裂進(jìn)行了斷面正應(yīng)力計(jì)算（表）。據(jù)匡建超等[5]（2008）對(duì)川西坳陷上三疊統(tǒng)致密砂巖和泥頁(yè)巖抗壓實(shí)驗(yàn)測(cè)定，致密砂巖的變形強(qiáng)度在10～40Mpa之間，平均為25Mpa；泥頁(yè)巖變形強(qiáng)度在5～10Mpa之間，平均為7.5Mpa，這為準(zhǔn)確判斷斷層封堵提供了依據(jù)。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果和計(jì)算結(jié)果，結(jié)合本區(qū)實(shí)際地質(zhì)條件，認(rèn)為本區(qū)斷層正應(yīng)力小于25MPa，封閉性差；25～40MPa，封閉性一般，大于40MPa，封閉性好。

根據(jù)計(jì)算結(jié)果，須二、須三段斷層封堵性整體較好，北部斷裂封堵性好于南部，斷面正應(yīng)力在25～40Mpa，有利于油氣聚集； 須四段北部斷裂斷面應(yīng)力在25～40MPa之間，斷裂封堵性較好，有利于油氣成藏，南部斷裂和須五斷裂斷面應(yīng)力幾乎都小于25MPa，封閉性較差，是油氣的運(yùn)移通道。

2.2 地層砂泥比

側(cè)向封堵性與地層的砂泥比有一定的關(guān)系，當(dāng)?shù)貙拥纳澳啾忍髸r(shí)一般都無(wú)法封閉。勘探實(shí)踐表明，斷層的側(cè)向封堵性與地層的砂泥比有著一定的關(guān)系，當(dāng)?shù)貙由澳啾容^高時(shí)，斷層錯(cuò)開(kāi)地層后兩盤(pán)的砂泥對(duì)置的可能性就很小，斷裂充填物多為砂，其封閉能力必然較低。據(jù)呂延防等[6]（1994）對(duì)遼河油田斷層封閉性研究表明封閉天然氣斷層斷移地層砂泥比一般小于0.6。結(jié)合川西坳陷致密碎屑巖非均質(zhì)性較強(qiáng)，其本身具有一定封堵能力特征，因此認(rèn)為研究區(qū)斷層斷開(kāi)地層砂泥比小于0.7則封堵能力好，0.7~1之間封堵能力一般，大于1則沒(méi)有封閉能力。

圖2 南北向構(gòu)造帶斷裂剖面圖

對(duì)區(qū)內(nèi)鉆井鉆遇地層厚度砂泥統(tǒng)計(jì)，結(jié)合地震屬性和沉積相特征分析本區(qū)地層砂泥比，研究表明：知新場(chǎng)－石泉場(chǎng)構(gòu)造須三地層砂泥比普遍低于0.6，具有較好的封堵性；南部龍寶梁須三地層砂泥比大于1，側(cè)向封堵能力較差；須四地層砂泥比普遍大于1，側(cè)向封堵性差，但在構(gòu)造高部位仍有聚氣可能，須五地層砂泥比在0.6～1之間，側(cè)向封閉性一般。

圖3 川西坳陷南北向構(gòu)造帶F3斷裂Allen剖面圖

圖4 川西坳陷南北向構(gòu)造帶F12斷裂Allen剖面圖

圖5 川西坳陷南北向構(gòu)造帶FI斷裂Allen剖面圖

2.3 Allen 剖面分析

Allen剖面分析法即斷面剖面分析法[7]，就是沿著斷層走向?qū)鄬由舷卤P(pán)的構(gòu)造形態(tài)進(jìn)行恢復(fù)，然后根據(jù)鉆井資料對(duì)斷層上、下盤(pán)所要研究層段的巖性進(jìn)行對(duì)比，明確斷層面兩側(cè)巖性接觸關(guān)系；并且判斷出儲(chǔ)層、蓋層，對(duì)斷層縱向封堵性進(jìn)行綜合分析。由于本區(qū)內(nèi)鉆井控制較少，在研究中做以下假定：

1）由于須五、須三段為泥頁(yè)巖為主的夾砂巖的地層，為做圖方便，根據(jù)區(qū)內(nèi)已有鉆井須五、須三段砂巖發(fā)育層位統(tǒng)計(jì)，取砂巖發(fā)育在須五中段、須三下段，不影響對(duì)須四、須二段封蓋能力。

2）須四、須二段為厚層砂巖夾泥巖地層，按照鉆井油氣顯示情況將其皆分為上下兩套砂體及中間泥巖腰帶子三個(gè)亞段。

3）根據(jù)巖性特征，將須五作為須四的蓋層、須三作為須二的蓋層；須四、須二段為儲(chǔ)層，圖中坐標(biāo)為須家河組各反射層頂面斷層剖面海拔深度。

F3斷層，知新場(chǎng)構(gòu)造東翼斷裂，知新場(chǎng)須家河組圈閉存在與否的關(guān)鍵。如圖3所示，縱向上儲(chǔ)層都未接觸，縱向封堵性好。須二、須四段上下亞段儲(chǔ)層，斷層上下盤(pán)砂體對(duì)接，側(cè)向封閉性較差。在川泉173以南知新場(chǎng)構(gòu)造高部位斷層上盤(pán)具有較好封堵性，有利于油氣聚集。須三、須五段斷層上下盤(pán)砂體未對(duì)接，具有良好的側(cè)向封閉能力。

F12斷裂，石泉場(chǎng)構(gòu)造西翼斷裂，F(xiàn)I斷裂，即龍泉山斷裂，石泉場(chǎng)構(gòu)造東翼斷裂，石泉場(chǎng)構(gòu)造須家河組圈閉的邊界斷裂。F12斷裂須三、須五斷層上盤(pán)儲(chǔ)層未于其他砂體接觸，縱向和垂向封堵性都較好。須四、須二上下亞段儲(chǔ)層段斷層上下盤(pán)砂體對(duì)接，側(cè)向封閉性差，但在石泉場(chǎng)構(gòu)造高部位斷層上盤(pán)具有聚氣的可能（圖4）。FI斷裂與F12斷裂略有不同，須三斷層下盤(pán)砂體與須二上亞段砂體接觸，封閉性較差。總體上看，石泉場(chǎng)構(gòu)造F12、FI斷裂須二、須四儲(chǔ)層段斷層上盤(pán)構(gòu)造高部位封閉性較好，其次為須五和須三儲(chǔ)層段斷層。

此外，從鉆井測(cè)試壓力及地層壓力預(yù)測(cè)來(lái)看，本區(qū)地層壓力系數(shù)在1.6左右，縱向上地層壓力向下是增加的，在須三、須二段地層中為超壓地層，說(shuō)明其斷層封堵性較好，須二段斷層是封堵的；須四、須五接近正常地層壓力，說(shuō)明須四、須五段斷層封堵性較差。

3 結(jié)論

結(jié)合斷面正應(yīng)力、地層砂泥比及Allen剖面分析結(jié)果，發(fā)現(xiàn)知新場(chǎng)－石泉場(chǎng)構(gòu)造須家河組具有較好的勘探潛力，知新場(chǎng)構(gòu)造好于石泉場(chǎng)構(gòu)造。知新場(chǎng)－石泉場(chǎng)須二、須三儲(chǔ)層段斷層斷面正應(yīng)力一般大于25Mpa，地層砂泥比小于0.6，斷層上盤(pán)儲(chǔ)層一般未于其他砂體接觸，具有較好的封堵性。須四段儲(chǔ)層段斷層上下盤(pán)砂體對(duì)接，側(cè)向封堵性較差，但在上盤(pán)構(gòu)造高部位封閉性較好，須五段儲(chǔ)層段斷層縱向封堵性差，地層壓力系數(shù)低，表明其封堵性較差。龍寶梁構(gòu)造整體斷層封堵性較差，勘探潛力較小。

[1] 周波，蔡忠賢，王長(zhǎng)江. 勝利油田孤東新灘西地區(qū)斷裂封堵性分析[J]．特種油氣藏，2004，11（5）：31-34．

[2] 張永華，賈曙光，楊春峰，等. 斷層封堵性應(yīng)用研究[J]．石油物探，2001，40（4）：83-88．

[3] 呂延防，付廣，等. 斷層封閉性研究[M]．石油工業(yè)出版社，2002．

[4] 王平. 試論斷層面正應(yīng)力的變化及其影響因素[J]．江蘇油氣，1991，2（4）：8-12．

[5] 匡建超，曾劍毅，儲(chǔ)昭奎，等. 川西龍門(mén)山前緣主要斷層封堵性評(píng)價(jià)[J]．天然氣工業(yè)，2008，28（11）．

[6] 呂延防，李國(guó)會(huì)，王躍文，等. 斷層封閉性定量研究方法[J]．石油學(xué)報(bào)，1996，17：39-43．

[7] Allan U S．Model for hydrocarbon migration and entrapment with in faulted structures[J]，AAPG Bulletin，1989，73：803-81l.

On Fault Sealing Property of the Xujiahe Formation in the Longitudinal Tectonic Zone, West Sichuan Depression

SU Hua-cheng JIA Huo-fu CAO Bo OU Kui LI Gang

(Research Institute of Exploration and Exploitation of Southwest Branch Company, SINOPEC Group, Chengdu 610081)

Faulting was well developed in the longitudinal tectonic zone, west Sichuan depression due to multistage tectonic movement. The traps are in close relation with the faulting. So, comprehensive research into fault evolutionary and fault sealing property are the important factors in oil and gas exploration in this area. The early longitudinal and late NNE-trending faults were developed in this area. The study of fault sealing property indicates that fault sealing property of the Xujiahe Formation in the longitudinal tectonic zone is better. The fault sealing property in Zhixinchang and Shiquanchang in north is better than that in Longbaoliang in south. The fault sealing property of the 2nd and 3rd Members of the Xujiahe Formation is better than that of the 4th and 5th Members of the Xujiahe Formation.

tectonic zone; fault sealing property; Allen section; west Sichuan depression

2018-03-15

蘇華成（1965-），男，四川仁壽人，工程師，從事區(qū)塊評(píng)價(jià)方面研究工作

P548

A

1006-0995（2018）02-0208-04

10.3969/j.issn.1006-0995.2018.02.006