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1、断层的封闭性引言 断层封闭理论和机理断层封闭性的分类 断层封闭性的研究方法断层封闭史研究 断层封闭模式,第一节 引言概念断层封闭性是指断层上下盘岩石或断裂带与断层上下盘岩石由于排替压力的差异,而阻止流体继续流动的性质。我们为何研究断层封闭性？研究断裂上下盘、深浅部位断裂的封闭性能的差异及其封闭油气的高度，对油气勘探有实际意义。断裂封闭性研究还可以为油气储量计算提供基础资料。,研究历史及主要进展 D.A.Smith(1966):Fault-seal 断层封闭性,断层与岩层间的排替压力差越大，断层封闭性能越好,Pdf,Pd1,Pd2,A点,Pd2Pd,H,如果封堵层的岩石物性差，孔喉半径小，封堵能
2、力强，排驱压力也必然大，能封闭的烃柱高度也越大。,第二节 断层封闭理论及封闭机理,静水条件下断层所能封闭的最大烃柱高度可用下式表示,式中：Pd为封闭层的排驱压力；w为水的密度；h为烃的密度；g为重力加速度。,排替压力与孔喉半径有关，即,式中：r为烃水界面张力，为润湿角，R为孔喉半径。,一、断层的封闭理论,二、断层封闭机理-泥岩涂抹作用塑性的泥质物或其他非渗透岩层 拖曳 进入断层并涂抹在断层面上,泥岩涂抹,(a)Distribution of footwall lithologies(black=shale,white=sandstone)and proven hydrocarbons in t
3、he footwallsands(green=oil,red=gas).（a）下盘岩性分布（黑色页岩，白色砂岩）和油气显示（绿色油，红色气）,(b)Juxtaposition diagram showing footwall shales in black as in(a)and hanging-wall shales in gray.White areas are sand/sand overlaps.Blue arrows indicate examples of sand/sand contacts where hydrocarbons are trapped at the fault
4、compare with arrowed locations in(a).并列图象：下盘页岩黑色（同图a），上盘页岩灰色，白色是砂岩砂岩对阶层蓝色箭头指示由砂砂对接形成的断层圈闭中的油气（与a图对比）,Mechanism of fault sealing(断层封闭机理)Cataclasis(碎裂作用)Cataclasis,which is the crushing of sand grains to produce a fault gouge of finer grained material,again giving the fault a high capillary entry pres
5、sure.And decreasing the permeability of the fault zone.断层发育期间岩石的挤压和破碎作用，可导致断层带岩石破碎，碎屑颗粒粒径变小，形成的断层泥明显降低了断层带的渗透性。,碎裂作用,Diagenesis(成岩胶结作用),成岩胶结作用使原来渗透的断层选择性胶结，孔隙度部分或全部降低，最终实现封堵。胶结物的多少取决于流体渗进岩石的距离、流体中溶解物的多少和渗透过程中流体压力的大小。,成岩胶结作用,关于封闭机理泥岩涂抹大都发生在压实阶段初期或有异常超压存在的地层中；2.碎裂作用主要发生在脆性地层中,与成岩作用成消长关系；因此,3.碎裂作用和成岩作用
6、的封闭机理主要用于脆性地层的断层中,而泥岩涂抹主要用于塑性状态的地层中。,第三节 断层封闭性的研究方法一、定性半定量方法根据断层力学性质及转化判识封闭性;根据断层走向与水平最大主压应力方向的关系判识封闭性;断面两侧岩性接触关系分析法,即Allan图分析法;根据断层产状与地层产状组合样式或配置关系分析封闭性;据断层活动史与油气运聚史对比分析封闭性;从断层活动强度(生长指数和活动速率、断层变形带宽度等)及断层活动同生与否的角度分析封闭性;对比断层两侧地层压力系统、流体物理化学性质等来分析封闭性;断块圈闭封闭样式分析。,Quality analysis methods of fault sealin
7、g（断层封闭性的定性研究方法）-mechanical property of faults and their sealing capacity1.断层及其封闭性的力学性质,(1)压性或扭性断层 在压性或扭性断层活动的过程中,断层两盘紧密研磨,砂岩颗粒被碾碎为泥质物,增加了断层泥的来源,在地层中泥岩比例不很高的情况下也可能形成泥岩沾污带,当地层中泥岩比例较高时则易形成分布较连续的泥岩沾污带。(2)张性断层张性断层活动时,断裂带附近的砂岩一般破碎成为碎裂岩,断层泥往往只来源于泥岩段,只有在地层中泥岩占较高比例的情况下才会形成泥岩沾污带。扭压性断裂在转弯处对油气聚集有利；发育在帚状构造型式中的局部
8、构造上的逆断层对找油有利，并对油气起封闭作用；局部构造上的放射状断裂，对油气起破坏作用。-孙宝珊（1995）,压性或扭性断层封闭性好张性断层封闭性视具体情况而言,覆盖区断层力学性质的判断（选学）利用录井信息鉴别断层的力学性质 压性断层：钻井录井、泥浆录井信息表明，比同岩性非构造岩钻时慢，位于断裂带的井一般无漏失现象。岩心录井法，是利用在断裂带所取的岩心，直接观察和描述，或用显微镜、扫描电镜等先进手段，进行岩组和应力矿物等微观研究，从而确定断层的力学性质。利用液体性质鉴定断层的力学性质 压性、压扭性断层：断层两盘原油密度、粘度和地层水矿化度变化大，原油产能和含油气贫富差异也很大，两盘无统一的油水
9、关系，从原油性质来看，在封闭性断层两盘原油物性好，在平面上，靠近断层附近原油密度低，产能高，而远离断层原油密度相对升高，则产能相对降低。利用油田开发静态资料鉴定断层力学性质 利用地层压力系数、压力恢复曲线、注水效果和井间干扰等信息,压性断层：具有独立的压力系统，油井油层中部的压力显然不同，两盘地层压力系统分布区间和峰值各不相同（图67）。压力恢复曲线在tK时突然向上翘起，表明封闭性断裂带渗滤阻力突然增大，形成斜率不同的另一直线段（图68）。注水时无水窜现象，仅使本盘产能增加（图69）。,利用地震信息鉴别断层的力学性质 压性和压扭性断层：受挤压研磨强烈，呈舒缓波状，破碎物呈定向排列，易导致地震波
10、传播和屏蔽作用，多构成地震波良好的反射界面，在这种界面上的反射波易形成同向轴，沿这类断裂可形成一组倾角较大、密集、沿断裂面呈断续分布的断面波。张性断层：断裂带物质杂乱，形成的反射界面较差，一般无断面波，有回转波。且浅层断点明显，深层断点模糊消失。利用声波测井信息鉴别断层的力学性质利用声波时差资料研究断层的封闭性主要是根据断裂带充填物的性质和受压实情况：正常压实情况下：岩性致密、孔渗性差的断裂带地层，若声波时差偏低，则断层对油气是封闭的；欠压实情况下：充填物以欠压实泥岩为主的断裂带，声波时差高，断层对油气是封闭的；但断裂带岩石疏松、孔渗性好，也可造成声波时差偏高，这种情况，断层对油气是开启的。,
11、（a)垂向封闭,(b)垂向封闭,(c)垂向不封闭,正常压实情况下,欠压实情况下,欠压实、断裂带疏松,正常压实：断裂带地层声波时差偏低，断层封闭,欠压实：断裂带地层声波时差升高，断层不封闭,欠压实条件下声波时差升高，但断层是封闭的,2.断层走向与水平最大主压应力方向的关系*一个地区由于区域构造活动时间和规模等不同,会形成多组走向不同的断层,其封闭的程度也有所不同,一般地，断层的走向与区域最大主应力垂直的断层,其封闭性最好,与最大主应力平行的断层,封闭性最差。具体地：设断层的走向与最大主压应力间的交角为则：:67.5 90,断层的封闭性最好 45 67.5,封闭性较好 22.5 45,封闭性较差
12、0 22.5,封闭性最差，基本不封闭。,断层走向与水平最大主压应力 方向的关系与断层的封闭性,3.断裂活动期与油气移聚成藏期匹配关系分析法（1）早于成藏期的老断裂 一般情况下已愈合停止活动-封闭；(2）与成藏期同时的断裂（尤其是生长正断层）早期：开启；发育晚期：封闭；（3）在主要成藏期之后产生并继续活动的断裂 开启（4）油田内现今仍然活动的断裂 开启,4.断层与地层间产状配置关系,Sealing capacity:封闭性a-bad,差b-best;最好c-better in downthrowside,best in the tilted fault block;下降盘较好，掀斜断块中最好 d
13、-best in the tilted fault block,bad in the upthrowside;掀斜断块中最好，上升盘差e-better in the upthrowside.上升盘较好,Ed1,Ed2,Ed3,Ed3,Ed2,5.断面两侧岩性接触关系分析法-Allan图分析法（选学）通过横剖面可以检验一个地区的并列图，要评价每个断层圈闭，则需要有大量的横剖面。评价并列圈闭潜能的最好方法就是作出断层面上、下盘的岩性图。,作图方法为了使“艾伦剖面”更有意义，需综合构造图和断层平面图1).据构造图第一步：沿断层走向，读取断层上、下盘相当点的深度；第二步：将这些点以合适比例投在方格纸上
14、；第三步：将上盘（下盘）同岩层的点连接起来第四步：根据钻井数据，投影砂页岩层序,2.根据地震数据三维地震数据和钻井数据 第一步：根据地震同向轴，对目的层进行逐点标定；第二步：利用钻井数据，对目的层内部进行层位追踪加密，应充分考虑分层厚度、地层倾角变化和沉积厚度变化。,6.断层两侧的流体性质与断层的封闭性断层所能封闭的有其高度为：H-断层所能封闭的临界油（气）柱高度；g-重力常数；w、n分别力水和油（气）的密度；P B、P R分别为遮挡体和储层的排替压力。故有：P BP R,则断层起封闭作用。P B与P R差值越大，断层的遮挡能力越强，所能封闭的烃柱高度越大。当圈闭内聚集的烃柱高度达到断层所能封
15、闭的最大烃柱高度以后，由于烃柱产生的浮力大于遮挡体的排替压力，油气突破遮挡体发生运移，直到烃柱高度降至遮挡体所能封闭的高度为止。,流体性质与断层的封闭性 从上式可以看出，在地层水密度一定的情况下，烃的密度越小，断层所封闭的烃柱高度就越小，说明断层的封闭能力就越差，反之亦然。因此，能封闭油的断层，不一定能封闭天然气，能封闭稠油的断层，不一定能封闭稀油。,7.利用地震资料判断断层的封闭性(选学)依据：在被断地层岩性相同的条件下,断层断距越大,其断裂填充物中泥质含量所占的百分含量相对越低;反之则越高。因此,断裂填充物岩性与断层断移地层的岩性和断距的大小之间的关系可用式(1)来反映,即,式中,为断裂带
16、中泥质所占的百分含量;为断层的断距;为被断层错开的第层泥岩厚度;为被断层错断的泥岩层层数。,利用这种资料计算地震层砂泥含量的方法步骤如下:在地层剖面上读取目的地震层(厚度为)顶、底处的反射波0时间,分记为和b。在对应点的速度谱图上读取与和b时间对应的最佳叠加速度(在水平层状介质中叠加速度等于均方根速度)和b。根据Dix公式计算目的地震层对应点的层速度=(2-a2a)/(-a)1/2(2)计算出所有谱点下目的地震层的层速度(=1,2,表示谱点数),将其点入=f()图版(图6)中。,在研究区的探井中找出与目的地震层对应的地层,利用钻井或测井资料计算出该层的层速度(=1,2,表示井数)和砂泥含量n,
17、将测井资料计算得出的层速度 作校正校正后的速度能与地震层速度比较,记为z),然后将(,n)点入图6中,根据图6中的地震资料和测井资料建立地震层埋深()、速度()、砂泥含量(n)关系式。然后由下式 n=(,)(3)计算出目的地震层的砂泥含量 i=(1-n)(4)求得i;最后将和i代入(1)式,求得 m=1-n,断裂充填物中泥岩百分含量判别断层封闭性的标准,由图9可以看出,该区4条主要断层在嫩一、二段内,41、151和154等3条断层的封闭性好于164断层,151断层封闭性在中等与较好中交替变化,154和41断层封闭性在差与中等中交替变化,164断层封闭性差。,H151,H154,H41,H164
18、,二、定量研究方法断面现今地应力大小与断面岩石抗压强度对比分析法;断面等值线图分析法;断层带及两侧岩层的排驱压力对比分析法;断层两侧储集层接触概率或净毛比分析法;量化的Allan图的具体应用,包括岩性封堵量、泥(页)岩涂抹量、泥(页)岩涂抹系数和涂抹断层泥比率;现今和成藏期断层二维、三维应力场数值模拟计算分析法;断层封堵模糊综合评判法(对可能影响断层封闭性的各种有关因素进行数理统计分析后,进行模糊数学综合评判)。,Quantitative analysis of fault sealing(断层封闭性的定量研究方法*)-analysis of the ground stress of faul
19、t plane and the compressional strength of the rock 1.断面现今地应力大小与断面岩石抗压强度对比分析法（1）重力在断面上产生的压应力（地层在连通情况下)（地层在超压情况下）其中：岩、水岩石、地层水的平均密度；h 断面深度（m）断面倾角,作用于断层面上的联合压应力示意图,（2）最大水平主应力 在断面上产生的压应力 其中 与断层走向的夹角 断面倾角因此，（3）断面承受的总应力 地层在连通情况下 地层在超压情况下,（4）断层封堵性的判断设h处岩石的抗压强度为Pc，如果有，则断面裂隙闭合，有利于对油气的封堵。否则，断层不利于油气封堵。,一般采用声发射测
20、试技术确定构造主应力值声发射(acoustic emission)法（简称AE法）测量应力的理论和实验依据:岩石在受力过程中存在凯瑟效应和抹录不净现象。声发射是材料内部贮存的应变能快速释放时所产生的弹性波。所谓凯瑟效应是指这样一种物理现象，即材料在经受一次或多次加载一卸载过程之后，若再对其进行加载时，只要未达到以前所施加的最大应力值，则很少发生声发射，而只能超过此值时才有明显的声发射活动。测量工作:先野外采集不同时代岩石，不同岩性、不同钻井井段岩心或地表岩样;室内钻取一定规格圆柱体试样。对同一块岩样钻取不同方向6个小圆柱体，其高4.5mm，直径2.5cm。在压力机上加载并同时检测岩石试样的声发
21、射现象，根据岩石试样声发射凯瑟效应，判断试样的先存应力。由此，测定出采样地点的地应力。,应力的作用方向-主要用钻孔崩落法来测量 自70年代以来，许多学者发现，在深钻孔中常常产生孔壁岩石崩落现象，而且在同一钻孔不同深度上崩落椭圆横截面的长轴方向往往相同，在地下巷道中，也发现了这种崩落破坏现象。室内实验和理论分析证明了这种崩落现象的力学机理，地层在水平方向上受到两个水平应力x和y，其中x为最大水平主应力，y为最小水平主应力。由于水平方向上两个主应力大小不平衡，在y 方向上井壁应力集中，当x/y比值大到一定程度时，应力集中部位的剪切应力迫使岩石破裂，发生钻孔崩落，形成崩落椭圆。因此，崩落椭圆短轴方向
22、揭示了最大水平主应力方向，崩落椭圆的长轴方向与最小水平主应力方向平行。因此，确定了崩落椭圆的方向也就可以确定主应力的方向。,长轴方向（垂直最大主应力方向）的测定-利用地层倾角四臂测井仪测孔径的大小和长轴的方位 测井仪由四个臂组成，即C1、C2、C3、C4。测臂C1及C3处在同一直径上称为C1-3，测臂C2、C4处在另一直径上，C1-3和C2-4测臂互相垂直。测井时，四个测臂与孔壁紧密接触。当孔径变化时，四个测臂也跟着变化，伸长井仪从井底向上移动时，测井装置在孔中旋转，椭圆孔段时，其中一对测臂落在扩径方向，而另一对则处于未扩径方向。这样，就可以从两条孔径曲线知道孔径的大小和方向。,2.断层带及其
23、两侧岩层的排驱压力对比法1)排驱压力的求取及处理方法 理想毛管压力曲线呈三段式，中间平缓直线代表非润湿相（汞）进入阶段，延长直线段与喉道半径纵坐标有一交点，该点沿水平轴在压力纵坐标上对应的数值即为所求的排驱压力。在实际工作中，毛管压力曲线三段区不明显，可采用突破压力Pc10近似代替。突破压力即非润湿相进入岩样，当饱和度达10时所附加的压力值。2)建立断裂封闭性评判标准（l）分析断裂封闭性以Pc10为主要技术指标，参考Pc30、Pc50。（2）依研究区盖层排驱压力值作封闭下限；（3）确定研究区流体流动喉道半径下限；（4）采取研究区孔隙度评价值对岩样孔隙度考评。3)具体评判每条断裂的封闭性将断裂带
24、与两侧地层排驱压力值比较，按封闭性标准分析、评判。,3.泥岩沾污因子Lindsay et al.(1993)proposed a shale smear factor to constrain the likelihood of shale smear continuity.Lindsay等1993年提出用泥岩沾污因子来研究泥岩涂抹的连续性Based on their observations of abrasion smears in a lithified sequence,they define the shale smear factor(SSF)as(see Figure 2c)在研
25、究岩层磨化作用基础上，定义了泥岩沾污因子（见图2c）,定量研究方法泥岩涂抹因子（SSF）泥岩涂抹因子与断层的封闭性 SSF定量描述断层泥在空间上是否连续分布 定义：断层在一个横剖面内的倾斜断距L与断面附近发生明显位移的泥页岩厚度H之比，即：SSF=L/H SSF越小，连续涂抹的可能性越大，因而在断层面上形成一个封堵层。,砂泥岩序列中断距大于被断地层厚度时,（2）SSF与断层的封闭性 Lindsay et al.(1993)：SSF4刘泽容等（1998）：SSF3,断层是封闭的。（3）SSF与油柱高度间的关系 SSF与油柱高度之间并不是完全对应的关系,较高的油柱必然对应较小的SSF值,但SSF值
26、小并不一定能封堵较高的油柱。这表明,SSF值小只是断层封闭的必要条件,而不是充分条件。因为SSF无法反映断层形成力学机制、生长性等因素对断层泥形成的影响。（4）SSF与断层的级别 在伸展盆地区，SSF适用于判别二、三级生长断层的封闭性,实例1金湖凹陷崔庄地区 SSF1.8,即可实现封堵,实例2东营凹陷现河地区 SSF1.8,即可实现封堵,4.页岩断层泥比率（SGR）与断层的封闭性Yielding(1997)SGR(shale gouge ratio):an average method of studying the fault sealing研究断层封闭性的常用方法SGR：页岩断层泥比率，它
27、表示通过各种机理挤入滑动段中页岩或粘土的百分比。SGR越大，断层的封闭性越好。,The calculation of SGR SGR的计算SGR用于整个储层而不是单个岩层缺失的情况下。在这些情况下，每个储层中细粒物质分布与泥岩含量和泥岩带厚度有关，关系式如下（图3b）：,5.断层封闭性评价研究 从影响断层封闭性的地质因素入手,分析这些因素在断层封闭中所起的作用,根据地质因素的存在环境与特征,间接反映断层两盘对应岩层及断裂带之间的排替压力差,实现对断层封闭性的判断。为此,建立了断层封闭性评价网络地质模型,见下图。,一级指标Fd,二级指标(F0,F1,F2),三级指标(Y0,.Y9),叶点,断层封
28、闭性评价网络地质模型(白新华,1998),1)各级指标的求取(1)三级指标:由其所属各叶点求得,见图2。,（2)二级指标 由其所属的三级指标(i)采用加权平均的方法求得,F=PiYi=P1Y1+P2Y2+PnPn i为第个三级指标对于的重要性(或贡献),事先由评价人员给出,且满足 i=1。,(3)一级指标的获得 取 1与2中最小者=min(1,2)2)应用实例-他拉哈地区4条断裂的封闭性评价 利用钻井、地震及有关地质资料分析了影响这4条断层封闭性的因素,据表1的标准对其量化,得到各个叶点的值,见表2。由于同一评价人员运用同样的方法,所以评价系统不考虑评价人员的素质和评价方法的先进性。同时假定各
29、因素同等重要(即1=2=1/)。,评价结果：他拉哈、十五里岗子、太和东、太和断裂封闭性评价指标分别为0.36、0.49、0.75、0.78。与勘探效果基本符合。,6.模糊判断断层的封闭性 应用模糊变换和最大隶属度原则，考虑影响断裂封闭性的各种因素对其所做的综合研究。根据断层封闭性评价一般划分，以及研究区的要求，评价集为：v=好，较好，较差，差 依据断层封闭性评价标准，评价指标X1对V的评价模糊子集为：Ri=(ri1,ri2,ri3,ri4)N个指标构成的模糊子集为：,在众多评价因素中，重要性各不相同，N个指标权重构成的模糊子集为：W=w1,w2,w3,wn 则评价集：式中b1：好；b2：较好；
30、b3：较差；b4:差。作归一化处理：最后得到对于四个评价级别的隶属度值，按最大隶属度确定其评价级别。,实例-辽河油田滩海笔架岭地区断层封堵性的模糊判断,1.,2.评价因素选取及取值标准依据影响断层封闭性的主要因素，以及笔架岭地区的研究程度，共选取8个评价因素(X1X8)，并确定其取值标准(表17)。因素1(X1)断裂活动速率；因素2(X2)泥岩与总厚度之比；因素3(X3)泥岩与砂岩厚度之比；因素4(X4)断裂倾角：因素5(X5)断裂方向与线今主应力方向夹角;因素6(X6)断裂力学性质(张性取值0.2，扭性取值0.5，压性取值0.8,压扭性取值1.0);因素7(X7)断裂产状与地层产状匹配关系（
31、同向正断层取值0.5，反向正断层取值0.9，弧形反向正断层取值1.0）；因素8(X8)断裂活动与油气运聚匹配关系（匹配取值0.3，欠匹配取值0.7，不匹配取值1.0）,表1 1、3、4号断裂活动速率表（因素1）,表2 1、3、4号断裂泥总厚和泥砂厚度比数据表（因素2、3）,表3 1、3、4号断裂倾角变化数据表（因素4）,表4 1、3、4号断裂走向与现今1方向夹角数据表（因素5）,表5 1、3、4号断裂力学性质（现今应力作用）（因素6）,表6 1、3、4号断裂产状与地层产状配置关系（因素7）,表7 1、3、4号断裂活动期与油气运移期匹配关系（因素8）,1,3.评价标准划分 依据笔架岭地区断裂构造
32、、应力状态、油气地质特点等分析，经过调试及其与已知断裂控油作用等对比分析，确定该地区的评价标准如表8。表8 断层封闭性评价表,4.评价指标权重确定 权重反应指标的重要性，其选取合理与否对评价结果有很大的影响。首先在全面分析的基础上，考虑指标的获取来源，将8个指标按重要性，在试算的基础上确定了如表9所示的权重，并且满足权重之和等于1。,表9 评 价 指 标 权 重,5.模糊数学综合评价结果,在上述数据分析的基础上，运用模糊综合评价程序进行计算，评价结果如表10,表10 笔架岭地区断层封闭性模糊数学综合评价结果,评价结果与实际相：1、3号断裂下部断层的封闭性好,Main factor to the
33、 fault seal三、影响断层封闭性的主要因素 displacement(断距)断距影响着断层两盘砂泥岩层的对置状态Fault filling property(断裂充填性质)断裂充填性质决定了断层的垂向和侧向封闭性The closing of the fault plane(断面的紧闭程度)断面的紧闭程度决定了断层的垂向封闭能力。Time 时间断层的时间决定着断层的开启与封闭,1.断距 作用：造成断层两盘非同期沉积地层相对接。大小：如果断距的大小恰好使断层两盘砂泥岩地层相对置,进入到目的盘储层中的油气再欲向上倾方向运移时被上盘泥岩层所遮挡,此段内断层形成了良好的侧向封闭。当断距增大到两盘
34、不同时代沉积储层相对置,由于目的盘储层上倾方向无高排替压力地层遮挡而形成侧向开启。,2.断裂充填物 以泥岩为主其很高的排替压力形成断层的垂向与侧向双重封闭性。以砂质为主（且其排替压力目的盘储层排替压力)则该充填物不具备侧向封闭性,同时也不具垂向封闭性 但后期地层水的矿化可使原生孔隙被次生矿物所充填,或者由于石油沿其运移的过程中的降解作用,也会形成断裂充填的封闭。,3.断面的紧闭程度 只有当断面裂缝紧闭时,断层才具备垂向封闭能力。断面的紧闭程度可用断面所受正压力的大小来衡量,其计算公式为当断面所承受压力P大于被错断泥岩的变形强度PC时,因泥岩的变形而导致断层裂缝的愈合,由此便可造成断层的垂向封闭
35、,否则断层开启。,4.时间 应当指出的是，影响断层封闭性的还有时间因素.断层处于活动状况时，即便是压性、扭性断层也具有开启性;停止活动的断层一般具有封闭性，停止活动时间越长的断层其封闭性越好。,第四节 断层封闭史研究方法-“三史”加“一力”断层封闭史，是指控油断层封闭性的发展演化历史，也是控油断层封闭性的发生、发展和演化的全过程。应用埋藏史，构造演化史、构造应力场演化史和断层面承受主应力相结合，研究控油断层封闭史的方法，能定性和定量揭示各个地质时期控油断层的封闭性，开启性及封闭开启程度，同时还能预测油气分布的位置和富集程度。,三 史,地层格架、构造形态,应力场特征、展布规律,控油断层形成时期、
36、演化过程,油气运聚史,断层在不同时期、不同深度的最大主应力的性质、大小,断层在不同时期平面、剖面的封闭性,断层封闭史与油气封盖、生成、运聚间匹配,最佳圈闭的时空展布,断层封闭史研究路线图,一、应用埋藏史研究断层封闭史 沉积埋藏史是指盆地的某一沉积或一系列单元自沉积开始至现今或某一地质时期的厚度和埋藏深度的变化情况，常用埋藏史曲线来表示。埋藏史研究-恢复复杂断块群的埋藏历史 确定构造形成时期 定性研究断层封闭史，划分断层封闭史的期次。确定压力封盖时间，进而研究圈闭形成与断层封闭史和油气生成与运移聚集之间的匹配关系，预测油气藏分布 埋藏史研究方法主要采用回剥（Backstripping）方法，通过
37、建立工区砂泥岩孔隙度与深度的关系，分别计算各层在不同地史阶段的原始沉积厚度，然后编绘埋藏史曲线，进行埋藏史恢复。,崔1块埋藏深ES沉积时期，Ef2埋深1750m,崔6块埋藏浅ES沉积时期，Ef2埋深1260m,Ed,Ef4,Ef4,Ef2,Ef2,均小于生油门限2200m,二、应用构造演化史研究断层封闭史采用平衡剖面方法,吴 堡运动,三垛运动,圈闭主要发 育 期,圈闭定型期主要成藏期(深凹陷中的Ef2、Ef4开始生油）,确定构造运动的期次、特征和演化,定性分析断层的封闭性,三、应用应力场演化史研究断层封闭史 目的：揭示构造整体的形成过程、形成条件、力学性质和分布规律等复杂的地质问题。指出油气运
38、移的方向：高应力区包围的低应力区。阐明控油断层的力学性质、断面承受主应力的大小，定量分析断层的封闭性。方法：,油区构造研究,声发射试验,构造应力场有限元数值模拟,提供边界条件,测定古今1和岩石力学参数,反演古今构造应力场,断层应力场数值模拟与断层封闭性,吴堡期：NWSE向拉伸，AE测得1：7090MPa三垛期：东西向挤压，南北向反时针剪切作用。AE测得1：5075MPa在此基础上，建立应力场结构模型（如右上图），进行模拟。模拟结果：吴堡期1 高值在崔7块附近，方向NNENEE。,三垛期（成藏期）：1 高值在崔7块、西1和崔8块（如左图），1方向NNWNWW（如右图）。,四、断面承受应力分析,P
39、C泥12.4MPaPC粉砂岩=22.7MPaPC泥质砂岩=25.56MPaPC砂岩=30.3 MPa,断层封闭性研究,Now,questions?,Classification of fault seal-yanfang L(2003)断层封闭性分类据吕延防（2003）-according to the role of the fault in oil migration and accumulation据断层在油气运聚中的作用Lateral seal(侧向封闭性)and vertical seal(垂向封闭性)Each of them contains four subtype:Comple
40、tely seal(完全封闭)Partly open(部分开启)Partly seal(部分封闭)Open(完全开启),断层的封闭程度 侧向封闭性 对断层的侧向封闭性而言，断层的封闭程度系指研究层段内目的盘储层被对置盘非渗透层或断层泥封堵的百分数；如果断层两盘为渗透层相对置，断层的封闭程度系指对盘储层所能封闭的油气柱高度与圈闭高度的比值。垂向封闭性 对断层的垂向封闭性而言，断层的封闭程度系指断层所能封闭的油气柱高度与圈闭高度的比值。断层所能封闭的油气柱高度可由下式计算：,式中；H-断层所能封闭的临界油（气）柱高度，m；Pr、Pb-分别为储集层和遮挡体的排替压力，M Pa w、n-分别为水和油（
41、气）的密度，gcm3；g-重力常数。完全封闭-封闭程度等于100 部分开启封闭程度为10050 部分封闭封闭程度为500 断层完全开启封闭程度等于0,封闭类型典型实例侧向封闭性（1）侧向完全封闭型琼东南盆地崖131气田的边界1号断层即是一条侧向完全封闭的断层。圈闭类型：半背斜构造圈闭，闭合高度为410 m，含气井段长度也为 410 m，构造的充满度为100（图1）。,（2）侧向部分开启型断层以封闭为主，开启为次，在断层剖面上，目的盘储层大部分被封堵，少部分发生油气的侧向渗漏。,目的盘储层被侧向封堵的百分数达85以上。根据目的盘油气层与对置盘的对接层为渗透性地层，且多为水层表明断层侧向封闭主要为
42、断层泥作用。,（3）部分封闭型 断层以开启为主，目的盘储层与对置盘渗透性地层对接的数量多；或全部与渗透性性地层相对接，断层的封闭靠断层两盘储层的物性差或断裂充填物，这类断层的封闭能力很弱。,G2和G4两盘的油水界面始终差10 m，断层两盘油水界面的不一致说明断层具有侧向封闭性，油水界面的10 m高差说明断层封闭能力为10 m高稠油柱，这一高度仅占圈闭高度的6.7。,（4）侧向完全开启型 砂-砂对置,且Pd对(对置盘渗透层)Pd储(目的盘储层);断裂带无断裂充填物或有充填物但Pd断 Pd储;油气可穿断层运移到对置盘渗透性地层中例如:G2和G4气层侧向完全开启.,垂向封闭程度（1）垂向完全封闭型
43、断层裂缝在研究层段内完全紧闭，断裂充填物所能封闭的油气柱高度高于研究区的圈闭闭合高度，油气不能沿断层面穿不同时代地层运移。如:崖131圈闭构造的1号边界断层.一般侧向完全封闭的大多为垂向完全封闭.,（2）垂向部分开启型 当油气聚集达到封闭高度后，继续供给的油气从油气藏顶部溢出进人断裂带，并沿断层面向上运移进人上部储层这类断层以封闭为主，开启为辅，断层所能封闭的油气柱高度近于或小于圈闭的闭合高度。,黄骅坳陷羊二庄断阶带断层遮挡圈闭的闭合构造都没有被油气充满，从油藏的分布图上看，油是在下部圈闭聚集达到断层垂向封闭高度之后，沿断层的基岩与沉积盖层邻接段垂向运移到上倾方向的圈闭中的。,垂向部分封闭型
44、垂向部分封闭型断层以开启为主，封闭为辅，断层仅能封闭很少量的油气，所能封闭的油气柱高度远小于圈闭的闭合高度。,（3）垂向完全开启型 断层是油气运移的通道，即使有断层遮挡的圈闭构造样式，油气运移到断层处也不能发生聚集，而是沿断层作垂向运移。许多盆地（或拗陷）边界大断层在刚性基岩段都表现为垂向开启，其主要原因是断层裂缝不愈合或断裂充填物很粗，其渗透性远比围岩的高所致。延吉盆地东部拗陷自作农断鼻的边界断层即属于此类断鼻构造的边界断层垂向开启，进人断鼻内的油气并没能得到保存，而是沿边界断层发生了垂向泄漏散失（图5）。,A Methodology for Integrated Seal Assessme
45、nt and Risking 断层封闭性的综合评判方法Richard Hillis,Scott Mildren,Richard Daniel,and John G.KaldiThe methodology considers six key parameters此方法包含六个主要参数 They can be combined into a single value indicative of overall risk for the presence of a sealed trap.它们可综合为一个值，用于综合评判断层封闭性 the probability of(success of)cap
46、 seal is given by:盖层封闭性：Pcap=i x j x k,where i is the probability of cap rock capillary seal,式中：i盖层自身的封闭性 j盖层对圈闭的覆盖率 k盖层未被开启裂缝切断 j of cap rock coverage of the trap,and k of the cap rock not being cut by open fractures.These parameters can be risked for different(economic)column heights.,the probabil
47、ity of fault seal is given by:断层封闭性：Pfault=1-(1-a)x(1-b)x cwhere a-the probability of fault plane seal,式中：a断面封闭性；b两侧岩性封闭性；c b-of juxtaposition lithology seal,c-the probability that the seal has not been breached due to fault reactivation post-charge.,Thus,the overall probability of trap integrity is expressed as Ptrap=i x j x k 1-(1-a)x(1-b)x c Recommended techniques for assigning a probability value to each of the parameters are also outlined.,因此，圈闭整体封闭性可为：Ptrap i x j x k 1-(1-a)x(1-b)x c综合评价时需计算式中每个参数,
