关于断裂带封闭性研究认识

王 慧，宋全友，吴孔友，王 萍

关于断裂带封闭性研究认识

王 慧1，宋全友1，吴孔友1，王 萍2

（1. 中国石油大学（华东） 地球科学与技术学院 山东 青岛 266580； 2. 中国石油大学胜利学院 油气工程学院 山东 东营 257097）

研究断裂带的封闭性，包括了垂向和侧向上这两个方面。简单地说多重断层组合成为了断裂带，研究断裂带性质和断层性质息息相关。笔者认为断裂带封闭性是和其内部结构成分有关的。脆性断层和塑性断层断裂带内部结构存在差异。本文就断裂带封闭性认识进行总结分析。

断裂带；断层的封闭性

目前对断层的认识已由简单的断层面发展成复杂的断裂带，其中断裂带根据力学性质分为脆性断裂带和塑性断裂带，其内部又可细分为破碎带和裂缝密集带，表现出分带特征。断裂带的封闭性与断裂带的性质、内部结构特征等息息相关，本文在断层封闭性研究现状基本认识的基础上，重点探讨总结了断裂带特征及其与封闭性的关系以及研究方法等。

断裂带具有分带的内部结构特征，其中有破碎带以及裂缝密集带俩部分，破碎带中有黏结力断层岩带，并且其具备了低孔低渗特征，所以，对油气穿越断层侧向运移的问题也可以有效地组织，就断层岩发育的断层侧向来说，其也应该属于封闭式的。对于断层吹响封闭产生影响的因素包含破碎带内部优势裂隙封闭的条件，泥质含量对无粘结力断裂带封闭性影响以及诱导裂缝带裂缝封闭的条件分析。把横向封闭和垂向封闭，断层垂向封闭性评价方法中刚性地层，其断裂带的垂向上的封闭性需要满足三要求：A.断面本身的正压力远远超出了你塑性变形所能够承受强度，如此才能够使断层泥发生塑性变形，填充破碎带内的裂缝;B.断裂带填充颗粒可封闭天然气所需的理论下限值必须小于无粘结力断层岩带断层泥含量，只有低孔隙以及高排替压力，才可以让断裂带阻碍油气渗漏流失;C.伴生的裂缝带被后期的成岩给充填封闭。当一起满足上述三个条件的刚性断裂带才能是封闭的，而塑性断裂带只要满足第一个条件就可以是封闭的。具体评价过程可以参照图 5；从塑性断层以及刚性断层断裂带内部结构特征为出发点，来研究破碎带内断层的垂向封闭性，专门对于破碎带发育的断层提出了垂向断层封闭性评价方法[1]（付晓飞，方德庆，2005年）像在脆性断裂带中。

在断裂带的非活动期，如果诱导裂缝带中的裂缝处于一种开启的状态，众多的裂隙将可以形成裂隙网络，这将会让裂缝带获得比未变形前的原地岩石和破碎带更高的孔隙渗透性，而且还可以成为有效油气运移通道，我们经过煤矿的突水以及透水性实验就可以证实这一特征(图1）。

1 断裂的封闭性研究现状

断裂封闭性是指断裂封闭流体性能的能力大小，具有断层的侧向和垂向封闭性。

关于断层的侧向上面的封闭机理主要包含了泥岩涂抹作用封闭、对置和填充封闭机理、成岩胶结作用封闭以及碎裂作用[2]。对于断层而言，影响其侧面封闭的因素有断移地层的砂泥比、断裂带内部填充物本身具备的性质、泥岩涂抹层分布的连续性等。断层是一个沿断层页岩涂抹引起的主要封堵，例如在油藏平面有断距200～250 m(660～820英寸)的正断层勾画出北海北部的布莱格油田。下侏罗统Statfjord组形成的下盘（布莱格领域）对着含油砂岩对中侏罗世布伦特组上盘（自我分隔水库）叠置层（图2）。

而断层在垂向上的封闭机理包含了成岩胶结作用封闭、碎裂作用封闭和填充封闭三个部分。对垂向上面断层的封闭性影响因素包含断层力学性质、埋藏深度、内部填充物性质和几何要素等。一般而言，段层面倾角本身越缓，其断层的满仓深度就会越大，这样就会相应增大上覆地层本身的压力，则断层在垂向上面的封闭性越好，相反的则封闭性越差;如果埋藏深度越大，上覆地层的静压力就会随之提高，而渗透率的减小幅度以及孔隙度的减小幅度就会随着其不断增加，让断裂带保持更加的封闭性，繁殖，封闭性就会逐渐减弱。但是，如果断层属于张性盆地，那么随着倾角的增加，其封闭性反而会减小；如果断层属于挤压性盆地，那么随着倾角的增加，其封闭性也会成正比的增大；扭性盆地是出于两者之间。而伸展性盆地，随着深度增加，其断层的封闭系数会得到相应的提升；但是挤压性盆地与之刚好相反，深度越小，其封闭系数反而会越大。

2 脆性(刚性)断层和塑性断层断裂带内部结构差异

断层其实并不是一个简单的面，而是由多个部分共同组成断裂带。脆性断层断裂带是伴生裂缝和断层岩作为主要标志的破碎带和诱导裂缝带俩部分组成，具有复杂的内部结构（图3）。

塑性地层的断裂带其特征是由几条充填断层泥大裂缝的组合，并且不具备发育的诱导裂缝带这类特征。破碎带内部伴生裂缝、无粘结力断层岩带和诱导裂缝带都可能成为油气运移的通道，只有这 3种通道均封闭，脆性断层垂向才是封闭的。

3 断裂带内部结构特征

破碎带是断裂带内部重要的组成部分，其主要由于构造运动导致岩层沿一定方向相互挤压剪切而形成，在此过程中就会出现伴生裂缝以及多种类型的断层岩。在浅部地壳和深部的剪切位移带中，断层岩可以背认作具备明显的由过去剪切发展而来的一种岩石，其具备一定的组构特征。Sibson[9]将断层岩本身所具有的结构特征当作基本的一句，将断层岩划分成为具备线理和面理、不具备线理和面理的糜棱岩以及碎裂岩两种类型。前一者被划分到“准塑性”产物范围中，其变化过程会让晶体本身出现蠕变，并且随着重结晶和压力溶解作用，这一类型的断层岩就会有相应的机制产生；而后者被划分到“弹性-摩擦”的产物，其变化过程会让母岩出现脆性的破坏、对断层泥产生损耗，断层角砾岩等断层遭受破坏的一种产物。因此决定断层岩在垂向上面分布具有分段特征，深部以具有线理和面理结构的糜棱岩系列为主。

4 脆性和塑性地层断裂带的封闭机理

（1）脆性地层的垂向上面封闭机理主要是裂缝的封闭程度，断裂在演化过程中，在其不同阶段，油气输导的通道是不同的，在断裂活动的时间段内，油气可以依靠破碎带内部的伴生裂隙作为其运输通道，一旦断层静止，不再活动，那么这些裂隙的封闭程度决定了断层垂向封闭程度。

（2）塑性地层的垂向上面封闭机理也是看裂缝的封闭情况，如果对地层内部的断裂带结构从这一种类型来观察，最主要的表现在于其组合是通过几条填充断层泥的大裂缝，但是不存在诱导裂缝带。所以，该类断层封闭与否，关键是这几条大的裂缝封闭与否。

5 断裂带封闭性的地球化学特征

站在研究内容的角度而言，断层封闭性更倾向于断层面的泥岩涂抹、断层形态学以及几何学等方面。站在研究方法的角度而言，主要是对数学分析法以及现代测试法的合理运用，才能逐渐从单一的手段与学科，逐步朝着多角度、多学科的方向不断发展，最终完成从定性到定量的研究转变[3，4]。总而言之，考虑到断层封闭性本身的类型与形态的差异，对于不同时期断层封闭史的研究很少。此外，站在油气勘探的角度而言，除开对断层的形态和分布研究之外，还要研究油气的运聚关系以及断层对油气的封闭时间。而油气受到断层封闭的影响，也就是断层封闭史发展并演化的历史。

6 断裂带封闭性研究方法

（1）断面的砂泥比控油断层是否可以封闭是否具有成藏规模，这与遮挡体的砂岩百分含量是息息相关的，在金湖凹陷内，当封挡盘地层是纯泥岩或砂岩含量小于18%的砂泥岩地层时，断层封闭性好; 当遮挡盘砂岩含量大于37%时，断层封闭性差; 当遮挡盘砂岩含量在二者之间时，断层封闭具有随机性。

（2）断面泥岩涂抹系数分析Bouvier等（1989）提出用CSP（泥岩涂抹潜力）、Lindsay（1993）提出SSF（泥岩涂抹因子）、Yielding等（1997）提出SGR（泥岩削刮比），从整体上评价涂抹效果，判断断层封闭性。

（3）除此之外还有包括断层性质、断层封堵系数法、紧闭愈合封闭的研究方法、断裂封闭性数学分析方法等。 走滑断层的封闭性一般是比较好的，并且走滑断层断面的张开程度小，挤压剪切作用较大，更加促使泥质等细颗粒物填充到砂岩的孔隙中，这将会形成致密的岩石，也有利于在断层面上形成较为致密的断层泥，因此断层面封闭。例如羽状断层，传递断层都是张性特征的断层，这种类型的断层断面张开程度大，是比较难以形成断面的封堵，因此就只能主要依靠砂岩泥岩对接或泥岩涂抹封闭形成断层封闭。

7 结 论

重断层组合成为了断裂带，断裂带的结构特征影响着断层的封闭性，并进一步影响着油气的运聚成藏，因此深入研究断裂带内部特征，剖析断裂带封闭性机理，深化断裂带封闭性研究内容和方法对油气勘探具有重要的意义。

［1］ 陈发景，田世澄．压实与油气运移[M].北京：中国地质大学出版社，1989：156-160．

［2］ 高君，吕延防，田庆丰.断裂带内部结构与油气运移及封闭[J]. 大庆石油学院学报，2007，31（2）：5-6.

［3］ 吕延防，付广，高大岭．油气藏封盖研究[J]. 北京：石油工业出版：1996,118-120．

［4］ 付晓飞，方德庆，吕延防等．从断裂带内部结构出发评价断层垂向封闭性的方法[J]．地球科学—中国地质人学学报，2005，30 (3)：329-335．

Research on Fault Sealing Ability

WANG Hui1，SONG Quan-you1，WUKong-you1，WANG Ping2
（1. China University of Petroleum, Shandong Qingdao 266580，China；2. Shengli College ,China University of Petroleum, Shandong Dongying 257097，China）

Fault seal capacity in study has two aspects including vertical and lateral directions. Briefly，multiple faults combined into a fault zone. And the nature of the fault zone is closely related with the faults. I think that fault sealing ability is related to its internal structural components. There is an internal structural discrepancy between plastic faults and fragile faults. In this paper, research on the fault sealing ability was analyzed and summarized.

Fault zone; Fault seal capacity

TE 122

： A

： 1671-0460（2015）05-1041-03

2014-11-25

王慧（1990-），女，山东东营人，硕士研究生在读，硕士学位，2015年，研究方向：油气地质与勘探，地质学。