早期勘探区断层封闭性评价方法分析

莫都

早期勘探区断层封闭性评价方法分析

莫都

（重庆一三六地质队 重庆渝北 401147）

本文首先对断层封闭机理进行分析，对断层封闭性评价方法进行阐述，然后结合实例对早期勘探区断层封闭性进行评价。对实践证明，需对断层封闭性的形成条件以及明显的地质现象进行分析，并且站在统计学的角度对断层封闭性的参数或者是标志进行评价，在对模型进行反复检验以及分析之后，获得对象权值，从而可准确评价断层的封闭性。

早期勘探区；断层；封闭性；评价

1 引言

断层封闭性评价的主要作用体现在钻前圈闭风险性预测以及油气运聚过程分析，其是油气勘探的重要工作环境。垂向封闭性研究可对油气向圈闭的充注以及再散失的历史进行分析，侧向封闭性研究是对断层圈闭聚集油气的能力进行分析。断层封闭的本质就是断裂带和围岩之间的差异渗透能力。在砂泥岩护层的地层中，泥岩涂抹的发育程度可对差异渗透产生较大影响。

2 断层封闭机理

断层封闭性的本质是差异排替压力封闭，当充填物的排驱压力或断层两侧的排驱压力差达到一定程度时断层封闭，否则开启。目前对于断层封闭性的研究主要集中在碎屑岩区，其侧向封闭机理包括：①断层两侧岩性配置；②泥岩涂抹作用；③颗粒碎裂作用；④成岩胶结作用。垂向封闭机理有两种：①断面紧闭封闭机理；②断裂带排替压差封闭机理。在火山岩发育地区，断裂带内充填的物质及断裂带两侧岩性对置关系都有别于碎屑岩，断层封闭机理具有重要的研究意义。

3 断层封闭性评价方法

根据断层封闭性的封闭机理，本文采用泥岩涂抹法和断层垂向封闭因子法对研究区断层的封闭性进行定量评价，具体研究过程可以从以下方面来展开。

3.1 泥岩涂抹系数与断层封闭性

泥岩层的泥化并进入发育中的断层带便形成了泥岩涂抹。当断层发生位移错动时，泥岩涂抹在上、下盘削截砂岩层断面处形成较薄的泥质层，对油气产生封闭作用。采用“断层泥比率SGR”对研究区断层侧向封闭性进行定量计算并评价。该方法通过计算泥岩层厚度与垂直断距的比值（图1），来评价断层侧向封闭性。

图1 断层泥比率算法

当断层岩性为较均质的砂泥（页）岩互层时（即泥页岩厚度可以直接测得，如图1（a）），被错移地层内的页岩或泥岩的百分比便可当作是断层面上某处的SGR值，其表达式为：

当断层两侧岩性为多套非均质的厚层碎屑岩组成的储层时（只能通过钻井等方式获得泥岩百分比，图1（b）），求取断层面上某处的SGR值可用如下表达式：

式中：Vsh表示某套储层中泥岩所占百分比；ΔZ是对应储集层的厚度。

SGR值表示在各种地质作用下，断裂带内被带入的物质当中，泥页岩比例的大小。如果断裂带周围的岩石泥岩所占百分比较高，那么断面被泥岩泥涂的可能性就较大，此时其孔隙度就会变小，渗透率变低，从而使得断层带具有了较高的排替压力，形成了较好的封闭性；反之不具有封闭性。此法适合于厚度较大的非均质碎屑岩层序。该方法计算简单，并考虑了砂泥互层的情况，实用性强，在定量评价断层封闭性方面扮演着越来越重要的角色。

3.2 断层垂向封闭因子与断层封闭性

从断层封闭性的封闭机理出发，断裂带填充物的封闭能力直接决定着断层的垂向封闭能力，该能力主要受断裂带的紧闭程度和断裂带中泥质含量多少这两个因素的影响，即断面正压力和断裂带填充物中的泥质含量共同决定着断层的垂向封闭能力。本文引入断层垂向封闭因子，将断面正压力P断面与断裂带填充物中的泥质含量Rm的乘积作为衡量断层垂向封闭能力的标准，并用字母Fvs表示，即：

Fvs值越大表示断层的封闭性越好。

4 实例探究早期勘探区断层封闭性评价方法的应用

断层封闭性问题受多种地质因素的影响和控，为了定量表征地区天79块、天89块主要控藏断层的封闭性。该地区位于凹陷位置，西抬东降，具有典型的斜坡地形，该区经历了两期构造运动，断层强烈活动时期，多期次复杂的构造运动形成了凹陷内部复杂的断裂系统。在断层的走滑牵引作用下，该地区形成一系列低级序断层。根据断层走向，可大致将研究区断层分为两组：一组为近东西向或北西西走向；另一组为断层平行的北东向断层组。

评价：

当盖层遭到断裂破坏后，其能否封闭油气已不再取决于其本身的封闭性，而应取决于断裂垂向封闭性。断裂在垂向上能否形成封闭主要取决于断层岩排替压力与下伏储层岩石排替压力之间的相对大小。如果断层岩排替压力大于或等于下伏储层岩石排替压力，断层能够阻止油气沿断裂穿过盖层继续向上运移，断层垂向封闭；相反，如果断层岩排替压力小于下伏储层岩石排替压力，断层不能阻止油气沿断裂的垂向运移，断层垂向开启（图2）。

图2 断层垂向封闭油气模式

垂向封闭性的重要影响因素之一就是断层面的闭紧程度。如果断层面是紧闭的，中间没有遗留空间允许油气顺着断面发生垂向运移，断层一般具有垂向封闭性；否则断层是开启的，断裂带内派生的裂缝或者被泥质物质充填的连通孔隙是否能形成垂向封闭，主要取决于断面的正应力是否达到了使泥岩发生塑性形变的下限值。断层上的压力大小可以由下式求得：

式中：N为断层受到的总压力，MPa；N1为上覆地层重量对断层产生的静岩压力，MPa；N2为区域主压应力对断层产生的压力，MPa；Z为断层埋深，m；ρr为上覆地层的平均密度，g/cm3；ρw为上覆地层水的密度，g/cm3；α 为断层倾角（°）；σ1为区域主压应力，MPa；β 为断层主应力与断层走向之间的夹角（°）。该地区凹陷现今构造格局基本稳定，区域主应力可以忽略，上式可以简化为：

式中：H为断层埋深，m；ρr为上覆地层的平均密度，g/cm3（根据凹陷情况，取 2.4）；ρw为上覆地层水的密度，g/cm3；α 为断层倾角（°）。

由研究区地震资料得到断层埋深和断层倾角两个参数，代入公式，就可以得到断面正压力数值。断面正压力是决定断层垂向封闭能力的关键因素，F2、F3和F4断层阜四段断面正应力均大于30，垂向封闭性较好，阜二段垂向封闭性中等。

由此分析，阜四段封闭性总体评价较好，侧向基本封闭，垂向封闭性也较好，阜二段侧向封闭性较好-中等，垂向封闭性较好-中等，具有较好的分割性，将油气的运移路径限制于断阶内。结合对该地区油气藏在平面上的分布情况研究，认为该地区有利的圈闭应该在次凹内部或附近。

5 结束语

综上所述，早期勘探区断层封闭性评价方法的应用对于研究矿藏和矿区分布等有着重要意义。通过总结上述地区断层封闭性规律，可以判断研究区油气成藏模式，为有利区带预测提供依据，认为该地区次凹内部或附近，是油气聚集的有利区域。断层封闭性研究为寻找油气藏提供了新思路，通过研究封闭性规律，找出封闭性好的圈闭，结合沉积相展布情况优选孔、渗性好的亚相、微相类型，最终优选有利圈闭。

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P618.13

A

1004-7344（2016）33-0206-02

2016-11-12

莫 都（1985-），男，工程师，本科，主要从事地质矿产勘查工作。