油气断层封闭性评价探讨

王凯军 明武辉

摘 要：通过综合地质分析法、断裂填充物性质、断移的砂泥比值、是否存在孔隙流体超压、段移地层内垂向地温梯度变化等来判断油气断层封闭性，充分地揭示断层封闭性机理，以预测断层封闭性质，进而实现预测断块油气和合理的注采系统，从而为油气开发提供理论与技术参考。

关键词：油气开发；油气断层；封闭性

油气断层对于油气运行移动来说既是通道也是遮挡。所谓的油气断层封闭型是指油气断层对油气的封闭能力，它在地质空间上主要表现为两个方面，即断层的垂向封闭型和侧向封闭型。当油气断层起封闭作用时，断层在侧向上可阻止油气穿过断层面进行运行移动。垂向上防止油气岩断层向上部储层运行移动。油气断层封闭性是控制断块油气藏含油范围、面积和油气藏高度的重要因素，也是控制油气富集程度的主要因素，对于已开发的油田来说，油气断层封闭性也影响注水效果和油水运动关系，只有深入探讨影响油气断层型封闭性的各种因素，开展油气断层封闭性的定性和定量分析和评价，才能充分的解释封闭性机理，以预测油气断层封闭性质，进而实现预测断塊油气藏和合理的注采系统。

1综合地质分析法判断油气断层封闭性

通过油气断层封闭机理可以知道，断层封闭的本质因素主要是取决于差异排气压力，即到目的层排替压力小于与之对置的油气断层，另一侧岩层排替压力，和断裂带的牌的压力时。油气断层在侧赂上是封闭的，当目的储集层排替压力小于上覆盖层中的断裂带的排替压力时，油气断层在垂向上是封闭的，封闭能力用烃柱高度表示。然而，大量测取断层两盘岩层的排替压力是不现实的，储集层之上盖层内断裂带的排替压力实际上无法测得，这样就会势必造成断层封闭性评价的困难。这解决这一难题，人们试图从研究影响断层封闭性的地质因素入手，首先确定断层封闭性的影响因素，再确认各因素在断层封闭性中的作用，根据各地质因素存在环境及特征，间接定性反映断层两盘对置岩层及其上覆岩层之间的排替压力差的大小，从而达到对断层封闭性的间接判断。

2根据断裂填充物性质判断油气断层封闭性。

如果断裂充填物以泥质为主的话，其泥质充填物本身就具备侧向的封闭性，并且该泥质充填物本身一定同时也具有垂向封闭性，由此形成油气断层的侧向与垂向封闭。但是如果断裂充填物以砂质为主的话，就不具有侧向的封闭性。如果被断移的地层为较薄的沙泥互层，断裂充填物的性质在互层断内可能没有大的变化，在这种情况下，不具有侧向封闭性的断裂填充物，往往在垂向上也不具备封闭性。尽管目的储集层上油气断层两盘可能为泥砂层相对置，油气仍可沿着断裂带垂向运移。

断裂充填物是一种普遍的现象，同生油气断层往充填与围岩具有相同压实程度的堵塞物，而非同生油气断层往往充填的是油气断层碎裂物，前者裂缝可能较少，后者裂缝发育。然而，只要充填物较细，具有比储集层更高的排替压力，便具有一定的封闭能力。在较薄的砂泥互层段内，断裂充填物的性质是决定断层封闭与否的重要因素。

3根据断移的砂泥比值判断油气断层封闭性

同生油气断层的砂泥比值大于1.0，非同生油气断层的砂泥比值大于0.8，油气断层不具封闭性；封闭油气断层断移地层的砂泥比值一般小于0.6。如果为油气断层所错动的地层中，泥岩层所占比值相对较、砂层含量相对较高，砂层与泥层对置可能性就一定很小，断裂充填物的性质以砂质为主。在较高的砂泥比条件下，油气断层的封闭能力必然较低，因此，当砂泥比值高到一定程度时，无论其他条件如何，断层都不具备封闭能力。

4根据是否存在孔隙流体超压判断断层封闭性

当断层两盘或断层一侧地层中，带孔隙流体超压时，证明断层面不作为流体泄压的通道，断层封闭性好。

5根据烃藏内剩余压力的大小和压力系数的垂向变化判断断层封闭性

在地层水流动畅通的情况下，烃藏压力等于测压点处的静水压力与该点到烃水界面烃柱浮力之和，该浮力也是烃藏在该点的剩余压力。显然，剩余压力的大小与油藏高度、油（或气）水密度差成正比。

如果烃藏高度很小，烃藏剩余压力很低，烃藏压力接近于地层静水压力，假设已知单一储集层的含烃高度，可计算出该烃藏内任何一点的剩余压力。与实际烃藏剩余压力（实测压力与静水压力之差）相比较，证明该单一储集层具有独立的压力系统，断层不作为油气运移的通道，沟通其下部的含烃层（下部含烃层烃水界面至该储集层的的垂直距离大于该储集层的含烃高度），断层是封闭的。

如果实测剩余压力高于该单一含烃层的烃柱浮力，说明下部岔烃层对此层有贡献，两储集层是连通的，其连通的原因是盖层有裂缝或断层开启，在断层附近盖层中裂缝的产生与断层活动有关，因此两种原因实质是一致的，均说明断层具备开启性。

6根据段移地层内垂向地温梯度变化，判断断层垂向封闭性

如果断层作为流体垂向运移的通道，被断层沟通的上下储集层中流体应该相互串通，上下储层的地温应该处于同一个地温梯度。若断层不作为流体运移通道，下储集层不连通，由于该层的隔热作用或某些地层中放射性元素相对较多，在其蜕变时放出热量而使地温增高，造成上下相邻储集层内的温度的差异。因此，在断层附近，如果被断移的地层各层内的地温梯度不同。且差异较大，在地层剖面上各层的地温梯度的变化无规律性，说明断层是封闭的。

7根据断移地层的输导比判断断层侧向封闭性

断裂侧向封闭性的主要影响因素是断裂两盘的砂泥对置状态。目的盘砂岩层与对置盘泥岩层对置，断裂侧向封闭，否则侧向开启。计算断裂侧向封闭性，根据断层两舟车所提示的地层及油气水分布状况可进一步印证断层的封堵性。

8根据断面力学性质判断断层垂向封闭性

这个方法是结合东营凹陷油气分布的规律，从理论上对断层封闭性的评价方法进行的探讨，断层封闭性的根本衡量标准是断面的力学性质，而断面力学性质又取决于地质历史时期中，断面上的直应力和剪应力的大。，如果剪应力为零的断面为简单的张性，如果剪应力不为零，则断面为张剪性或压剪性，张剪性和压剪性断面具有封闭性，而张性和张剪性断面则是开启的。对不同时期不同应力场条件下断裂的力学性质进行评价，就可以得到该断层力学性质在地质时期中的动态演化过程。

事实上断层的封闭性研究，是目前油气地质理论中的一大难题，只有深入探讨影响断层封闭性的各种因素，开展断层封闭性的定性和定量分析和评价，才能充分地揭示断层封闭性机理，以预测断层封闭性质，进而实现预测断块油气和合理的注采系统。

作者简介：

王凯军（1970—），男，山东滕州人，输气责任技师，现于油气集输大队采气队从事技术工作。