川西坳陷南北向构造带须家河组断层封闭性分析

苏华成，贾霍甫，曹波，欧奎，李刚



川西坳陷南北向构造带须家河组断层封闭性分析

苏华成，贾霍甫，曹波，欧奎，李刚

（中石化西南油气分公司，成都 610081）

川西坳陷南北向构造带经历了多次构造运动，断裂极其发育，其圈闭的形成与断裂作用密切相关，对断层演化特征及其封闭性综合研究已成为该区油气勘探的重要因素。该区主要发育SN向和NNE向两组断裂，NNE向断裂切割SN向断裂，表明其形成晚于SN向断裂。通过应用断面正应力、地层砂泥比及Allen剖面分析等方法，对区内主干断裂进行封闭性分析，建立了该区断裂封闭性标准。研究表明，南北向构造带断裂整体封闭性较好，在平面上北部知新场、石泉场构造好于南部龙宝梁构造，在纵向上须二、须三段封闭性好于须四、须五段，与该区钻井揭示吻合。

构造带；断层封闭性；Allen剖面；川西坳陷

知新场-龙宝梁南北向构造带区域上处在川西坳陷中段东部斜坡与川中隆起的过渡带上，北与合兴场构造相连，并与孝-新-合东西向构造带相交，南与苏码头-盐井沟-熊坡构造相接，东与川中隆起相邻，西面是成都向斜的东面斜坡带。据须家河组构造特征分为知新场、石泉场和龙宝梁三个局部构造，区内断层十分发育，主要有南北向和北东向两组断裂（图1）。受断裂和构造认识影响，研究区勘探一直停滞不前，因此，分析该区断层发育特征及封闭性有助于探讨该区的勘探前景。

断裂在石油运移和聚集中的作用一直是石油地质学的重要研究课题之一。由断层封堵机理可知，断层的封闭本质因素是取决于断层带中物性的毛管压力，当断层带中的毛管压力大于油气上浮毛管压力时则其为封闭的[1]。但在实际中地层的毛管压力只能从井中测试获得，而断层中岩石毛管压力无从获得，沿着断层面分析更无法进行。断层的封堵性受构造的形成演化、断层两侧岩性并置等因素的影响[2]，因此分析断层的封堵性需要综合地质沉积、断层发育演化、钻测井测试等资料，加上Allen剖面图制作、断层两侧岩性对接、地层砂泥比等可以基本判断断层的封堵性。笔者本次利用断面正应力、地层砂泥比和Allen剖面图综合分析该区主要断裂封闭性，为该区天然气勘探提供依据。

图1 川西坳陷南北向构造带构造分区图

1 断层发育特征

知新场－龙宝梁南北向构造带主要经历了印支、燕山、喜马拉雅山三大运动，由于对该区作用的强度和方向不同，形成了一系列不同方向和规模的逆断层。根据对南北向陆相地层区域应力场变化和断裂发育期次，南北向构造带陆相构造主要是在印支晚期形成雏形，定型于四川期，后期喜马拉雅运动对该构造带有着强烈的改造，造成该区断裂复杂，从纵向上具有越往深部断裂越发育和复杂的特征（图2）；在平面上，南部较北部更为发育。从断裂走向上看，总体为NNE-NE向和SN向两组，其中NNE-NE向的代表性断裂为区域性FI、FII号断裂，SN向代表性断裂如FIII、F12号断裂等，在剖面上可明显看出NNE向断裂切割SN断裂。

川西坳陷南北向构造带断层断面正应力计算结果表

断层测线号地层断面正应力（Mpa）断层名测线号地层断面正应力（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 断层封闭性分析

断层的封闭性一般有两个，纵向封堵性和侧向封堵性。纵向封堵性在某种程度上受到断面正应力控制，一般来说，断层承受张应力则呈开启状态，断层为油气运移的通道；断层承受压应力则呈封闭状态[3]。

2.1 正应力分析

根据断面正应力计算模型[4]，本次对南北向构造带须家河组不同层位5条主干断裂进行了断面正应力计算（表）。据匡建超等[5]（2008）对川西坳陷上三叠统致密砂岩和泥页岩抗压实验测定，致密砂岩的变形强度在10～40Mpa之间，平均为25Mpa；泥页岩变形强度在5～10Mpa之间，平均为7.5Mpa，这为准确判断断层封堵提供了依据。根据实验结果和计算结果，结合本区实际地质条件，认为本区断层正应力小于25MPa，封闭性差；25～40MPa，封闭性一般，大于40MPa，封闭性好。

根据计算结果，须二、须三段断层封堵性整体较好，北部断裂封堵性好于南部，断面正应力在25～40Mpa，有利于油气聚集； 须四段北部断裂断面应力在25～40MPa之间，断裂封堵性较好，有利于油气成藏，南部断裂和须五断裂断面应力几乎都小于25MPa，封闭性较差，是油气的运移通道。

2.2 地层砂泥比

侧向封堵性与地层的砂泥比有一定的关系，当地层的砂泥比太大时一般都无法封闭。勘探实践表明，断层的侧向封堵性与地层的砂泥比有着一定的关系，当地层砂泥比较高时，断层错开地层后两盘的砂泥对置的可能性就很小，断裂充填物多为砂，其封闭能力必然较低。据吕延防等[6]（1994）对辽河油田断层封闭性研究表明封闭天然气断层断移地层砂泥比一般小于0.6。结合川西坳陷致密碎屑岩非均质性较强，其本身具有一定封堵能力特征，因此认为研究区断层断开地层砂泥比小于0.7则封堵能力好，0.7~1之间封堵能力一般，大于1则没有封闭能力。

图2 南北向构造带断裂剖面图

对区内钻井钻遇地层厚度砂泥统计，结合地震属性和沉积相特征分析本区地层砂泥比，研究表明：知新场－石泉场构造须三地层砂泥比普遍低于0.6，具有较好的封堵性；南部龙宝梁须三地层砂泥比大于1，侧向封堵能力较差；须四地层砂泥比普遍大于1，侧向封堵性差，但在构造高部位仍有聚气可能，须五地层砂泥比在0.6～1之间，侧向封闭性一般。

图3 川西坳陷南北向构造带F3断裂Allen剖面图

图4 川西坳陷南北向构造带F12断裂Allen剖面图

图5 川西坳陷南北向构造带FI断裂Allen剖面图

2.3 Allen 剖面分析

Allen剖面分析法即断面剖面分析法[7]，就是沿着断层走向对断层上下盘的构造形态进行恢复，然后根据钻井资料对断层上、下盘所要研究层段的岩性进行对比，明确断层面两侧岩性接触关系；并且判断出储层、盖层，对断层纵向封堵性进行综合分析。由于本区内钻井控制较少，在研究中做以下假定：

1）由于须五、须三段为泥页岩为主的夹砂岩的地层，为做图方便，根据区内已有钻井须五、须三段砂岩发育层位统计，取砂岩发育在须五中段、须三下段，不影响对须四、须二段封盖能力。

2）须四、须二段为厚层砂岩夹泥岩地层，按照钻井油气显示情况将其皆分为上下两套砂体及中间泥岩腰带子三个亚段。

3）根据岩性特征，将须五作为须四的盖层、须三作为须二的盖层；须四、须二段为储层，图中坐标为须家河组各反射层顶面断层剖面海拔深度。

F3断层，知新场构造东翼断裂，知新场须家河组圈闭存在与否的关键。如图3所示，纵向上储层都未接触，纵向封堵性好。须二、须四段上下亚段储层，断层上下盘砂体对接，侧向封闭性较差。在川泉173以南知新场构造高部位断层上盘具有较好封堵性，有利于油气聚集。须三、须五段断层上下盘砂体未对接，具有良好的侧向封闭能力。

F12断裂，石泉场构造西翼断裂，FI断裂，即龙泉山断裂，石泉场构造东翼断裂，石泉场构造须家河组圈闭的边界断裂。F12断裂须三、须五断层上盘储层未于其他砂体接触，纵向和垂向封堵性都较好。须四、须二上下亚段储层段断层上下盘砂体对接，侧向封闭性差，但在石泉场构造高部位断层上盘具有聚气的可能（图4）。FI断裂与F12断裂略有不同，须三断层下盘砂体与须二上亚段砂体接触，封闭性较差。总体上看，石泉场构造F12、FI断裂须二、须四储层段断层上盘构造高部位封闭性较好，其次为须五和须三储层段断层。

此外，从钻井测试压力及地层压力预测来看，本区地层压力系数在1.6左右，纵向上地层压力向下是增加的，在须三、须二段地层中为超压地层，说明其断层封堵性较好，须二段断层是封堵的；须四、须五接近正常地层压力，说明须四、须五段断层封堵性较差。

3 结论

结合断面正应力、地层砂泥比及Allen剖面分析结果，发现知新场－石泉场构造须家河组具有较好的勘探潜力，知新场构造好于石泉场构造。知新场－石泉场须二、须三储层段断层断面正应力一般大于25Mpa，地层砂泥比小于0.6，断层上盘储层一般未于其他砂体接触，具有较好的封堵性。须四段储层段断层上下盘砂体对接，侧向封堵性较差，但在上盘构造高部位封闭性较好，须五段储层段断层纵向封堵性差，地层压力系数低，表明其封堵性较差。龙宝梁构造整体断层封堵性较差，勘探潜力较小。

[1] 周波，蔡忠贤，王长江. 胜利油田孤东新滩西地区断裂封堵性分析[J]．特种油气藏，2004，11（5）：31-34．

[2] 张永华，贾曙光，杨春峰，等. 断层封堵性应用研究[J]．石油物探，2001，40（4）：83-88．

[3] 吕延防，付广，等. 断层封闭性研究[M]．石油工业出版社，2002．

[4] 王平. 试论断层面正应力的变化及其影响因素[J]．江苏油气，1991，2（4）：8-12．

[5] 匡建超，曾剑毅，储昭奎，等. 川西龙门山前缘主要断层封堵性评价[J]．天然气工业，2008，28（11）．

[6] 吕延防，李国会，王跃文，等. 断层封闭性定量研究方法[J]．石油学报，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

苏华成（1965-），男，四川仁寿人，工程师，从事区块评价方面研究工作

P548

A

1006-0995（2018）02-0208-04

10.3969/j.issn.1006-0995.2018.02.006