油气地质与勘查技术毕业论文.doc

中国石油大学胜利学院本科生毕业设计( 论文 )手册东辛地区断层封闭性的研究 学生姓名： 学 号： 200814022122 专业班级： 油气地质与勘查技术08级1班 指导教师： 2011年 5 月 28 日摘要通过对国内外断层封闭性的研究进展进行了总结,概述了断层封闭性的原理和机理及其影响因素,从定性和定量的角度分析了评价断层封闭性的方法。对其中存在的一些问题,如复杂断块区断层封闭性、断层的力学性质、断层两侧岩性的配置和断层的断距进行了讨论。回顾断层封闭性研究现状,论述、分析对断层封闭性有重要影响的主要因素(现今地应力、断层类型、断层活动强度、断层两侧储集层接触概率以及断层几何学特征)与断层封闭效应之间的关系。断层与现今水平最大主应力方向的交角越大封闭性越好;水平最大主应力与上覆地层重力联合形成的压应力不小于岩石的抗压强度时断层具有封闭性,该压应力比抗压强度大得越多封闭性越好;扭性断层封闭性最好,逆断层次之,正断层最次;在未断穿盖层的前提下,断层断距越大封闭性越好,近代活动性越小封闭性越好;断层两盘储集岩接触概率越小、泥岩比例越大,其封闭性越好关键词:断层封闭性;封闭性评价;封堵系数;排驱压力;岩性配置SummaryThe present situation of faultsealingresearch athome and overseas is elatorated in the paper.Accordingtothe the sealing theory and mechanism and affecting factors, the methods of fault sealing evaluation is analyzed from qualitative and quantitative aspects.The existent probems, such as fault sealing or the complex fault- block regins, the mechanics character of fault, the lithologic juxtapostion in two side of fault and the throwof fault are discussed at the same time.Present research situation, including relationships between the capacity of fault sealing and some main control factors (present ground stress, fault type, fault intensity, contact probability between reservoirs on fractured surface and geometric characteristics of faults) on this capacity, is analyzed and discussed. It is pointed out that if the angle between the maximum axis of principle stress and fault strike is closer to 90°and the combination between maximum principal stress and gravity of overlaying formation is larger than or closer to the compression stress of the formation, the sealing of fault is better; if it is a wrench fault, the sealing of fault is the best, abnormal fault, better, normal fault, worse; if the fault does not break the sealing, its fault displacement is longer, the capacity of fault is better, and if its recent activity is lower, capacity of fault is better.Key Words: fuault sealing; fault sealing assessment; clog cofficient; displacement pressure; lithologic juxtaposition目录 前言11. 断层封闭性的研究现状12. 存在的问题与讨论22.1 复杂断块区的断层封闭性22.2 断层的力学机制与断层封闭性22.3 断距与断层封闭性22.2 断层两侧岩性配置与断层封闭性2第1章 断层的封闭理论和机理41.1 断层的封闭理论42.1断层的封闭机理4第2章 断层封闭性的影响因素62.1 断层的影响因素62. 2断层封闭性的主要影响因素72.2.1 断层侧向封闭性的主要影响因素72.2.2 断层垂向封闭性的影响因素7第3章 断层封闭性的研究方法93.1 断层封闭性的定性-半定量研究方法93.2 断层封闭性的定性研究方法93.3 断层封闭性的定量研究方法13第4章 断层封闭性评价154.1 评价方法的提出154.2 构造样式分析154.3 评价方法研究程序164.3.1 力学评价164.3.2 断层面评价164.3.3 地层配置与活动时间配置评价174.4 东辛油田东营组断层封堵性评价17第5章 断层在油气藏形成与保护中的作用195.1 断层活动形成的构造裂缝改善了油气储集空间及性能195.2 断层活动开启控制着油气运聚时期及层位195.3断层活动与封堵性控制着不同类型油气圈闭的形成205.4 断层封闭与开启控制油气的保存与散失21第6章 结论23参考文献24前言1.断层封闭性的研究现状断层封闭性是形成油气藏及控制油气藏规模的重要因素, 它的研究对于了解断层在油气成藏和石油勘探开发中具有重要意义。因此, 对断层封闭性的研究显得很重要。同时, 影响断层封闭性的因素有很多, 对这些因素的分析也是十分必要的。断层封闭性的研究自 20 世纪 5060 年代起步以来, 已有半个多世纪之久, 取得了一系列进展和可喜的成果。在国外, 1961 年 Perkins 最早发现“砂 - 砂”对接封堵油气现象, 认为泥岩在滑动的过程中, 泥岩注入到砂岩里形成了不渗透的物质, 导致了断层封闭。1966 年 Smith 从理论上探讨了断层封闭能力, 提出封闭性断层与非封闭性断层的判别模式。1978 年 Weber研究了生长断层中泥岩涂抹现象, 1989 年 Bouvier 提出了用“泥岩涂抹潜力(CSP)”判断断层的相对封闭程度。1989 年 Allan 提出了通过对圈闭内被断层面连接的地层构造产状的做图来研究断层封闭性。1993 年Lindsay 等提出了“泥岩玷污因子(SSF)”判别相对封闭程度, 它与泥岩的厚度、层数成反比, 而与断距成正比。它主要用于那些低围压下进入断层带内的弱压实沉积物, 适用于压入型的涂抹, 但并不适合厚的非均质碎屑岩层序。1997 年 Yielding 等提出了断层泥岩比率(SGR) 的计算方法, 就是在断层位移段内测定泥岩和页岩所占的比例, 用上盘和下盘均可测定。在国内, 对断层封闭性的研究起步相对较晚, 但也取得了一系列的成果。1992 年曹瑞成等利用“逻辑信息法”建立起勘探初期的断层封闭性判别、预测模式7。1993 年张树林等利用对断面分析和差异聚集模式研究断层的封闭性。吕延防等提出了应用“非线性映射分析法”和“概率模拟分析法”研究断层封闭性, 提出了砂岩对接概率的计算方法。1996 年鲁兵等基于断裂的理论分析, 通过模拟实验确认了断层倾角随岩性变化的规律, 据此规律和断层两盘岩层的位移特点, 提出了“断层主滑面”的概念并应用它对不同性质、不同剖面形态及不同组合形式的断层进行了封闭性分析。刘泽荣等应用“多级模糊综合评价技术”研究断层的封闭性。吕延防对断层封闭性的影响因素及其类型的划分做了清晰的归纳。侯读杰提出了应用地球化学。2.存在的问题与讨论2.1复杂断块区的断层封闭性通常,我们是依据断层的横剖面图,在二维空间上对断层封闭性进行分析的。这种分析,无论是其理论公式的推导,还是其原理的研究,都是针对断层的横剖面。但实际上复杂断块区由多条断层相互切割而成的,只有把断块当成一个整体来考虑,而不是凭借一条或两条剖面的研究,得出较为客观的断层封闭性评价。同时,在复杂断块区,区域的构造演化史、构造应力场演化史也是十分复杂的,研究断层封闭性,需要考虑断块的运动方式,后期断层对早期断层的改造和破坏作用。2.2断层的力学机制与断层封闭性断层的力学性质,是影响断层封闭性的最关键因素之一。依据断层形成的应力状况或力学机制,断层面的力学性质常有:压性、扭性、张性、压扭性和张扭性。一般认为,压性和压扭性断层封闭性好,而张性和张扭性断层封闭性差。许多沉积地中的断层大都经历了长期发育而成,同一条断层在盆地演化的不同阶段其力学性质是不一样的,如早期为张性的正断层,后期由于构造应力场的变化而转化为压性的逆断层,具封闭性。而同期同一条断层,不同的层段也可能不同,如沉积盆地的一条正断层,在浅部地层中静地应力(重力应力)较小,地应力以构造应力为主,断层表现为张性的;在深部地层中,静地应力相对于构造应力占主导地位,断层表现为压性的。2.3断距与断层封闭性断层断开产生断距,一般情况下,断距越大,断裂带越宽,断层两盘岩块挤压研磨的碎裂作用越强,越容易形成偏细粒的断层岩,有利于断层封闭性的增强。相反,断距小的断层,作用于岩石的强度小,一方面岩石破碎相对较差,断层细粒化程度减弱,对断层封闭性不利;另一方面,断距小于被断地层储层的厚度,降低了断层两盘储层与非渗透性地层对接的概率,也不利于断层的封闭。但是,如果断距过大,超过区域盖层的厚度,就会造成断层垂向的导通。2.4断层两侧岩性配置与断层封闭性由于断层两侧岩性的排驱压力的差异,形成一侧对另一侧的封堵。但是,在实际的勘探过程中,会发现断层两侧岩性的排驱压力差较大,因断层带内物质的排驱压力小,起通道作用,造成非渗透性岩层不能封堵渗透性较好岩层中的油气。同时,也发现断层两侧岩性的排驱压力相近,因断层带内物质的排驱压力大,起遮挡层作用,封堵两侧地层中的油气。因此,根据断层两侧岩性配置关系评价断层封闭性,不仅需要分析断层两侧岩层的物性,同时还要分析断层带内物质的物性。第一章 断层的封闭理论和机理1. 断层的封闭理论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。如果封堵层的岩石物性差，孔喉半径小，封堵能力强，排驱压力也必然大，能封闭的烃柱高度也越大。2断层封闭机理2.1 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 2.2碎裂作用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。2.3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 孔隙度一个数量级渗透率一个数量级2.4.封闭机理的发生1.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；3.碎裂作用和成岩作用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。第二章 断层封闭性的影响因素1.断层的影响因素1.1断距断层形成以后,由于地层被错断,造成断层两盘非同期沉积地层相对接。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。1.2断裂充填的性质断裂充填是一种普遍的地质现象。如果断裂充填物以泥岩为主,由于其很高的排替压力使其具有很好的侧向封闭性,并且也有很好的垂向封闭性。由此可形成断层的垂向与侧向双重封闭性。但如果断裂充填物以砂质为主,且其排替压力不比目的盘储层排替压力高,则该充填物不具备侧向封闭性,同时也不具垂向封闭性。如果断裂充填物以砂质为主,但后期由于地层水的矿化作用,使得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。如果充填物具封闭性,与目的盘砂层对置的断层另一盘为泥岩层,泥岩层可增强断裂充填的封闭能力,减少油气侧向穿断层运移的风险。1.3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：p = H(r-w)gcos+sinsin 式中:p为断面所承受的正压力,MPa;H为断面埋深,m;r为上覆地层的平均密度,g/cm3;w为地层水密度,g/cm3;为水平地应力,MPa;为断面倾角,度;为地应力与断层走向之间的夹角,度当断面所承受正压力大于被错断泥岩的变形强度时,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,否则断层开启。2.断层封闭性的主要影响因素2.1断层侧向封闭性的主要影响因素2.1.1断移地层的砂泥比值地层的砂泥比值系指某一层段内砂岩层总厚度与泥岩层总厚度的比值。如果被断层所错断的地层中砂泥比值较高, 断层错断地层后断层两盘的砂泥岩层对置的可能性就一定很小,断裂充填物的性质也应以砂质为主, 断层的侧向封闭能力必然较低。相反, 如果断层所错断的地层中砂泥比值较低, 断层两盘砂泥岩层对置的可能性就很大, 断裂充填物的性质也应以泥质成分为主, 断层侧向封闭性相对较好。因此砂泥比值大小是影响断层侧向封闭性的重要因素。当砂泥比值高到一定程度时, 无论其他条件如何, 断层都不具封闭能力。2.1.2 泥岩涂抹层分布的连续性由上可知, 只要断裂泥岩涂抹层发育, 其侧向封闭性较好, 因此, 泥岩涂抹对断层侧向封闭性的影响关键取决于其分布的连续性, 而泥岩涂抹层空间分布的连续性又要受其断层本身断距、断移地层泥岩层厚度和层数的影响。泥岩层厚度越大, 层数越多, 泥岩涂抹层越发育, 空间分布的连续性越好, 反之则越差。2.1.3 断裂填充物的性质如果断裂充填物以泥质成分为主, 其孔渗性差, 排替压力高, 侧向封闭性好。相反, 如果断裂带充填物以砂质成分为主, 其孔渗性好, 排替压力低, 侧向封闭性差。通过断裂带岩心观测结果表明, 破碎断层泥的孔喉半径可能小于 0.001mm, 可支持高达 300mm 的油柱。若断裂充填物以砂质成分为主, 是否具备侧向封闭性则取决于断层带的碎裂程度和后期的成岩改造作用, 若后期成岩作用形成方解石，石英和沥青的强烈胶结,断层也可形成良好的侧向封闭性。2.2断层垂向封闭性的主要影响因素2.2.1断面压力断面压力是造成断层在垂向上紧闭的最重要因素, 断层面压力越大, 断层紧闭程度越高, 垂向封闭性越好, 反之则越差。而断层面的压力大小又受断面埋深和倾角等因素的影响, 断层面埋深越大, 倾角越缓, 断层面所受到的压力越大, 断层紧闭程度越高, 垂向封闭性越好, 反之越差。此外, 区域主压应力对其也有影响, 区域主压应力越大, 与断层交角越接近 90° , 对断层面的压力越大, 断层紧闭程度越高, 垂向封闭性越好, 反之则越差。2.2.2 断面产状由上述断层垂向封闭机理可知, 断面压力的大小主要取决于断面倾角和断面埋深, 倾角越大, 埋深越浅, 断面正压力越小, 越不利于断层垂向封闭。因此, 在其他条件相同的情况下, 深埋的缓角断层封闭性好。2.2.3 断裂填充物质的性质断层的垂向封闭性除与断面正压力和断层面倾角有关外, 还受断移地层泥岩含量的影响。断层断移地层的泥地比值越高, 断裂带中的泥质成分越多, 孔渗性越差, 垂向封闭性越好。相反尽管断面所受正应力较大, 但断移地层剖面上泥岩所占地层比例很小, 断裂充填必然以砂质成分为主, 以砂质成分为主的断裂充填恰似一斜置于断层面上的储集层 , 若使该储集层具有封闭能力, 单纯靠断层压力使其渗透率降低到泥质岩的程度是极其困难的, 还必须依靠后期成岩改造, 即使无断裂充填, 但因断层两盘泥岩少, 砂岩多, 两盘泥岩层相互不接触, 油气仍可沿断面迂回向上运移。因此, 断移地层的泥砂比值很低时, 不利于断层的垂向封闭。第三章 断层封闭性的研究方法1.断层的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。2.断层封闭性的定性研究方法2.1. 断层及其封闭性的力学性2.1.1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。2.1.2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 。2.1.3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）。2.1.4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。2.1.5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。2.2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 0 ° 22.5 °,封闭性最差，基本不封闭。2.3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2.4断层与地层间产状配置关系封闭性a- 差b- 最好c- 下降盘较好，掀斜断块中最好 d- 掀斜断块中最好，上升盘差e- 上升盘较好3.断层封闭性的定量研究方法3.1断面现今地应力大小与断面岩石抗压强度对比分析法3.1.1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3.1.2 断层封堵性的判断设h处岩石的抗压强度为Pc，如果有G>Pc，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。3.2断层带及其两侧岩层的排驱压力对比法3.2.1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。3.2.2 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。3.2.3 具体评判每条断裂的封闭性将断裂带与两侧地层排驱压力值比较，按封闭性标准分一般采用声发射测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: 1.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; 2.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。 3.在压力机上加载并同时检测岩石试样的声发射现象，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。 3.3断层带及其两侧岩层的排驱压力对比法3.3.1 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。3.3.2 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；（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。第四章 断层封闭性评价关于断层封堵性研究，国内外都做过一些尝试，但主要是在勘探阶段，以分析控油断层的封堵性与圈闭的有效性为目的，针对较大断层的封堵性进行的研究。目前断层封堵性研究的主要方法有断层走向、埋深、断层断距、净厚度与总厚度的比值、断层的同生性、断层两盘岩性配置关系、泥岩涂抹、断层力学性质、断面倾角、断裂带充填物的性质、断层密度、断面正应力、油水界面、声波时差资料及动态法等，而使用的手段越多，断层封堵性评价的可靠程度就越高。但在实际的生产应用中，由于受到对具体断层认识程度的限制，断层封堵性评价的操作难度较大。在分析断层封堵性的主要影响因素的基础上，结合生产中的可操作性提出了一种实用的三级评价方法，适合低序级断层封堵性的分析，应用于开发阶段的断层封堵性研究效果较好。1评价方法的提出根据断块油田开发需要，断层封堵性研究的主要对象是低序级的断层。虽然低序级断层延伸短规模小，难以识别与描述，但在油田开发阶段较为丰富的静态与动态资料为开展多种资料配合的综合研究提供了条件。断层封堵机理主要表现在两个方面，一是接触J性毛管压力的差别，二是断裂带内被不渗透物质充填。影响断层封堵性的因素有:地质因素，主要包括断层力学性质、断层滑移距离、岩石组合等的综合作用;时间因素，在不同的地质时期其封堵性有差异，活动期一般不封堵;密度、粘度等流体性质及断层两盘的地层压力差别。由此，提出了基于构造样式分析的断层力学研究评价、断层面评价、地层配置与活动时间配置评价的三级评价方法。在每级评价中建立断层封堵性评价的临界封堵评价界限，以实现对于断层封堵性关键因素的评价。2构造样式分析构造样式是指一群有关联的构造体系或构造系的总特征。现代构造地质学中，构造样式的概念有构造几何学特征和构造运动学特征的双重含义。按照构造平衡的原则，可以依照主断层的几何形态和运动学的特征推导出断层成因与其基本组合特点，从而对低序级断层等构造要素进行分析和描述。在构造样式研究方面，已经取得了有价值的认识。单方向伸展变形或者带状拱张变形派生伴生表现为低序级断层平行排列构造样式;主要网格状构造样是多方向伸展变形派生的低序级断层组合;帚状或雁列状构造样式为张扭性低序级断层;放射状和同心环状构造样式柱状拱张变形派生了张性低序级断层s。在各种资料综合解释的基础上，分析复杂断块的构造样式，恢复其构造演化历史，配合构造应力场数值模拟和物理模拟，建立断层成因模式，可以确定断层的力学性质和应力场特征，并为断层面研究和岩性与时间配置研究提供基础，能够有效地指导断层封堵性研究。3评价方法研究程序3.1力学评价3.1.1断层力学性质断层力学性质是在构造样式、应力史和构造发育史综合研究基础上确定的。断层的力学机制不同，则断裂结构面的性质不同，封堵油气的能力也不同圈。张性断层为张应力的产物，断裂带内存在一定比例的断层角砾;而走滑断层为扭应力的产物，在滑动的过程中，断层两盘的岩体长距离地相对错动、紧密磨擦和研磨，往往在断面上形成大量的断层泥，在纵横两个方向上均封闭油气。走滑断层封堵性最好，压性断层较好，张性断层次之。3.1.2断面受力状况如果要使断层封闭，则断层应承受较大的压应力，成为闭口状态。一般来说，在断层的上部断面比较陡、埋藏浅、承受的应力小、封堵性较差，而断层的下部断面相对较缓、埋藏深、承受的应力大、封堵性较好，油气也相对富集川。这表明断面承受的应力方式和应力强度是决定断层是否具有封堵性及其封堵程度的主导因素。断面地应力包括两个方面，一是地壳重力作用和均衡作用产生的静地应力(或称重力应力)，二是地壳水平运动产生的构造应力，两者叠加构成了地应力场。地壳中任何一点三维应力状态可以用三个有效主应力值来表示在现今构造应力场研究的基础上，求取最大、最小水平主应力的大小和方向之后，就可以计算断面正应力。3.2断层面评断层封堵性并不简单地受相邻两盘的排驱压力差所控制，很可能是断裂带内的不渗透物质封堵所致，需要评价断层面中物质对于断层封堵性的总体。影响，包括断层岩、剪切带、缝合线、沥青充填及泥岩涂抹作用等;泥岩涂抹作用是指在断层错动过程中，由于构造应力和重力作用，使泥岩对两盘砂岩“涂抹”而形成的泥质薄膜川。由形成机理可知，泥岩涂抹层在空间上的连续性与其埋深、断面所受地应力、泥质含量和断层错动规模等因素有关。泥岩涂抹的强度以泥质涂抹系数来表示。Lindsay等将断层位移与倾向剖面中沿断面测得的被明显错开的泥岩厚度的比值定义为泥岩涂抹系数，其值越小，泥岩涂抹层在空间上的连续性越好;反之越差。3.3地层配置与活动时间配置评价地层配置与活动时间配置评价包括地层及岩性并置图、ALLAN图、排驱压力差异、产状及与地层的配置关系，断层活动时期与油气运移时期的配置关系等综合评价。3.3.1地层与岩性配置评价研究岩性配置关系最直接最有效的方法是制作ALLAN断面图。当断层两盘砂岩与泥岩对接时，断层封堵性好。当砂岩与砂岩对接，且有相同或相近的排驱压力时，断层封堵性差;当断层两侧接触的砂岩具有不同排驱压力时，断层的封堵程度取决于封堵砂岩的排驱压力与储集层的排驱压力之差，即封堵层砂岩与储集层砂岩存在一定的排驱压力差，断层仍能封堵油气。另外，岩性配置封堵程度还与油气性质有关，研究表明，断层封堵油气的机理在于封堵层的排驱压力与储集层的排驱压力之差大于油柱浮力的结果。这里所说的排驱压力是指使烃类进人水湿岩石的最大孔喉所需的压力。断层要封堵油气，遮挡层的排驱压力首先必须大于储层的排驱压力。3.3.2断层活动时期与油气运移时期的配置在油气聚集期已停止活动的断层，特别是停止时间较长的断层，多数情况下都有较强的封堵性，对油气的聚集起良好的封堵作用;在油气大规模运移期仍然活动的断层，运移和封堵油气的能力兼而有之，其封堵能力取决于这一时期的活动强度，活动强度大，则封堵能力弱;而在油气运移期过后仍然强烈活动的断层对油气主要起破坏作用。4东辛油田东营组断层封堵性评价区域构造分析表明，东辛油田一、二级断层的形成机制兼具正断和扭动，即为张扭性断层;一般三级断层与二级断层平行，也应属于张扭性断层;而四级断层分布无序，是主断层伴生的产物，即为张性断层。该区三级断层的封堵性较好，如东营背斜南翼以及辛68断块区三级断层控制的一些断块;而四级断层的封堵性较差，封堵的油柱高度小，含油层系较少;二级断层尽管力学机制为张扭性，但后期活动强度较大，破碎程度较高，封堵性也较差。另根据钻孔崩落椭圆法，利用地层倾角资料和采用光弹模拟实验技术，对东辛地区现今的构造应力场分布进行了研究，并作出相应的断面正应力图，确定现今最大水平主应力方向为近EW方向。通过声发射测量技术，以及断面正应力的值，可以基本确定当地层断面正应力大于roMPa时，该区东营组目的层段断层具有封堵性。通过对东辛地区东营组目的层段主控断层泥岩沾污因子值进行统计表明，其断层泥岩沾污因子变化较大，为1.030，反映了泥岩涂抹量沿断层分布极不均匀;但油层的泥岩沾污因子变化范围较小。统计发现，东营组目的层段的泥岩东营组断层埋藏浅，尤其是四级断层规模小，活动时间短，很难形成一定规模的断裂带，因此断块内聚集的油气更多的是依靠断层另一盘地层的遮挡。从统计的数据看，东营组各段砂岩百分含量皆超过50%，储层较为发育，储层物性好，具有良好的储集空间。但其本身还起着封堵层的作用，而作为封堵层，能否具有较强的封堵能力，是断层所遮挡的断块内油气是否富集的关键。统计表明，剖面上完全被泥岩遮挡的油层约占油层总数的60%，但是考虑到同一断层不同地段岩性配置关系的差异，完全依靠泥岩遮挡的油层则不到一半甚至更少。因此，不同排驱压力的砂层是能够起到一定封堵作用的，但是其封堵能力较差(图2)。在断距较小的情况下，相邻砂岩的排驱压力值差别不大，一般不会超过0.01MPa，而在这个范围内，油柱高度则较小，因此该区的四级断层封堵的油柱高度较小是符合这一规律的，进一步证明这类断层主要是依靠断层两盘的排驱压力差来封堵油气的。研究认为，断层圈闭的油气富集和剩余油分布很大程度上受断层封堵性的控制。东辛地区的油藏类型主要为断层油藏和断层一岩性油藏，通过三级评价方法研究了100余条断层，发现断层封堵的类型有断层压扭性封堵、主应力封堵、泥岩沾污带封堵、岩性配置封堵等。第五章 断层在油气藏形成与保存中的作用1.断层活动形成的构造裂缝改善了油气储集空间及性能 根据地质力学研究, 断层活动是构造应力聚集到一定程度时的突然释放, 断层这种活动可以使其附近的脆性岩石 (砂岩与灰岩) 当所受到的构造应力超过岩石抗张、抗剪、抗压强度后产生构造裂缝。这些构造裂缝的发育与分布受断层发育和分布的控制: 距离断层越近,裂缝越发育; 反之则越少。此外先存断层往往成为后期构造运动作用于地层的边界条件, 断层的边界效应和阻止地层运动, 使地层在后期构造应力作用下发生褶皱而产生局部应力场。当这些局部应力场的地应力状态达到岩石破裂条件时, 使岩层发生破裂形成了构造裂缝。这种构造裂缝主要分布在局部构造枢纽或轴的延伸方向、构造高点及其附近、构造枢纽的弯曲部位和地层产状急剧变化的地带。正是由于这些构造裂缝的形成, 改善了油气储集空间及性能, 构造裂缝不仅可以直接作为油气的储集空间, 而且还可以起到沟通孔隙或孔洞, 使孔隙渗透性增强的作用。这种作用尤其是在碳酸盐岩、泥岩或页岩、火山岩等致密岩层中更为明显。根据世界上已开发油气田统计数据, 裂缝型储集层油气资源占世界总量的近一半。例如我国西南地区古生界、中生界油气田基本上是以裂缝型储集层为主, 胜利油田在 Es层中也找到了裂缝型油气藏。盛产石油的中东地区, 裂缝型碳酸盐储集层也占很大比例。目前世界上已有不少盆地在泥岩裂缝圈闭中发现了工业油气流, 如美国东部的阿巴拉契盆地、落基山区的尤因塔盆地、丹佛盆地、加利福尼亚的圣玛利盆地、前苏联的西伯利亚盆地、厄瓜多尔的圣埃利纳油田、加拿大的魁北克盆地等。我国也开始发现一些泥岩裂缝油气藏, 如柴达木盆地西部发现了油泉子泥岩裂缝油藏, 渤海湾盆地东营凹陷有两口井在沙三段、沙四段生油岩中见到了工业油流, 松辽盆地的下白垩统青山口组在古龙凹陷有5 口井获工业油流