断层侧向封闭性评价方法研究毕业设计论文.doc

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1、摘 要张性正断层断裂带内部结构具有二分性：即断层核和破碎带。侧向封闭机理为毛细管封闭与水里封闭。较可靠的断裂带泥质含量的计算模型为SGR，常用断层侧向封闭性评价的图件是Knipe图解和Allan图解，存在5种封闭类型：即对接封闭、碎裂岩封闭（SGR15%）、层状硅酸盐-框架断层岩封闭（15%SGR50%）、泥岩涂抹封闭（SGR50%）和胶结封闭。基于已知封闭断层断裂带SGR与两盘压力差之间的关系，建立了断层侧向封闭烃柱高度与SGR之间的定量关系，对于未标定区可以通过实际油藏油水界面和烃柱高度分布，反推断层封闭的SGR临界值，进而标定断层侧向封闭烃柱高度与SGR之间的定量关系，从而对未知断裂侧向

2、封闭能力进行定量评价。断层侧向封闭性定量评价主要应用于圈闭风险性评价中，依据断层封闭的烃柱高度和圈闭幅度的关系，分为完全有效的圈闭、部分有效的圈闭和完全无效的圈闭三种类型。关键词：正断层 侧向封闭 定量评价 临界SGR 圈闭风险性AbstractThe structure of fault zone in extensional normal fault consists of fault core and damage zone. The main seal mechanism is membrane seal and hydraulic seal. One reliable model u

3、sed to calculate shale content is SGR value, and common methods to estimate lateral seal capacity are Knipe diagram and Allan diagram. There are five seal types including juxtaposition seal, cataclastic rock seal（SGR15%）, framework-phyllosilicate fault rocks seal（15%SGR50%）, clay smears seal and cem

4、ented seal. Based on the relationship between the SGR value of sealing fault in fault zone and the pressure difference between footwall and hangingwall, the quantitative relationship is established between SGR value and height of hydrocarbon column sealed by lateral fault seal. Use of actual distrib

5、ution of OWC and the height of hydrocarbon column can be made to conclude critical SGR value for no calibrating area, and then the relationship between the height of hydrocarbon column and SGR value can be made sure. Therefore, lateral fault seal capacity can be estimated quantitively according as a

6、bove. The quantitive estimation of lateral fault seal capacity is mainly applied to risking estimation of trap which can be classified as entirety efficient trap、partly efficient trap and entirety inefficient trap according to the height of hydrocarbon column and its scope.Key words：Normal fault；Lat

7、eral seal；Quantitative estimation；Critical SGR value；Risking estimation of trap毕业论文（设计）原创性声明本人所呈交的毕业论文（设计）是我在导师的指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除文中已经注明引用的内容外，本论文（设计）不包含其他个人已经发表或撰写过的研究成果。对本论文（设计）的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中作了明确说明并表示谢意。 作者签名： 日期： 毕业论文（设计）授权使用说明本论文（设计）作者完全了解*学院有关保留、使用毕业论文（设计）的规定，学校有权保留论文（设计）并向相关部门送交论

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10、言1第1章 断层侧向封闭性研究简史6第2章 断层带内部结构、封闭机理及类型102.1 断层带内部结构102.2断层侧向封闭机理及封闭类型11第3章 断层侧向封闭性影响因素分析143.1地层岩性特征和断距143.2断层带厚度与后期充填物性质153.3 断层埋藏深度153.4 断裂变形与埋藏史的关系153.5 断层后期活动的影响16第4章 断层侧向封闭性评价方法174.1定性评价方法174.2定量评价方法18第5章 断层侧向封闭性评价在勘探中的应用285.1 断层圈闭风险性评价285.2 断层侧向封闭性与油气运移和聚集30结 论32参考文献33致 谢34前 言1.目的意义油气在运移过程中常常会遇到

11、断层面，这种断层面有时可以作为油气运移的通道，有时又起遮挡作用（1989，陈发景）。当起通道作用时，油气可沿断层面做垂向运移，断层错断地层的层位不同，油气运移到的层位也不同，其活动时期控制着天然气二次运移的时期；当起封闭作用时，断层在侧向上可阻止油气穿断层面运移，垂向上防止油气沿断面向上部储层运移。因此搞清断层的封闭程度，可认清油气的分布规律，确定油气的勘探目的层，同时研究与断层有关的圈闭，对于有效寻找油气藏具有重要的指导意义。2.研究现状断层封闭性的研究自20世纪50-60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。早在1966年，Derret Smith就从分析断层封闭

12、性的本质入手，建立了断层封闭性理论模型，基本含义为：目的盘岩层中的排替压力小于与之对接的断层的另一盘地层排替压力时，断层封闭，故目的砂岩层与对盘泥岩层对接时，断层是封闭的。若断层两盘为砂-砂对接，断裂带内的泥可起封闭作用。Smith在1980年发表的文章中，利用油田实例证实了断层层两侧砂泥对接断层封闭理论的正确性，并通过对野外的实际观察，证实了断层泥的存在。后来人们所做的工作基本都是从不同角度证实Smith模型的正确性，并以断层两盘砂泥对接作为断层封闭的主要标准应用于断层封闭性的判断。1978年，K.J.Weber等人利用一种环形剪切装置来模拟断层泥的形成，证实了在剪切应力下的塑性地层可以形成

13、断层泥，同时他也对所产生的断层泥进行封闭性能测试，确定断层泥可对流体起遮挡作用。N.Lwatts于1978年在所发表的文章中以Smith理论模型为基础，从理论上进一步论述了两盘不同渗透能力砂岩相互对接时，无充填情况下的断层封闭单相烃柱和两相烃柱能力的差别。他指出，在浅处断层封闭的油柱高度可能会大于气柱高度，而在临界深度（区间）之下，气比油更容易封闭。在断层封闭能力确定的情况下，如果断层封闭的是油气藏，随着气顶高度的加大，断层封烃的总高度会下降。1984年，M.W.Devney通过对断层封闭机理的研究指出，断层封闭具备双向性，即顶部封闭（后被称之为垂向封闭）和侧向封闭，且由于两个方向上行至上的差

14、异，导致对油气保存与破坏的控制作用大不相同;段侧过的垂向封闭将油气限制在某一储层内而不至于上逸散失，断层的垂向开启会导致油气向更新地层中串层运移、聚集（在聚集）、或散失。断层的侧向封闭将油气限制在了断层的一侧，使油气只能在断层一侧沿断层走向发生运移或聚集；断层侧向开启会导致油气产断层面运移，使油气在底层上倾方向上的更远处聚集或散失。1989年，Urbans Allan提出了利用断面剖面分析判断断层侧向封闭性的方法，该方法的前提是断层内无充填，断层侧向封闭与否取决于断层两盘砂岩层的对接情况，该方法是以断层能免为剖面，将断层两盘目的层段各岩层按实际地层产状投影到断面剖面上，根据两盘渗透性地层和非渗

15、透性地层的分布状态从右起运移角度分析各点断层的侧向封闭性。陈发景（1989）在前人研究的基础上又进一步研究了断层封闭机理，建立了断层差异排替压力封闭能力判断模型。指出断层侧、垂向封闭能力的大小取决于目的盘储层与对置盘地层、断裂充填物质及盖层内断层裂缝排替压力差的大小，如果目的盘储层排替压力小于对置盘地层排替压力（无断裂充填或断裂充填物排替压力小于目的储层排替压力）或小于断裂充填物（有断裂充填时）排替压力时，断层侧向封闭，否则断层侧向开启；当目的盘储层排替压力小于盖层内断层裂缝排替压力时，断层垂向封闭，否则垂向开启。陈发景利用北大港油田开发区油藏实例证实了所建模型的正确性。在陈发景以后，关于断层

16、封闭机理问题没再有更新的认识，多数工作都致力于断层封闭影响因素研究和断层封闭性判别方法研究上。1989年，J.Q.Bouvier 在尼日利亚农河油田利用三维地震资料作过断层切片，研究断层两盘地层接触情况，并以此分析断层封闭性。研究后指出，断层泥的存在确实可以阻挡油气穿过断层的侧向运移。1992年，曹瑞成、陈章明提出了利用逻辑信息技术判断断层封闭性的方法。该方法是在总结所有影响断层封闭性因素的基础上，利用逻辑信息法对各因素进行分析、筛选，找出最主要的10个因素，并计算其各自在断层封闭性中作用权值，建立由各因素及其权重构成的断层封闭性判别模型。1993年，Lindsay等人根据实际资料的统计分析，

17、提出了泥岩涂抹因素SSF(Shale Smear Factor ）分析断层侧向封闭性判别方法，其SSF的计算公式为：SSF断距/泥岩层厚度，SSF主要用以表征断层涂抹层的连续程度，Lindssy给出了断层封闭性作用的SSF范围值。受Lindsay的启发，1996年，Fulljames和Lehner改进了Lindsay的SSF算方法，分别提出了CSP(Clay Smear Potential）和SF(Smear Factor）断层涂抹层连续性的描述方法及公式（CSP2/distance，SSF n/distancem）。1997年，G.Yielding在前人研究的基础上，提出了断层泥分布SGR(

18、Shale Gouge Ratio）及计算公式：SGR=（bed thickness）100%/Fault throw。并用以分析断层泥的分布及断层的侧向封闭性能。 1994年，M.Antoneuini和A.Aydia通过露头区断裂带的精细地质填图和测量，发现在多孔砂岩中变形条带、变形带和滑移面是同断裂带形成演化有关的次级构造，变形条带的孔隙度比围岩低1个数量级，渗透率低3个数量级，滑移面附近两盘岩石的渗透率比原岩低7个数量级；变形条带中毛管压力比围岩的大10100 倍。因此说，即使是断层两盘砂岩层与砂岩层相接触，由于断裂带的低孔渗性也可能造成断层的侧向封闭。1995 年，吕延防通过对辽河油田

19、开发区断层所断移地层的砂泥比值统计发现，同生断层断移地层砂泥比值大于1.0、非同生断层大于0.8，断层不具封闭性；封闭断层断移地层的砂泥比值一般小于0.6。他在总结了前人断层封闭性研究成果的基础上，提出了非线性映射分析法判断断层封闭性的数学地质方法。此后，又相继提出了压力系数法、综合地质分析法等断层封闭性分析方法。1996年，吕延防在充分分析断层封闭机理及封闭性影响因素的基础上指出影响断层侧向封闭性的主要因素是断层两盘砂泥岩层的对置状况，影响断层垂向封闭的主要因素是断层面所承受的正压力。鉴于我国陆相沉积盆地砂泥岩层单层厚度不大、横向相变快、断层两盘砂泥岩层的对置状况直到油田开发初期都很难用作图

20、的方式准确知晓的特点，提出了利用砂泥对接概率模拟的方法定量研究断层侧向封闭性的新方法。至此，将过去的断层封闭性的定性研究发展到了半定量一定量研究阶段。1997 年，付广等人在Lindsay 等（1993）提出了泥岩涂抹系数的基础上，结合我国断层发育特点，提出了一套适合我国断层泥岩涂抹系数的求取方法，并将其应用于松辽和塔里木盆地断层封闭性研究中，并取得了较好的效果。1997年，付广等人又对断层垂侧向封闭机理进行了深人研究，对其研究方法进行了探讨。1998年刘泽荣等应用“多级模糊综合评价技术”研究断层的封闭性。1999年英国利物浦大学断层研究小组和英国Badleys公司科研人员联合推出了评价断层封

21、闭性的FAPS4.0软件，对于定量评价断层封闭性起到一定作用。2001年赵密福等将现代测试和数学分析方法应用于断层封闭性研究，实现了从定性到定量的发展方向。2002年Peter Bretan等提出利用断层泥比率估算断裂带所能支持的烃柱高度，进一步定量研究断层封堵性。2003年Ted Doughty P研究了生长断层的泥岩涂抹封堵性和断层封闭潜力。同年付广等利用达西定律，建立了断层垂向封闭性评价指标Vn。2004年Kip Cerveny等提出如何在断层封闭性分析中减低不确定因素。同年刘琨等全面研究断层封闭性的4种基本参数及其相互制约关系，建立符合实际的断层四维封闭模型。2005年付广、吕延防等建

22、立了利用油气通过断裂带运移速度研究断层垂向封闭性的综合定量评价方法。2006年李功权从断层的封闭机理入手，分析了断层封闭性的控制因素。2007年吕延防等提出利用断层排替压力研究断层垂向封闭性。由此看出：国内外对断层封闭性的研究，研究方法上，已经向着多角度多学科迅速发展，实现了从定性到定量的研究。内容上，主要侧重于断层的几何学、形态学、断层面的物质涂抹及动力学、运动学等方面。3.研究思路地震资料、钻井资料、测井资料、录井资料、油藏资料、分析测试资料等断圈的形成及成因机制控圈断层的侧向封闭性评价断圈成藏条件及主控因素断圈综合评价及优选断裂系统演化与断圈的形成断圈成因机制及类型断层封闭机理及影响因素

23、建立断层封闭性评价标准(不同地区建立相应的标准)断层侧向封闭性定量评价岩性对接油水界面压力剖面已知断层侧向封闭性解剖调整SGR标定断层封闭下限断层封闭性影响因素分析岩性对接含砂率断距断层力学机制成岩程度断裂发育历史与封闭性关系首选参数SGR及其与烃柱高度的关系综合考虑影响断层封闭性的因素源内断圈源外断圈断圈的油气来源断圈油气聚集规律断层两盘油气富集差异断层与地层产状配置关系油源断层的确定油源断层类型断层与生排烃期断层顶封作用离源距离势场的影响断层断穿层位不同地区断层封闭性差异4、主要研究任务 综合考虑断层侧向封闭性影响因素， 利用封闭性的定性、定量评价方法，预测断层的侧向封闭能力，并将其应用实

24、际的油气勘探中。第1章 断层侧向封闭性研究简史伴随石油工业的发展，断层在油气成藏中的作用日显突出，其发展可大致分为以下四个阶段。第一阶段：1850年以前：石油勘探萌芽阶段，围绕“油苗”找油；第一家石油公司是1859年成立的塞内加（Seneca）石油公司。1859年第一口井大约21m，开始产量每天25桶，随后降到了每天15桶（Weber，2006），部署“经验”和“野猫”井。第二阶段：1851年1900年：石油地质开始“背斜聚油理论”：两个地质学家于1861发表了他们关于背斜圈闭的理论。加拿大地质调查局的T.Sperry Hunt注意到西安大略的石油生产与宽广的、适度的背斜有关。玛丽埃塔地质专家

25、E.B.Andrews也发现了弗吉尼亚州西部产油井与背斜的密切关系。I.C.White教授对石油聚集背斜理论的发展做了较为详细的工作。Clapp（1929年）曾提到过“我们的国家似乎被断裂支解了”，他认为在找油的过程中一个应该避开断层。第三阶段（1901年1960年）；石油地质理论发展，圈闭分类描述，开始考虑断层在石油圈闭中的作用。部分学者认识到断层是圈闭形成的重要因素之一（表1-1）；1955年AAPG年会（1958年公开发表）石油产出（Weeks，1958）绪论中列举18个问题，其中有“断层是否通常是充当运移的通道还是运移的遮挡物”；少数勘探地质学家提到断层封闭的重要性（McKnight，

26、1940；Wilhelm，1945；Willis，1961）；对断层的类型和断层岩性对接更为重视（忽略断层岩）。第四个阶段（1961年1980）：断层对油气成藏控制作用及断层封堵性分析的初级阶段20世纪下半叶，在圈闭分类中充分考虑了断层的重要性；同时建立了断层封闭的岩性对接概念模型，将毛细管压力理论应用到断层封闭研究中（Smith，1966；Perkins，1961）；确定了泥岩涂抹是断层封闭的重要因素之一（Perkins，1961；Weber和Daukoru，1975；Weber等，1978 ）；涉及了有关断层岩组构和岩石物性方面的研究（Pittman，1978，1981）；Smith（19

27、80）和Watts（1987）推广使用“Sealing fault”和“fault seal”术语，并提供了断层封闭性分析的完善理论框架。表1-1 构造圈闭分类方案中断层的作用（据Rasoul Sorkhabi等，2006）表1-3 断层封闭的标定（Smith，1966，2007，修改）第五阶段：1981年现今：断层控藏机理的发展阶段断层在石油勘探、油藏管理和生产规划上不可忽视的重要性受到普遍认可；被断层分隔储层越来越成为人们关注的经济勘探目标；3D高分辨率地震和测井技术能够有效识别断层；基于野外露头、岩心分析，对断裂带结构有了深刻的认识（Bruhn等，1990；Knipe，1992；Anto

28、nellini和Aydin，1994；Caine等，1996；Burhannudinnur和Morley，1997；Walsh等，1998；Wallace 和Morris，1986；Gibson，1994；Shipton等，2002），识别多种类型的断层岩（Sibson，1977；Watts，1987；Mitra，1988；Knipe 1989，1992；Knipe 等，1997； Weber， 1997；Fisher和Knipe，1998；Gibson，1998），并确定其封闭作用；建立了考虑多因素的断层封闭性评价方法。提出了断层输导油气的“地震泵”抽吸作用（Sibson，1975；Hoop

29、er，1991；华保钦，1995），进一步提出“断-压”双控油气运移模式（郝芳等，2004） ； 图1-1 断层封闭性评价方案的鱼骨状示意图(Rasoul Sorkhabi，2005)第2章 断层带内部结构、封闭机理及类型2.1 断层带内部结构断裂带（Fault zone）结构表现为二分结构(付晓飞，方德庆，吕延防等， 2005;Sibson，1977;Chester，Logan1986)：断层核（Fault core）和破碎带（Damage zone），两者之间没有数量上的关系，同时并不是每部分都会出现在断层中。需要指出的是断层对流体的作用是变化的，因此我们所看到的断层只是断层活动过程中的一

30、个时间点对应的状况。因此对于特定的断层带，在确定其概念模型时，了解被研究断层所处演化阶段是非常重要的。（1）断层核断层核吸收了断层大部分位移，由滑动面（Slip surface）和多种类型断层岩（Fault rock）构成(Sibson，1977;Chester，Logan1986)。基于油田的调查表明下倾向和走向上的厚度变化和不同内部结构与组分对断层核部的流体流动起到很重要的作用。粒度减小与细粒沉积都会使断层核具有相对原岩较低的孔隙度与渗透率。渗透率下降则会使断层核具有对流体流动的阻碍作用。图2-1 断裂带内部结构及封闭机理模式图（2）破碎带破碎带为与断层形成统一应力场和活动派生的应力场中形

31、成的大量裂缝切割围岩部分，因此具有比围岩更高的渗透性。如果不考虑胶结作用和成岩作用的影响，断层核渗透性往往比破碎带低得多(付晓飞，方德庆，吕延防等，2005；Chester，Logan，1986;Scholz，Anders1994;熊永旭等1978; Smith、Forster、Evans，1990; Andersson、Ekman、Nordqvis、Winberg，1991)，断层核表现为特低孔特低渗的特征，破碎带由于大量裂缝的发育渗透性大大提高（图2-1）。2.2断层侧向封闭机理及封闭类型断层侧向封闭机理主要为薄膜封闭（Membrane seal）即毛细管封闭(Hubbert1953;Sm

32、ith，1966;Engelder，1997;Watts.1987;Smith，1980)（图2-1），因此断层岩性质和两盘对接情况是决定断层封闭能力的关键因素。基于断层封闭机理的认识，断层封闭可以划分为三型五类（图2-2）：图2-2 断层侧向封闭类型及影响因素对接封闭（Juxtaposition seal）(Smith，1995; Allan.1989)：其是指储层砂岩对接于低渗透性或非渗透性岩层所形成的封闭。无论断裂带内部结构如何，无论断层核中断层岩性质如何，只要断层一盘渗透性地层与另一盘非渗透性地层对接，断层侧向是封闭的，这种模式适用于正、逆和走滑断层，也适用于各种沉积环境地层。断层岩封

33、闭（Fault rock seal）：断裂变形过程中卷入断裂带中并受变形影响形成的岩石，包括三种类型：一是碎裂岩封闭（Cataclastic rock seal）（Knipe，1992a，1992b）：碎裂岩形成于粘土含量低、纯净的砂岩中（泥质含量不超过15%），碎裂岩起因于破裂作用、颗粒磨擦滑动以及伴随有粒径减小的孔隙的崩塌（Knipe，1992a，1992b）。碎裂岩破碎程度往往不足以产生高排替压力，只有随着埋藏深度的增加，石英压溶胶结可能使碎裂岩产生比围岩更低的物性特征。石英压溶胶结取决于变形的温度、压力条件，主要的控制因素还是温度，普遍的结论是石英压溶胶结的温度大于8090。二是层状硅

34、酸盐-框架断层岩（Phylloslicate-frame rock seal）：是由含一定层状硅酸盐不纯净砂岩的变形而形成的（泥质含量为14（15%）40（50%）（Knipe，1992a，1992b，1997），由层状硅酸盐与框架石英混合形成的断层岩。这些互相联结的微观泥质带可能具有与粘土封堵相似的特性，其封闭性是受变形层状硅酸盐的连续性和结构控制的，并不一定像泥岩涂抹那样要求厚而且塑性较强的粘土地层单元。三是泥岩涂抹封闭（Clay smear seal）（Knipe，1992a，1992b；Sverdrup，1997；Weber，1975；Bouvier，1989；Lehner，Pilaa

35、r ，1997；Doughty，2003；Aydin，Eyal，2002；Clausen，Gabrielsen，2002）：泥岩涂抹是在断层在活动过程中，由于巨大的构造应力和上覆岩层重量的作用，在断层两盘削截砂岩层上形成一个薄薄的泥岩层，由于泥质颗粒侵入到砂质颗粒中，而且发生了动力变质和重结晶作用，使其成分均一化，物性明显降低，故具有非常高的排替压力，对被涂抹砂层中的油气起到侧向封堵作用。Lindsay等（1993）通过野外露头观察认为泥岩涂抹主要有三种类型：即研磨型（Abrasion smear）、剪切型（Shear zone smear）和注入型（Injection smear）。泥岩剪切

36、强度和含水量是泥岩涂抹形成的主要控制因素（Bouvier，1989；Lehner，Pilaar ，1997；Doughty，2003；Aydin，Eyal，2002），其形成于同生断裂中，且埋藏深度不超过50m80，但在固结成岩泥岩中的断裂作用也发育泥岩涂抹（Clausen，Gabrielsen，2002；Knipe，1998；Childs，Walsh ，Watterson，1998）。无论哪种类型的泥岩涂抹，只要连续分布，就能对储层中油气具有封闭作用。胶结封闭（Cemented seal）：断裂带形成后被后期胶结物充填，造成断裂带渗透性降低形成封闭条件，常见的胶结作用有：碎裂岩深埋石英压溶胶

37、结、深部热液胶结和沥青塞作用等。除了胶结作用之外，岩性对接封闭和断层岩封闭性受控于断移地层岩性及断层规模，因此合理预测断层两盘岩性对接及断裂带填充物泥质含量成为断层侧向封闭性预测的核心内容第3章 断层侧向封闭性影响因素分析断层侧向封闭性评价存在很多不确定性因素，这些不确定性因素极大影响断层的侧向封闭能力，因此深入剖析这些因素，对正确评价断层的侧向封闭性具有重要的意义。3.1地层岩性特征和断距地层岩性特征和断距是控制断裂带中泥质含量及封闭能力的主要因素。这里所涉及的地层岩性特征主要指断移地层的砂泥比。砂泥比值为某一层段内砂岩层总厚度与泥岩层总厚度的比值。不难想象，如果为断层所错动的地层中砂泥比值

38、较高，泥岩层对置的可能性就一定很小，断裂充填物的性质也以砂质为主。在较高的砂泥比条件下，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，无论其它条件如何，断层都不具封闭能力。断距也是影响封闭性的一个主要因素，断距大小直接影响着泥岩涂抹的连续程度和涂抹的厚度，可以定性理解为断距越大涂抹越不连续，同时涂抹厚度越小，那么断层的封闭能力也就会随之下降。断层封闭性定量评价的基础是断裂泥比率的计算，目前存在多种计算方法（SSFShale Smear Factor、CSPClay Smear Potential和SGRShale Gouge Ratio）（图3-1-3），地层岩性特征和断距是影响断裂带

39、中断层泥比率的关键因素。泥岩厚度和断距共同约束断层泥比率的大小，断层泥比率与泥岩厚度、断距不存在单因素的相关关系。野外定量表征这些计算方法，结果与实际测试的断裂带中泥质含量误差最小的为SGR（图3-1-4），因此选择SGR为预测手段。图3-1 断裂带中泥岩涂抹规律计算方法3.2断层带厚度与后期充填物性质毛细管压力大小、毛细管阻碍流体运移的程度是和断层带厚度成正相关的(Scholz，1987;Evans，1990;Knott，1994;Childs等人，1997;Sperrevik等人， 2002)。断层带厚度这一因素是非常重要的，特别是在没有泥岩涂抹的位置，带内多个主滑动面和混杂的岩性将会大大

40、改善断层封闭能力（Roald和Frseth，2007）。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，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

41、的风险3.3 断层埋藏深度多个盆地的研究结果表明，埋深对封闭性影响很大，同时深度越深对封闭性的影响越大(Hindle，1989;Knott，1993;Gibson，1994;Hesthammer 等人， 2002; Sperrevik 等人， 2002; Yielding， 2002; Bretan 等人，2003)。随埋深的增加，物理和化学方面的作用（压实和交结）都会产生孔喉半径减小、毛细管压力升高。在埋深超过3000米，或温度大于90C时，石英会发生结晶，从而增加断层的封闭能力(Fisher和Knipe，2001)。由于在埋深很大时，其他因素对封闭性的增强影响较涂抹而言不容忽略，因此即使深

42、部和浅部的SGR值相同，深部的断层封闭能力也会强于浅部。3.4 断裂变形与埋藏史的关系断裂变形发生的时间与埋藏的历史匹配关系有2种类型：第一种是早期断裂变形之后深埋形成断层岩，之后在埋藏过程中发生与围压大致相同的成岩作用，变得越来越致密，封闭性能有逐渐增强的趋势。早期伸展后期没活动的断裂系统普遍具有这种特征，这类断层具有较强的侧向封闭能力。第二种是早期深埋晚期断裂变形（未抬升），该类断层变形特征取决于岩石力学特征，塑性泥岩依然产生泥岩涂抹，相应形成较强的封闭能力；脆性砂岩多被研磨破碎，断裂带孔渗较高，相对的封闭能力较差。3.5 断层后期活动的影响早期活动的断裂晚期再活动时，对早期形成的断层岩有

43、改造和破坏的作用，主要有两个方面：一是早期形成的泥岩涂抹，由于后期活动断距增大，从而将泥岩涂抹拉断（吕延防等，2000）；二是早期形成的断层岩在晚期活动时产生裂缝，成为油气的运移通道（RDR公司，2004，2005）。因此早期形成的断层岩在晚期活动时容易被破坏，断层封闭性变差。另外，我们可以利用原地压力状态的方向和大小、空隙压力、和断层几何形态来推测关键断层复活的可能性(Bailey 等人， 2006)。将要活动的断层，其内部的压力状态是不稳定的，很可能会将部分压力传给烃类。相比较而言，稳定的断层更可能出于封闭状态(Bolas and Hermanrud，2002;Wiprut and Zob

44、ack，2002; Jones and Hillis，2003)。第4章 断层侧向封闭性评价方法4.1定性评价方法4.1.1利用Knipe图解和Allan图定性评价断层侧向封闭性方法对于研究区内以岩性对接为主要侧向封闭类型的断层，其断层侧向封闭能力取决于断层两盘的岩性对接关系，因此，我们可以利用Knipe图和Allan图对其进行断层侧向封闭性研究。一、Allan图基本原理1989年，Allan在研究墨西哥湾沿岸三角洲油气与构造关系的过程中提出了断层构造内油气运移和圈闭模式，以预测哪一类闭合度构成圈闭的可能性大以及这些圈闭所能容纳的油气数量，开启了断层封堵评价的先河。Allan在其断层研究工作中

45、提出了著名的Allan图，又称“断面图”。断层错断岩层时，沿断层走向断距是变化的：断裂中心断距最大，向两侧逐渐减为零。我们可以依据地震解释数据中断层断距的变化及断层两侧岩性关系，将上下盘同时投影到断层面上，就形成了Allan图（图4-1）。通过绘制Allan图，我们可以清楚的知道断层两侧的岩性对接关系。图4-1 断层在三维空间中的形态及Allan图二、Knipe图解基本原理1992年，Knipe在研究北海ULA油气田时，对Allan图作了改进，采用断层面的实际形态作图，并在计算机上得到了实现。紧接着，Knipe等提出了传统三角图，在传统的三角图上除了绘出断层上下盘的岩性外，还用x轴表示了断层断

46、距的变化。其优点是它能对断距不同断层的对接关系和封堵性进行快速的初步评价。尽管如此，Allan图和传统三角图都只考虑了断层两侧地层的岩性对接关系，只能是一种定性的评价方法。1993年，由Knipe等对三角图进行了改进，改进后的三角图不仅考虑岩性、断距，而且考虑断层涂抹封堵，使断层封堵分析向定量研究迈进了一步。图4-2 Knipe图解与实际断层面上两盘岩性对接关系对比（据Knipe，1997）Knipe图解是以单井资料为基础，编制的理想状态下岩性对接及封堵图，X（水平）轴代表断层垂直断距的变化。图4-2所示的这种图表明一条伸展断层，其下盘地层保持水平，上盘地层保持倾斜，对接图的这种视角，等同于“

47、看穿”一条断层，下盘地层可视作与断层面相交，上盘地层可看作沿斜线与看穿断层相交，在图上向右垂直断距增加，地层单元的偏离随之增加。Knipe图解实际是表达理想状态下不同断距断层两盘对接特征，以此为基础，可进一步计算不同断距条件下不同对接的地层断裂带内SGR值，并根据断裂带中SGR判断断层岩类型，依据数据库中不同类型断层岩的属性特征，进一步判断断层侧向封闭能力。4.2定量评价方法目前世界上应用于断层封堵性分析的常用定量算法中，以泥岩断层泥比即SGR算法最为常用，效果也最好。本文主要介绍了用过断层的压力差和用浮力对SGR进行标定的两种方法，并通过建立SGR 与过断层带压力差(AFPD )的关系来定义与深度有关的封堵失败包络线。封堵失败包络线提供了一种估算断层可支撑的最大烃柱高度的方法。断层封堵性分析是断块圈闭勘探和断块油藏开发中不可缺少的研究内容（Peter，2003）。TrapTester软件可以进行断层封堵定量评价， 通过建立断层封堵属性值与过断层压力差的关系来对未钻探断块圈闭进行封堵完整性评价， 进而估算断块圈闭的潜在烃柱高度。导致断层封堵的机制主要有四种，分别是对接作用、