【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 。 圖 21 斷裂 帶內(nèi)部結(jié)構(gòu)及封閉機(jī)理模式圖 （ 2）破碎帶 破碎帶為與斷層形成統(tǒng)一應(yīng)力場(chǎng)和活動(dòng)派生的應(yīng)力場(chǎng)中形成的大量裂縫切大慶石油學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 12 割圍巖部分，因此具有比圍巖更高的滲透性 。 如果不考慮膠結(jié)作用 和成巖作用的影響 ，斷層核滲透性往往比破碎帶低得多 (付曉飛，方德慶，呂延防 等 ， 2020；Chester， Logan， 1986。Scholz， Anders． 1994。熊永旭 等． 1978。 Smith、 Forster、Evans， 1990。 Andersson、 Ekman、 Nordqvis、 Winberg， 1991)， 斷層核表現(xiàn)為特低孔特低滲的特征， 破碎帶由于大量裂縫的發(fā)育滲透性大大提高（圖 21）。 斷層側(cè)向封閉機(jī)理及封閉類型 斷層側(cè)向封閉機(jī)理主要為薄膜封閉（ Membrane seal）即毛細(xì)管封閉(Hubbert． 1953。Smith， 1966。Engelder， 1997。Smith， 1980)（圖21） ，因此斷層巖性質(zhì)和兩盤對(duì)接情況是決定斷層封閉能力的關(guān)鍵因素?；跀鄬臃忾]機(jī)理的認(rèn)識(shí)， 斷層封閉可以劃分為 三型五類（圖 22）： 圖 22 斷層側(cè)向封閉類型及影響因素 大慶石油學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 13 對(duì) 接封閉（ Juxtaposition seal） (Smith， 1995。 )： 其是指儲(chǔ)層砂巖對(duì)接于低滲透性或非滲透性巖層所形成的封閉。無(wú)論斷裂帶內(nèi)部結(jié)構(gòu)如何，無(wú)論斷層核中斷層巖性質(zhì)如何，只要斷層一盤滲透性地層與另一盤非滲透性地層對(duì)接，斷層側(cè)向是封閉的，這種模式適用于正、逆和走滑斷層，也適用于各種沉積環(huán)境地層。 斷層巖封閉（ Fault rock seal）： 斷裂變形過(guò)程中卷入斷裂帶中并受變形影響形成的巖石，包括三種類型：一是碎裂巖封閉（ Cataclastic rock seal） （ Knipe， 1992a， 1992b） ：碎裂巖形成于粘土含量低、純凈的砂巖中（泥質(zhì)含量不超過(guò) 15%），碎裂巖起因于破裂作用、顆粒磨擦滑動(dòng)以及伴隨有粒徑減小的孔隙的崩塌 （ Knipe， 1992a， 1992b） 。碎裂巖破碎程度往往不足以產(chǎn)生高排替壓力，只有隨著埋藏深度的增加，石英壓溶膠結(jié)可能使碎裂巖產(chǎn)生比圍巖更低的物性特征。石英壓溶膠結(jié)取決于變形的溫度、壓力條件，主要的控制因素還是溫度，普遍的結(jié)論是石英壓溶膠結(jié)的溫度大于80℃－ 90℃。 二是層狀硅酸鹽 框架斷層巖（ Phylloslicateframe rock seal）：是由含一定層狀硅酸鹽不純凈砂巖的變形而形成的（泥質(zhì)含量為 14（ 15%）－ 40％（ 50%））（ Knipe， 1992a， 1992b， 1997） ，由層狀硅酸鹽與框架石英混合形成的斷層巖。這些互相聯(lián)結(jié)的微觀泥質(zhì)帶可能具有與粘土封堵相似的特性，其封閉性是受變形層狀硅酸鹽的連續(xù)性和結(jié)構(gòu)控制的，并不一定像泥巖涂抹那樣要求厚而且塑性較強(qiáng)的粘土地層單元。 三是 泥巖涂抹封閉（ Clay smear seal） （ Knipe， 1992a， 1992b； Sverdrup，1997； Weber， 1975； Bouvier， 1989； Lehner， Pilaar ， 1997； Doughty， 2020；Aydin， Eyal， 2020； Clausen， Gabrielsen， 2020） ：泥巖涂抹是在斷層在活動(dòng)過(guò)程中，由于巨大的構(gòu)造應(yīng)力和上覆巖層重量的作用，在斷層兩盤削截砂巖層上形成一個(gè)薄薄的泥巖層，由于泥質(zhì)顆粒侵入到砂質(zhì)顆粒中，而且發(fā)生了動(dòng)力變質(zhì)和重結(jié)晶作用，使其成分均一化，物性明顯降低，故具有非常高的排替壓力，對(duì)被涂抹砂層中的油氣起到側(cè)向封堵作用。 Lindsay 等（ 1993）通過(guò)野外露頭觀察認(rèn)為泥巖涂抹主要有三種類型：即研磨型（ Abrasion smear）、剪切型（ Shear zone smear）和注入型（ Injection smear）。泥巖剪切強(qiáng)度和含水量是泥巖涂抹形成的主要控制因素 （ Bouvier， 1989； Lehner， Pilaar ， 1997； Doughty， 2020；Aydin， Eyal， 2020） ，其形成于同生斷裂中，且埋藏深度不超過(guò) 50m［ 80］，但在固結(jié)成巖泥巖中的斷裂作用也發(fā)育泥巖涂抹 （ Clausen， Gabrielsen， 2020；Knipe， 1998； Childs， Walsh ， Watterson， 1998） 。無(wú)論哪種 類型的泥巖涂抹，只要連續(xù)分布，就能對(duì)儲(chǔ)層中油氣具有封閉作用。 膠結(jié)封閉（ Cemented seal）： 斷裂帶形成后被后期膠結(jié)物充填，造成斷裂帶滲透性降低形成封閉條件，常見(jiàn)的膠結(jié)作用有：碎裂巖深埋石英壓溶膠結(jié)、深部熱液膠結(jié)和瀝青塞作用等。 大慶石油學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 14 除了膠結(jié)作用之外，巖性對(duì)接封閉和斷層巖封閉性受控于斷移地層巖性及斷層規(guī)模，因此合理預(yù)測(cè)斷層兩盤巖性對(duì)接及斷裂帶填充物泥質(zhì)含量成為斷層側(cè)向封閉性預(yù)測(cè)的核心內(nèi)容 大慶石油學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 15 第 3 章 斷層側(cè)向封閉性影響因素分析 斷層側(cè)向封閉性評(píng)價(jià)存在很多不確定性因素，這些不確定性因素極大影響斷層的側(cè)向 封閉能力，因此深入剖析這些因素，對(duì)正確評(píng)價(jià)斷層的側(cè)向封閉性具有重要的意義。 地層巖性特征和斷距 地層巖性特征和斷距是控制斷裂帶中泥質(zhì)含量及封閉能力的主要因素 。這里所涉及的地層巖性特征主要指斷移地層的砂泥比。砂泥比值為某一層段內(nèi)砂巖層總厚度與泥巖層總厚度的比值。不難想象，如果為斷層所錯(cuò)動(dòng)的地層中砂泥比值較高，泥巖層對(duì)置的可能性就一定很小，斷裂充填物的性質(zhì)也以砂質(zhì)為主。在較高的砂泥比條件下，斷層的封閉能力必然較低，因此當(dāng)砂泥比值高到一定程度時(shí)，無(wú)論其它條件如何，斷層都不具封閉能力。 斷距也是影響封閉性的一 個(gè)主要因素，斷距大小直接影響著泥巖涂抹的連續(xù)程度和涂抹的厚度，可以定性理解為斷距越大涂抹越不連續(xù)，同時(shí)涂抹厚度越小，那么斷層的封閉能力也就會(huì)隨之下降。斷層封閉性定量評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)是斷裂泥比率的計(jì)算， 目前存在多種計(jì)算方法（ SSF—— Shale Smear Factor、 CSP—— Clay Smear Potential 和 SGR—— Shale Gouge Ratio）（圖 313），地層巖性特征和斷距是影響斷裂帶中斷層泥比率的關(guān)鍵因素。泥巖厚度和斷距共同約束斷層泥比率的大小，斷層泥比率與泥巖厚度、斷距不存在單因素 的 相關(guān)關(guān)系 。野外定量表征這些計(jì)算方法，結(jié)果與實(shí)際測(cè)試的斷裂帶中泥質(zhì)含量誤差最小的為 SGR（圖314），因此選擇 SGR為預(yù)測(cè)手段。 圖 31 斷裂帶中泥巖涂抹規(guī)律計(jì)算方法 大慶石油學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 16 斷層帶厚度與后期充填物性質(zhì) 毛細(xì)管壓力大小、毛細(xì)管阻礙流體運(yùn)移的程度是和斷層帶厚度成正相關(guān)的(Scholz， 1987。Evans， 1990。Knott， 1994。Childs等人 ， 1997。Sperrevik等人 ， 2020)。斷層帶厚度這一因素是非常重要的，特別是在沒(méi)有泥巖涂抹的位置，帶內(nèi)多個(gè)主滑動(dòng)面和混雜的巖性將會(huì)大大改善斷層封閉能力（ Roald和 F230。rseth，2020）。 斷裂充填是一種普遍的地質(zhì)現(xiàn)象。如果斷裂充填物以泥巖為主 ， 由于其很高的排替壓力使其具有很好的側(cè)向封閉性 ， 并且也有很好的垂向封閉性。由此可形成斷層的垂向與側(cè)向雙重封閉性。但如果斷裂充填物以砂質(zhì)為主 ， 且其排替壓力不比目的盤儲(chǔ)層排替壓力高 ， 則該充填物不具備側(cè)向封閉性 ， 同時(shí)也不具垂向封閉 性。如果斷裂充填物以砂質(zhì)為， 但后期由于地層水的礦化作用 ， 使得原生孔隙被 次生礦物所充填 ， 或者由于石油沿其運(yùn)移的過(guò)程中的降解作用 ， 也會(huì)形成斷裂充填的封閉。如果充填物具封閉性 ， 與目的盤砂層對(duì)置的斷層另一盤為泥巖層，泥巖層可增強(qiáng)斷裂充填的封閉能力 ， 減少油氣側(cè)向穿斷層運(yùn)移的風(fēng)險(xiǎn) 斷層埋藏深度 多個(gè)盆地的研究結(jié)果表明，埋深對(duì)封閉性影響很大，同時(shí)深度越深對(duì)封閉性的影響越大 (Hindle， 1989。Knott， 1993。Gibson， 1994。Hesthammer 等人 ， 2020。 Sperrevik 等人 ， 2020。 Yielding， 2020。 Bretan 等人 ， 2020)。隨埋深的增加，物理和化學(xué)方面的作用（壓實(shí)和交結(jié)）都會(huì)產(chǎn)生孔喉半徑減小、毛細(xì)管壓力升高。在埋深超過(guò) 3000米，或溫度大于 90176。 C時(shí)，石英會(huì)發(fā)生結(jié)晶，從而增加斷層的封閉能力 (Fisher和 Knipe， 2020)。由于在埋深很大時(shí)，其他因素對(duì)封閉性的增強(qiáng)影響較涂抹而言不容忽略，因此即使深部和淺部的 SGR值相同，深部的斷層封閉能力也會(huì)強(qiáng)于淺部。 斷裂變形與埋藏史的關(guān)系 斷裂變形發(fā)生的時(shí)間與埋藏的歷史匹配關(guān)系有 2種類型： 第一種是早期斷裂變形之后深埋形成斷層巖，之后在埋藏過(guò)程中發(fā)生與圍壓大致相同的成巖作用 ，變得越來(lái)越致密，封閉性能有逐漸增強(qiáng)的趨勢(shì)。早期伸展后期沒(méi)活動(dòng)的斷裂系統(tǒng)普遍具有這種特征，這類斷層具有較強(qiáng)的側(cè)向封閉能力。 第二種是早期深埋晚期斷裂變形（未抬升），該類斷層變形特征取決于巖石力學(xué)特征，塑性泥巖依然產(chǎn)生泥巖涂抹， 相應(yīng)形成較強(qiáng)的封閉能力； 脆性砂巖多被研磨破碎 ，斷裂帶孔滲較高，相對(duì)的封閉能力較差 。 大慶石油學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 17 斷層后期活動(dòng)的影響 早期活動(dòng)的斷裂晚期再活動(dòng)時(shí)，對(duì)早期形成的斷層巖有改造和破壞的作用，主要有兩個(gè)方面：一是早期形成的泥巖涂抹，由于后期活動(dòng)斷距增大，從而將泥巖涂抹拉斷（呂延防等， 2020）；二是 早期形成的斷層巖在晚期活動(dòng)時(shí)產(chǎn)生裂縫，成為油氣的運(yùn)移通道（ RDR公司， 2020， 2020）。因此早期形成的斷層巖在晚期活動(dòng)時(shí)容易被破壞，斷層封閉性變差。 另外，我們可以利用原地壓力狀態(tài)的方向和大小、空隙壓力、和斷層幾何形態(tài)來(lái)推測(cè)關(guān)鍵斷層復(fù)活的可能性 (Bailey 等人 ， 2020)。將要活動(dòng)的斷層，其內(nèi)部的壓力狀態(tài)是不穩(wěn)定的，很可能會(huì)將部分壓力傳給烴類。相比較而言，穩(wěn)定的斷層更可能出于封閉狀態(tài) (Bola’ s and Hermanrud， 2020。Wiprut and Zoback，2020。 Jones and Hillis， 2020)。 大慶石油學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 18 第 4 章 斷層側(cè)向封閉性評(píng)價(jià)方法 定性評(píng)價(jià)方法 利用 Knipe 圖解和 Allan 圖定性評(píng)價(jià)斷層側(cè)向封閉性方法 對(duì)于研究區(qū)內(nèi)以巖性對(duì)接為主要側(cè)向封閉類型的斷層，其斷層側(cè)向封閉能力取決于斷層兩盤的巖性 對(duì)接 關(guān)系，因此，我們可以利用 Knipe 圖和 Allan 圖對(duì)其進(jìn)行斷層側(cè)向封閉性研究。 一、 Allan 圖基本原理 1989 年， Allan 在研究墨西哥灣沿岸三角洲油氣與構(gòu)造關(guān)系的過(guò)程中提出了斷層構(gòu)造內(nèi)油氣運(yùn)移和圈閉模式，以預(yù)測(cè)哪一類閉合度構(gòu)成圈閉的可能性大以及這些圈閉所能容 納的油氣數(shù)量，開(kāi)啟了斷層封堵評(píng)價(jià)的先河。 Allan 在其斷層研究工作中提出了著名的 Allan 圖，又稱“斷面圖”。 斷層錯(cuò)斷巖層時(shí)，沿?cái)鄬幼呦驍嗑嗍亲兓模簲嗔阎行臄嗑嘧畲?，向兩?cè)逐漸減為零。我們可以依據(jù)地震解釋數(shù)據(jù)中斷層斷距的變化及斷層兩側(cè)巖性關(guān)系，將上下盤同時(shí)投影到斷層面上，就形成了 Allan 圖（圖 41）。通過(guò)繪制 Allan 圖，我們可以清楚的知道斷層兩側(cè)的巖性 對(duì)接 關(guān)系。 圖 41 斷層在三維空間中的形態(tài)及 Allan圖 二、 Knipe 圖解基本原理 1992 年， Knipe 在研究北海 ULA 油氣田時(shí)，對(duì) Allan 圖作了改進(jìn)，采用斷層upt hr o wndo wnt h rown(afte r A lla n, 1989)大慶石油學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 19 面的實(shí)際形態(tài)作圖，并在計(jì)算機(jī)上得到了實(shí)現(xiàn)。緊接著， Knipe 等提出了傳統(tǒng)三角圖，在傳統(tǒng)的三角圖上除了繪出斷層上下盤的巖性外，還用 x 軸表示了斷層斷距的變化。其優(yōu)點(diǎn)是它能對(duì)斷距不同斷層的 對(duì)接 關(guān)系和封堵性進(jìn)行快速的初步評(píng)價(jià)。盡管如此， Allan 圖和傳統(tǒng)三角圖都只考慮了斷層兩側(cè)地層的巖性 對(duì)接 關(guān)系，只能是一種定性的評(píng)價(jià)方法。 1993 年，由 Knipe 等對(duì)三角圖進(jìn)行了改進(jìn)，改進(jìn)后的三角圖不僅考慮巖性、斷距，而且考慮斷層涂抹封堵，使斷層封堵分析 向定量研究邁進(jìn)了一步。 圖 42 Knipe圖解與實(shí)際斷層面上兩盤巖性對(duì)接關(guān)系對(duì)比（據(jù) Knipe， 1997） Knipe 圖解是以單井資料為基礎(chǔ)，編制的理想狀態(tài)下巖性 對(duì)接 及封堵圖， X（水平）軸代表斷層垂直斷距的變化。圖 42所示的這種圖表明一條伸展斷層，其下盤地層保持水平，上盤地層保持傾斜， 對(duì)接 圖的這種視角