南堡凹陷1号构造断层垂向封闭能力定量评价

通过对断裂带内部结构及其特征研究发现,断层岩是断层构成的重要部分,断层垂向封闭能力的强弱关键取决于油气运移方向断层岩与下伏储层岩石的排替压力差.若断层岩排替压力大于等于储层岩石,断层垂向封闭,其封闭能力的大小取决于二者排替压力差值的大小,差值越大,断层垂向封闭能力越强;反之断层垂向开启.断层岩的排替压力大小受泥质含量、压实成岩程度、岩石结构方向性等因素的影响,其泥质含量越高、压实成岩程度越大、断面方向与铅直方向夹角越小,断层岩排替压力越大.基于断层垂向封闭机理及影响因素,综合实验室不同角度泥岩样品排替压力测试结果与岩石力学分解关系,在确定与目标点断层岩具有相同压实成岩程度围岩地层的基础上,建立了一套定量评价断层垂向封闭能力的方法,并将其应用于渤海湾盆地南堡凹陷1号构造内典型断层垂向封闭能力评价中,结果表明:f1断层在不同测线处的断-储排替压力差为-0.114~1.035 MPa,除L7~L11测线处其他测线内断层岩排替压力均大于储层岩石,断层垂向封闭,与油气分布吻合关系较好.通过与未考虑岩石结构方向性方法的比较,证实该方法具有更好的可行性和更高的可信度.      

盖层内断层垂向封闭性定量评价方法及应用

为了更准确地研究盖层内断层垂向封闭能力,综合前人对断层封闭性定量研究,在考虑了压实成岩压力对断层岩排替压力形成演化影响的基础上,又考虑了断层岩压实成岩时间同围岩压实成岩作用时间的比值对其排替压力形成演化的影响,改进了盖层内断层垂向封闭性定量研究方法。利用该方法,选取歧口凹陷板6井区内板桥断层为实例,对沿板桥断层13条测线处沙一段中部泥岩盖层内断层岩的排替压力和相应下伏储层排替压力进行了计算。研究得到各条测线处断层岩的排替压力均大于相应储层的排替压力,并通过两者之间排替压力差预测了各条测线处能够封闭的最大油气柱高度,最后综合圈闭顶面构造幅度因素界定了板6井圈闭内理论含油气范围。其与目前油气藏提交的储量面积基本吻合,证实了建立的盖层内断层垂向封闭性定量评价方法的正确性。     

反向断裂下盘较顺向断裂上盘更易富集油气机理的定量解释

为了研究含油气盆地中断裂对油气成藏与分布的控制作用,在断层侧向封闭机理及影响因素研究的基础上,对反向断裂下盘较顺向断裂上盘更易富集油气的机理进行了定量解释。结果表明,无论是反向断裂还是顺向断裂,均源于断层岩封闭油气,断层岩油气运移方向排替压力是影响其侧向封闭油气能力的主要因素。在断裂埋深、断裂倾角和地层岩性、地层倾角相同的条件下,理论上反向断裂断层岩泥质体积分数大于顺向断裂断层岩泥质体积分数,即反向断裂断层岩油气运移方向排替压力大于顺向断裂断层岩油气运移方向排替压力,反向断裂侧向封闭能力强于顺向断裂侧向封闭能力,造成反向断裂下盘较顺向断裂上盘更易富集油气。歧口凹陷板桥断裂下盘沙一段下部断层岩在反向条件和顺向条件下油气运移方向排替压力的实例研究结果表明,反向条件下较顺向条件下在油气运移方向有更高的排替压力,侧向封闭能力更强,更有利于油气在板桥断裂下盘沙一段储层中富集。     

油源断裂与区域性泥岩盖层配置渗漏时期预测方法及应用

为了研究含油气盆地油源断裂与区域性泥岩盖层配置（断盖配置）之上的油气分布规律,在油气渗漏机制定性分析的基础上,建立了一套渗漏时期分布预测方法。首先,确定断盖配置油气渗漏部位,即断层上下盘盖层的断接厚度小于断裂分段生长连接所需的最小断接厚度（断接厚度下限）的部位;其次,确定断盖配置封闭性开始破坏时期,即观察点的断接厚度开始小于断接厚度下限的地质时期;然后,确定断层岩封闭的开始时期,即断层岩排替压力开始大于下伏储层岩石排替压力的地质时期;最后,将前三者结合可确定断盖配置油气渗漏的时空分布,渗漏时期即为断层封闭性开始破坏到断层岩封闭开始之间的时期。实例应用结果表明：对于渤海湾盆地黄骅坳陷歧口凹陷南大港断裂与沙河街组一段中亚段泥岩盖层的配置,向上覆东营组三段的油气渗漏主要分布在中东部,渗漏从馆陶组沉积中期持续至第四纪早期,持续时期相对较长,这对于下伏沙河街组三段烃源岩生成的油气在东三段聚集成藏十分有利。分析结果与目前南大港断裂处东三段油气显示主要位于中东部相吻合,证明此方法对断盖配置渗漏时期分布的预测是可行的。     

被断裂破坏泥岩盖层封闭性演化史恢复方法及其应用

前人研究泥岩盖层封闭性时并没有考虑断裂的破坏程度,且对已被断裂破坏泥岩盖层封闭性演化史的研究目前尚未见到文献报道,而这些问题对含油气盆地断裂发育区油气勘探至关重要.在被断裂破坏泥岩盖层封闭机理及其封闭演化特征研究的基础上,通过比较泥岩盖层断接厚度与其封油气所需的最小断接厚度的相对大小,将被断裂破坏泥岩盖层封闭分为未被断裂破坏和已被断裂破坏泥岩盖层封闭2种,并通过泥岩盖层和断层岩古排替压力恢复,确定泥岩盖层封闭能力形成距今时间、断层岩开始压实成岩距今时间和封闭能力形成距今时间,建立了一套被断裂破坏泥岩盖层封闭性演化史的恢复方法,并将其应用于渤海湾盆地南堡5号构造被f₂断裂破坏东二段泥岩盖层封闭性演化史的恢复中.结果表明:在L₁、L₃、L₄、L₅、L₆、L₇和L₉测线处,f₂断裂未破坏东二段泥岩盖层封闭,仍是东二段泥岩盖层封闭,其封闭性演化经历了不封闭和封闭阶段,目前具有较强的封闭能力.在L₂和L₈测线处f₂断裂已破坏了东二段泥岩盖层封闭,为f₂断裂断层岩封闭,其封闭能力演化经历了压实不封闭、成岩不封闭和成岩封闭3个阶段,目前也已具较强封闭能力,均有利于油气在东二段泥岩盖层之下储层中聚集与保存.与目前东二段泥岩盖层之下储层中已发现油气分布相吻合,表明该方法用于恢复被断裂破坏泥岩盖层封闭性演化史是可行的.      

琼东南盆地梅山组泥岩盖层封闭性综合评价

通过单井资料统计和沉积相研究,对琼东南盆地梅山组泥岩盖层进行宏观评价,认为盖层岩性以浅海—半深海相泥岩为主,主要发育于北部隆起带与中央坳陷带,侧向连续性好。其最大单层厚度、累积厚度以及含砂量等宏观参数显示,优质泥岩呈现沿北西—南东方向展布的特征。利用测井声波时差和实测岩石样本排替压力之间的关系,计算三亚组一段砂岩和梅山组泥岩的排替压力差,并进行微观评价,认为单井上排替压力差呈凸起高、凹陷低的特点。选取岩性、沉积环境、最大单层厚度、累积厚度、含砂量以及储层与盖层排替压力差作为参数,分别赋予相应的权值和权重,对泥岩盖层封闭性进行综合评价,认为梅山组泥岩盖层综合品质呈规律性变化,表现为北部坳陷低、中部隆起和中央坳陷高的特点,对三亚组发育于北部隆起带周缘的滨海相砂体和发育于中央坳陷带附近的浊积砂体起到了良好的封盖作用。     

油气通过泥岩盖层渗滤散失机制分析

从受力平衡角度出发,分析了油气通过泥岩盖层渗滤散失的机理。根据泥岩盖层较高的排替压力和在特定条件下具有异常孔隙流体压力,论证了油气不能通过泥岩盖层的孔隙发生渗滤散失,油气只能通过泥岩盖层的薄弱处——断层或裂缝而发生渗滤散失。其机制主要是由于断裂或裂缝的形成,使泥岩盖层在此处孔隙喉道半径增大,排替压力降低,异常孔隙流体压力释放,封闭能力降低,油气能量大干泥岩盖层的封闭能力,从而使油气通过断裂或裂缝渗滤散失。油气通过泥岩盖层断裂或裂缝的渗滤散失作用均具周期性。     

塔里木盆地库车坳陷致密砂岩-膏泥岩储盖组合断裂带内部结构及与天然气成藏关系

本文在野外观察描述基础上,系统分析了库车坳陷致密砂岩-膏泥岩储盖组合内断裂变形机制,研究表明:断裂在膏泥岩内变形机制取决于埋藏深度决定的脆塑性,膏泥岩在浅埋条件下处于脆性变形阶段,形成断层泥充填的贯通型断裂,垂向封闭能力很差;膏泥岩在较深埋条件下处于脆-塑性变形阶段,形成涂抹型断裂带,伴随断距增加,涂抹逐渐失去连续性,连续的膏岩涂抹形成有效封闭,一旦失去连续性,油气将穿越盖层垂向散失;膏泥岩在深埋条件下处于塑性变形阶段,膏泥岩限制断裂穿层。因此,塑性膏泥岩和脆-塑性膏泥岩在涂抹连续情况下,能够形成有效封闭。断裂变形时储层已经致密化,抬升作用和储层超压导致断裂变形机制以破裂为主,断层核为断层角砾岩,破碎带发育大量裂缝,为油气垂向运移通道,侧向封闭依靠岩性对接。这种岩性对接封闭导致天然气聚集模式具有3个典型特征:一是天然气紧邻区域性盖层分布,即天然气层之上为区域性盖层;二是区域性盖层与储层对接形成有效封闭,因此天然气主要分布在气源断裂上升盘;三是烃柱高度取决于断距大小,圈闭范围内最小断距决定烃柱高度和气-水界面分布。     

断层内部结构及其对封闭性的影响

先前的研究多考虑断层封堵和开启的2种极端状态,近来的研究认为,在多数情况下断层处于2种之间的状态,只有在静止期具有封闭能力的断层,才有可能对油气起封堵作用。分析断层对流体运移的影响,需要分析断层在演化过程中的内部结构特征。断层可以划分出破碎带、诱导裂缝带和围岩3部分,断层岩和伴生裂缝构成破碎带的主体部分。常见的断层岩包括断层角砾岩、断层泥和部分碎裂岩,它们充填在断层裂缝空间中,断层内部结构受断层形成时的构造应力性质、断层活动强度和围岩岩性因素的控制。从动态角度看,随着断距增加,断层活动伴随着裂缝的发育和岩石的破碎混杂,可用泥质源岩层厚度和断距的比值来划分不同的发育阶段。断层活动期为油气运移通道,在静止时表现出差异性的封闭,通常用断层渗透率和排替压力2个参数来定量评价断层的封闭程度。断层岩渗透率主要受断距、泥质含量、埋深等因素的控制;断层排替压力的预测方法有2种:一种是从断层岩成岩角度分析的"等效埋深法",另一种是分析实测排替压力与主控地质因素的"拟合法"。通过简化的断层模型,建立了渗透率、排替压力与主控因素的预测关系。和储层类似,流体在断层中的运移遵循多孔介质的渗流特征。利用断层两侧的流体压力和油气柱高度并不能直接评价封闭性能,还必须考虑油气充注史和流体压力变化历史。     

油气沿不同时期断裂穿过泥岩盖层渗滤散失的地质条件及其识别方法

为了研究含油气盆地断裂发育区油气分布规律,在确定油气沿活动期和静止期断裂穿过泥岩盖层发生渗滤散失机理的基础上,针对油气沿活动期和静止期断裂穿过泥岩盖层渗滤散失的地质条件及识别方法进行了研究。研究结果表明：油气沿活动期断裂穿过泥岩盖层渗滤散失所需的地质条件是活动期断裂在盖层内上下连接分布,作为油气穿过泥岩盖层的输导通道;油气沿静止期断裂穿过泥岩盖层渗滤散失所需的地质条件是下伏储层油气剩余压力大于断层岩排替压力。通过比较泥岩盖层断接厚度与油气沿活动期断裂穿过泥岩盖层渗滤散失所需最小断接厚度的相对大小和下伏储层剩余压力与断层岩排替压力的相对大小,分别建立了油气是否沿活动期断裂和静止期断裂穿过泥岩盖层渗滤散失的识别方法,并将其应用于渤海湾盆地南堡凹陷南堡5号构造天然气能否通过活动期和静止期NP5 2断裂穿过东二段泥岩盖层渗滤散失的识别。结果表明：在断裂活动期,仅在L2和L8测线处天然气可以沿着NP5 2断裂穿过东二段泥岩盖层渗滤散失,其余测线处(L1、L3、L4、L5、L6、L7、L9)则不能;但是在断裂静止期,天然气不能沿NP5 2断裂穿过东二段泥岩盖层渗滤散失,与目前南堡5号构造东二段泥岩盖层之下已发现的天然气分布相吻合,表明这2种方法分别用于识别油气是否通过静止期断裂和活动期断裂穿过泥岩盖层渗滤散失是可行的。     

断盖配置对沿断裂运移油气的封闭作用: 以南堡凹陷中浅层为例

为了研究南堡凹陷中浅层油气成藏规律, 采用区域性盖层厚度与断裂断距大小比较和与油气分布关系分析的研究方法, 对断盖配置对沿断裂运移油气的封闭作用进行了研究.结果表明: 断盖配置对沿断裂运移油气有3级封闭作用: (1)当盖层厚度大于断裂断距, 且断接厚度大于一定值时, 盖层与断裂配置对沿断裂运移油气可起完全封闭作用; (2)当盖层厚度大于断裂断距, 但断接厚度小于一定值时, 断盖配置对沿断裂运移油气可起部分封闭作用; (3)当盖层厚度小于断距, 断接厚度小于零时, 断盖配置对沿断裂运移油气无封闭作用.南堡凹陷3套区域性盖层中东二段泥岩和馆三段火山岩2套区域性盖层与断裂配置对沿断裂运移油气均具有完全、部分和无封闭三级作用, 明下段泥岩区域性盖层与断裂配置仅具完全封闭作用.3套区域性盖层与断裂配置的封闭作用之间, 空间不同配置对南堡凹陷中浅层油气聚集分布层位和区域的控制作用主要表现在以下3个方面: (1)南堡2号地区东二段区域性盖层与断裂配置为完全封闭, 油气主要分布在其下; (2)南堡1~5区块东二段区域性盖层与断裂配置为部分或无封闭, 馆三段区域性盖层与断裂配置为完全封闭, 油气主要分布在东一段和馆四段; (3)南堡1号和4号局部地区东二段和馆三段区域性盖层与断裂配置为部分或无封闭, 明下段区域性盖层与断裂配置为完全封闭, 油气从下至上皆有分布.      

断裂对盖层封气综合能力破坏程度的研究方法及其应用

为了研究断裂在油气成藏与分布中的作用,在分析盖层封气综合能力及其研究方法的基础上,利用天然气在剩余压力作用下通过盖层向外渗滤散失压力梯度的大小,表征盖层封气综合能力的好坏;依据被断裂破坏前后盖层封气综合能力差值与被断裂破坏前盖层封气综合能力的比值,建立了一套断裂对盖层封气综合能力破坏程度的定量研究方法。以渤海湾盆地南堡凹陷南堡5号构造东二段泥岩盖层为例,对NP5-2断裂对东二段泥岩盖层封气综合能力的破坏程度进行了定量研究。结果表明:南堡5号构造NP5-2断裂对东二段泥岩盖层封气综合能力的破坏程度较高,除L6测线处为弱破坏程度和L1、L5、L8测线处为中等破坏程度外,其余5条测线处均可达到较强和强破坏程度;且NP5-2断裂对东二段泥岩盖层封气综合能力的破坏程度西部强于东部,这与东二段泥岩盖层之下储气层中目前已发现的天然气主要分布在断裂东部相吻合。该方法用于定量研究断裂对盖层封气综合能力破坏程度是可行的。     

断裂封堵综合分析技术在孔雀河地区的应用

断裂在油气运移、聚集、成藏和保存过程中起着通道作用和封堵作用,通过该项研究可以分析受断裂控制圈闭的现今含油气性,进而为油气勘探的研究和部署提供更加翔实的科学依据。为此,利用地震地质综合信息识别断裂封堵性的3种技术方法——"断面物质涂抹法"、"断面应力分析法"和"断裂横向封堵系数法",对塔里木盆地孔雀河地区典型的开启性和封堵性断裂进行了研究,总结出研究区断裂在横向上和纵向上开启或者封堵的"临界值"分别为5 MPa、0.3 MPa,断裂横向封堵系数越大越有利于油气成藏,只有综合应用多项资料和方法,才能对断裂对油气的封堵性能做出更加合理的判定,发现同一断裂的封堵性随其所处地层时代、岩性和空间位置的不同而不同,探讨了研究区断裂在不同形成期次对各种圈闭的油气成藏控制作用。基于有井区的研究结果对无井地区的断裂进行了封堵性预测,为该区块的圈闭评价提供了依据。     

大庆油田朝长地区扶余油层断层封闭性及其演化

使用Allan图法、泥岩涂抹因子法和断层泥比率法对大庆油田朝长地区扶余油层8条断层的侧向封闭性进行了研究,使用断面正压力结合泥岩塑性变形强度极限的方法对其垂向封闭性进行了研究,分别确定各断层在嫩江期末、明水期末和现今3个时期的侧向封闭性和垂向封闭性。嫩江期末除6号断层外其他断层均开启,便于青山口组烃源岩排出油气的充注,6号断层附近区域因其封闭而缺乏油源;明水期末断层开始封闭;到现今时期,除5号断层外其他断层均封闭,能够对已形成油藏提供很好的阻挡。5号断层3个时期对油气都缺乏有效阻挡,基本只起到了通道的作用。     

松辽盆地葡西地区葡萄花油层断层垂向封闭性研究

在对松辽盆地葡萄花油层断层特征及构造发育史研究的基础上,计算了控制葡西地区断层垂向封闭性的断层带泥质含量和断面压力参数,评价了区内7条主要断层在姚家组沉积末、嫩二段沉积末、嫩三段沉积末以及现今4个时期对葡萄花油层的垂向封闭性,并简要地探讨了断层封闭性与油气成藏之间的关系。研究结果表明:在姚家组沉积末,断层垂向呈开启状态;在嫩二段沉积末,4号和5号断层呈开启状态,其余断层呈封闭状态;在嫩三段沉积末至现今,断层垂向均呈封闭状态。整体而言,葡西地区北北西向断层封闭性好,有利于封闭油气在葡萄花油层成藏;北北东向断层持续活动时间较长,是青山口组源岩油气的运移通道。     

松辽盆地南部大情字井向斜区葡萄花油层石油富集规律及成藏模式

针对松辽盆地南部大情字井向斜区葡萄花油层石油成藏及富集规律研究程度低的问题,从有效烃源岩、优质储层、油源断层及断裂密集带4个方面入手,深入开展石油富集规律及成藏模式研究。根据断裂发育特征及构造高程,将向斜区进一步划分为3个次级构造单元,并对不同构造单元油藏类型和石油分布特征进行剖析：向斜断裂深洼区以断层-岩性油藏为主;向斜过渡缓坡区以岩性油藏、断层-岩性油藏和构造-岩性油藏为主;向斜过渡陡坡区发育少量岩性油藏。平面上,受断裂密集带发育位置的影响,石油主要呈条带状富集于向斜断裂深洼区和过渡缓坡区;垂向上,受储层发育位置的影响,石油集中分布于葡萄花油层Ⅱ砂组。以此为基础分析向斜区石油富集规律,得出石油富集的4个主控因素：①有效烃源岩厚度控制石油富集;②油源断层组成垂向优势输导通道;③分流河道岔道口是石油富集的有利部位;④断裂密集带控制石油富集。最终建立了向斜区4种成藏模式：①向斜断裂深洼区黑157井以南,嫩一段烃源岩供烃,超压倒灌,油源断层沟通,反向构造控藏;②向斜断裂深洼区黑157井以北,青一段烃源岩供烃,油选择性充注分流河道成藏及断裂密集带内断层组合形成的局部构造控藏;③向斜过渡缓坡区,构造-岩性和岩性圈闭控藏模式;④向斜过渡陡坡区岩性圈闭控藏模式。