断层分段生长定量判别标准的建立及其地质意义—以松辽盆地杏北开发区萨尔图油层为例

为了降低地震断层解释中的不确定性,以松辽盆地杏北开发区三维地震资料为靶区,以断层"转换位移/离距(D/S)"为基础,建立了断层平面分段生长定量判别标准,其中,侧列叠覆、开始破坏和完全破坏3个阶段的临界D/S分别为0.27和1。研究结果表明,1杏北开发区278+273断层是由278断层和273断层侧列叠覆组成,同时验证了断层分段生长定量判别标准的可靠性;2断圈类型由单断下盘翘倾型断圈校正为侧列叠覆断层孤立型断圈,同时断圈范围也明显变小;3断层封闭性评价由整体评价校正为278断层和273断层分别独立评价。因此,断层组合校正对油气田勘探开发方案的精确部署具有重要的指导意义。     

断裂在纯净砂岩中的变形机制及断裂带内部结构

以纯净砂岩为对象,考虑了影响断裂变形的主要因素,包括成岩阶段、孔隙度、温度和围压,系统剖析了不同性质砂岩的断裂变形机制、微构造特征及形成断裂带的内部结构,对研究砂岩内断裂封闭性具有重要的指导意义。研究表明：纯净的砂岩在未固结-半固结成岩阶段发生断裂,变形机制为颗粒边界摩擦滑动,导致颗粒旋转和滚动,即为颗粒流,形成的微构造为解聚带,孔渗性同母岩比没有明显降低,断裂带尽管具有断层核和破碎带二分结构,但渗透率比母岩高,为流体垂向运移的通道;在固结成岩阶段（孔隙度大于15%）发生断裂,变形机制为碎裂作用,颗粒边界摩擦滑动导致颗粒旋转,即为碎裂流,形成的微构造为碎裂带,渗透率同母岩比一般降低1～3个数量级,形成侧向有一定封闭能力、垂向渗透的断裂带;固结阶段（孔隙度小于15%）发生断裂,开始由于破裂作用,形成断层角砾岩,伴随着碎裂流发生,形成碎裂岩,因此早期形成高渗透断裂带,后期断层逐渐封闭。固结成岩的砂岩在抬升过程发生断裂,变形机制为破裂作用,形成无内聚力的角砾岩,为高渗透断裂带。在不同成岩阶段发生变形,形成多类型变形构造的叠加,对于一条晚期形成的断层而言,由于不同深度变形机制及微构造类型不同,导致油气选择性充注,碎裂带和压溶胶结碎裂带阻止油气向高孔隙度砂岩中充注,解聚带会成为油气运移的通道,裂缝有利于油气优先充注。因此,高孔隙性砂岩中孔隙度较低的储集层由于碎裂带不发育常常含油气性最好,而低孔隙性砂岩由于裂缝产生含油气性较好。     

断裂输导系统及其组合对油气成藏的控制作用

断裂输导系统是油气在地下进行垂向运移的主要通道。它是由裂缝或裂缝－孔隙网络构成的，具有穿层，长距离垂向运移和周期性二个特点，断裂输导系统还可以与连通砂体，不整合面组合形式断裂－连通砂体，断裂－不整合面和断裂－连通砂体－不整合面复合输导系统，它们不仅控制油气成藏模式，而且其沿伸层位控制着油气的空间分布层位。     

碳酸盐岩内断裂带结构及其与油气成藏

以野外观察描述为手段,系统研究了碳酸盐岩断裂变形机制的影响因素及断裂带结构演化过程,剖析了碳酸盐岩地层中断裂带结构与流体运移的关系。研究表明,影响碳酸盐岩内断裂变形机制的因素包括岩性、孔隙度、变形深度、温度、胶结作用、先存裂缝等,控制断裂带结构形成的因素包括滑动位移和破裂模式等。低孔隙度碳酸盐岩以裂缝发育为主,高孔隙度碳酸盐岩变形早期产生变形带,带内裂缝联接逐渐发育成断层带。随着埋藏深度的增加,断裂带结构不同：埋藏深度小于3 km,断层核主要发育无内聚力的断层角砾岩和断层泥;埋藏深度大于3 km,断层核普遍发育有内聚力的断层角砾岩和碎裂岩,破碎带发育多种成因的裂缝。随着位移的增加,破裂模式从早期的破裂作用变为后期的碎裂作用,最终形成碎裂流。断裂带演化是一个四维过程,断层核和破碎带发育情况直接影响断层对油气的运移和封闭的作用。断裂变形机制、断裂带内部结构以及与流体运移关系的研究,都可为封闭性提供重要的理论依据。     

徐家围子断陷营城组火山岩裂缝与天然气成藏

徐家围子断陷营城组火山岩储层虽然发育大量气孔和原生裂缝,但是其连通性差,构造裂缝的发育程度决定了储层的优劣和成藏概率。为了阐明裂缝与天然气成藏之间的关系,首先,利用岩心、成像测井以及实验分析等资料对徐家围子断陷营城组火山岩储层裂缝的成因类型与特征、控制因素、分布规律及形成期次进行了研究,然后结合研究区烃源岩演化、气源断裂活动期次以及盖层封闭能力演化,讨论了构造裂缝与天然气成藏的关系。研究结果显示,徐家围子断陷营城组火山岩发育原生裂缝和次生裂缝,以次生构造裂缝为主。在平面上构造裂缝受断裂、岩性和岩相控制,在纵向上受不整合面控制,具有旋回性分布的特点。构造裂缝主要分三期形成,其中第二期形成时期(泉头组沉积末期-青山口组沉积时期)与烃源岩生烃高峰期相吻合,并且气源断裂处于活动期,盖层也具有很好的封气能力,为研究区主要成藏期。     

三肇凹陷断层垂向分段生长与扶杨油层油源断层的厘定

野外观察、典型地震解剖和物理模拟证实, 只要岩石存在能干性差, 断层具有典型垂向分段生长特征.岩石能干性差异决定断层演化历经3个阶段: 下部断层形成、断裂上下分段和贯通性断裂形成.以三肇凹陷为例, 应用岩石力学特征和断层相关褶皱理论, 证实扶杨油层砂岩层段普遍形成断裂, 青一段泥岩阻止下部断层向上传播, 从而形成断层垂向分段生长现象.结合油藏精细解剖表明, 三肇凹陷扶杨油层"倒灌"运移的主要油源断层是成藏期活动、沟通源储且垂向分段生长的断裂.      

张性断裂带内部结构特征及油气运移和保存研究

断裂带是一个宽度、长度和高度均与断距呈正比关系的三维地质体,具有典型的二分结构：即断层核和破碎带。断层核由多种类型的断层岩和后期胶结物组成,具有分选差,粘土含量高,颗粒粒径小等特征,表现为具有比围岩更低的孔渗性。破碎带同围岩相比发育大量的裂缝,裂缝的密度随着离断层核距离的增大而逐渐减小,孔渗性较高。断层岩类型取决于断移地层的岩性、成岩程度和断裂变形时期。对于同生断层而言,泥岩和不纯净的砂岩主要发生泥岩涂抹作用;纯净砂岩发生解聚作用,形成颗粒重排的变形带。中成岩阶段发生断裂变形,泥岩发生泥岩涂抹作用,不纯净的砂岩发生碎裂作用和层状硅酸盐涂抹作用,形成碎裂岩和层状硅酸盐 框架断层岩;纯净砂岩主要发生碎裂作用,形成碎裂岩。晚成岩阶段发生断裂变形,碎裂作用成为主要的变形机制,泥岩破碎形成大量断层泥,不纯净的砂岩和纯净的砂岩均形成碎裂岩,其中纯净砂岩形成的碎裂岩由于石英的压溶胶结变得更致密。因此不同成岩阶段、不同岩性形成的断层岩类型不同,泥岩涂抹的排替压力高于层状硅酸盐 框架断层岩和碎裂岩,即使都是碎裂岩,其渗透率相差7个数量级。从断裂带结构看油气运移和保存,断层垂向封闭主要靠剪切型泥岩涂抹的连续性,侧向封闭能力取决于断层岩物性,物性很高的碎裂岩自身封闭能力很差,依靠两盘岩性对接封闭油气,最小断距决定油水界面位置。物性很低的断层岩一般能封住一定高度的油气柱,其是断裂带中泥质含量的函数。断层在储盖层段变形机制差异,决定了断裂输导与封闭油气的耦合,即破碎带双向输导充注,盖层段剪切型泥岩涂抹顶部封闭,断层核遮挡成藏。     

勘探早期断层封闭性快速评价方法及应用

断层垂向和侧向封闭的主因是剪切型泥岩涂抹发育且保持连续性。SSF为断距与其范围内泥岩厚度的比值、物理模拟和野外露头均证实,当SSF大于一个定值时,泥岩涂抹失去连续性,断层垂向开启。海拉尔-塔木察格盆地塔南凹陷断层遮挡型油藏控藏断裂垂向封闭与开启临界SSF值为5.0,塔南凹陷大部分控圈断裂垂向封闭,能够有效封堵油气。但必须考虑断层形成时间和后期活动性质,盆地回返抬升期形成的断裂不容易形成剪切型泥岩涂抹,断层反转造成泥岩涂抹封闭失效。卷入到断裂带中的泥质不仅是剪切型泥岩涂抹,还有砂岩中硅酸盐,因此SSF不完全代表断裂中泥质含量。SGR是表征断裂带中泥质含量最有效的参数,可以弥补SSF对评价砂-砂对接窗口的不足。将断层遮挡油藏油层对应的断层面最小的SGR值作为断层侧向封闭的临界,将临界SGR值对应的断距称之为风险断距,断距低于风险断距的断层侧向封闭风险性很大。利用这2种方法可以在勘探早期对断层圈闭风险性快速做出评价,以减少钻探风险性。     

逆断层中天然气运移特征的物理模拟

逆断层在活动期时易形成断层空腔,该空腔为天然气的穿层运移提供了畅通的通道,天然气在其中运移具涌流特征。如果断层空腔连通地表,天然气则大部分沿其逸出地表,仅有少量的天然气能注入断层两侧的相邻储层中。进入储层的天然气具有明显的选择性,气体首先向物性好、倾角陡和埋藏浅的储层中注入。如果没有其它动力,仅靠天然气自身浮力作用,断层下盘储层不能或很少能有天然气的注入。当断层处于静止期时,断层空腔消亡,天然气穿塑性层段的运移通道是破碎带中的岩石孔隙,天然气在其中的运移遵循达西渗流规律。天然气在断层带中的运移速度随断层充填物颗粒粒度的增加而呈指数关系增大,随断层倾角的增大呈指数关系增大,随断层充填物中泥质含量的增加呈幂函数关系减小。     

简单斜坡油气富集规律——以松辽盆地西部斜坡北段为例

斜坡是断陷和凹陷型盆地的重要构造单元,按其断裂发育程度和沉积厚度分为复杂斜坡和简单斜坡。松辽盆地西部斜坡为断裂不发育、平缓的简单斜坡,简单斜坡油气成藏有特殊性,表现在三个方面：一是简单斜坡的原油主要来自临近的凹陷,油气沿砂体以优势路径方式侧向运移,油气呈“线状”分布;二是简单斜坡大规模构造圈闭不发育,圈闭类型以地层、岩性和构造-岩性圈闭为主,其分布受构造带控制,超覆带发育岩性上倾尖灭圈闭,受规模较大的断层控制形成的鼻状构造带上发育断层遮挡和构造-岩性圈闭,不受断层控制的鼻状构造带主要发育构造-岩性圈闭。三是简单斜坡普遍受大气水的淋滤作用,由于游离氧的进入使原油遭受氧化降解作用而稠化,造成简单斜坡稠油分布普遍。这种成藏的特殊性决定了油气富集规律：只有位于油气运移路径上的圈闭才有成藏的可能。简单斜坡油气勘探方向是,在油气运移路径上寻找低幅度构造背景下的岩性油气藏（小规模）、规模较大断层附近寻找断层遮挡油气藏（中等规模）和地层超覆带上寻找岩性上倾尖灭油气藏（大规模）。