从断裂带内部结构探讨断层封闭性

参考文献：
5结论
（1） 断裂带内 部 结 构 具 有 分 带 特 征，主 要 包 括 破碎带和裂缝密集带，由于岩性和变质程度的差异其 物性特征也不同，有黏结力断层岩带具有较低孔隙度 和渗透率，在断裂静止期为流体流动的屏障。无黏结 力断层岩带物性好坏取决于断层泥含量，如果大量断 层泥充填使其渗透率大大降低，该带就是封闭的，相 反可能成为油气运移的通道。裂缝发育带如果裂缝处 于开启的状态，大量裂隙构成裂隙网，可能导致该带 拥有比断层岩带和未变形原地岩石更高的孔渗性，往 往成为油气运移的通道。
基金项目：国家 973 攻关项目“ 高效大气田形成机理及分布研究”（2001CB20914） 资助 收稿日期：2004-12-21 作者简介：周庆华（1973 - ），男，黑龙江大庆人，在读博士，从事天然气地质研究。
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大庆石油地质与开发 P. G. 0. D. D.
第 24 卷 第 6 期
次级构造应力场与岩石力学性质所决定的，其发育特 征与局部受力方式和强度、各层段的岩石力学性质密 切相关［6］。
1 断裂带内部结构分带特征
断裂形成是当应力超过岩石的强度极限时，岩石
体积迅速扩大，微裂隙扩张并集中形成断层面，导致 宏观上岩石破裂，当断层面一旦形成并且超过摩擦阻 力时，两盘开始相对滑动，破碎的岩石填入断层拉开 的空间形成断裂填充，由于碎裂作用、黏性流动、研 磨作用和胶结作用使破碎的岩石发生变质形成断层 岩，围岩也因应力集中伴生大量的裂缝，常将岩石分 割成扁菱形、三角形等块体，形成裂缝密集发育带。 因此从断裂带形成过程看其内部结构，主要包括 3 部 分：断层岩带破碎带和裂缝发育带。破碎带根据填充 物固结的程度分为有黏结力断层岩带和无黏结力断层 岩带。无黏结力断层岩带同断层岩带相比变质程度小 得多，颗粒大小混杂，大的岩块挤压变形过程中长轴 作定向排列而成构造凸镜体，细小的颗粒大部分未胶 结，未固结的泥状断层岩即为断层泥，常常出现在围 压较小的浅层地质环境，该带胶结程度小，出露地表 后易风化成破碎状，因此是破碎带重要组成部分。断 层岩带位于断裂中心，在强大的挤压应力的作用下， 岩石多被挤成粉未状。在断裂的不同层段，母岩可由 塑性、脆 性、 脆-塑 性 的 岩 石 构 成［4］。 在 塑 性 较 大 的 母岩段，形 成 片 理 化 结 构 或 千 糜 结 构［5］。 裂 缝 发 育 带岩石没有破碎，断裂伴生的低级别及多次序裂隙发 育，镜下观察，本带岩石具碎裂结构，即保留了原来 母岩的基本特征，仅被纵横交错的裂隙切割，裂隙的 性质既有压性的，也有扭性和压性的。裂缝属于断裂 派生的低级别破裂面，它的分布是由断层活动引起的
此不难看出，断层垂向封闭的主要条件还是裂缝封闭 的问题。
3 断层岩发育特征及断层侧向封闭性
无论哪种断层岩其共同的特征是低孔低渗，从阿 尔什国家公园露头区 Entrada 砂岩 Moab 层变形条带 与围岩的孔隙度—渗透率关系可以看到，从围岩到变 形条带孔隙度下降 l 个数量级，渗透率下降 3 个数量 级。位于断裂带中心的致密断层岩带成为油气侧向运 移的有利屏障，阻止油气穿越断裂带向对盘储层运 移，因此断层岩发育的断层侧向是封闭的。
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周庆华：从断裂带内部结构探讨断层封闭性
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存下来，主要取决于穿盐断裂 F1 和盐内滑脱断裂 F6 两条断裂的垂向封闭性。这 2 条断裂性质不同，但在 克拉 2 号构造圈闭幅度范围内具有共同特征，都是盐
内断层，下第三系膏泥岩是塑性的，断层活动时研磨 作用使断裂带内部填充物主要是软泥，伴生裂缝不发 育，垂向是封闭的，有效阻止天然气散失。
从断裂带内部各带物性差异可以看到，有黏结力 断层岩带具有特低孔低渗的特征，成为油气侧向和垂 向运移的有利屏障，应该说断层岩发育的断层侧向上 多是封闭的。裂缝发育带和破碎带都有可能保持一定 的孔渗性，成为油气垂向运移的通道。因此断层垂向 封闭的条件是裂缝发育带中的裂缝封闭，同时破碎带 填充大量断层泥使孔渗性变得低于围岩，这 2 个条件 缺一不可。裂缝封闭有二方面的原因，一是后期成岩 封闭，二是压实封闭。在塑性地层中产生的裂缝容易 被压实封闭，是在上覆岩层的压力下或水平挤压作用 下岩石塑性流动压实的结果。后期成岩封闭具有普遍 意义，能否被充填封闭取决于盆地地下水成分、循环 畅通程度及成岩环境。破碎带孔渗性好坏取决于断层 泥含量，断层泥发育程度与围岩泥质含量和断裂活动 强度有关，因为破碎带物质来源于围岩，填充时与围 岩的泥质含量相当，但随后断层活动发生研磨作用使 粗粒的矿物和大的岩块破碎成大量断层泥填入其中， 因此该带一般来说不会保持比围岩还高的孔渗性。由
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2 断裂带内部物性差异特征及断层封 闭条件分析
断裂带内部不同分带由于岩性和变质程度的差异 其物性特征也不同，断层岩带由于颗粒尺寸的减小和 矿物沉淀作用使其与相邻的原地岩性相比具有较低孔 隙度和渗透率（ 近于 0）［7］，因此该带在断裂静止期 为流体流动的屏障。无黏结力断层岩因胶结的程度低 可能会保持很高的孔隙度，能否也具有很高的渗透率 完全取决于断层泥含量，如果大量断层泥充填使其渗 透率大大降低，该带就是封闭的，相反可能成为油气 运移的通道。裂缝发育带如果裂缝处于开启的状态， 大量裂隙构成裂隙网，可能导致该带拥有比断层岩带 和未变形原地岩石更高的孔渗性，往往成为油气运移 的通道，透水性实验佐证了这个事实（ 图 l）。
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文章编号：1000-3754（2005）06-0001-03
从断裂带内部结构探讨断层封闭性
周 庆 华1，2
（1. 中国石油勘探开发研究院，北京 100083；2. 大庆油田有限责任公司 地质录井分公司，黑龙江 大庆 163411）
（3） 断层 垂 向 封 闭 的 条 件 是 裂 缝 发 育 带 中 的 裂 缝封闭，同时破碎带填充大量断层泥使孔渗低于围岩。
（4） 切穿岩性 不 同 的 多 套 地 层 的 断 层， 由 于 变 形特征不同使断裂带内部结构存在很大差异，脆性岩 石内形成的断层断裂带内部断层岩带、破碎带和裂缝 密集带均发育。塑性岩层内断裂内部结构为裂缝密集 带不发育的软泥充填的大裂缝组合，伴生裂缝不发 育，不存在裂缝密集带。如果一个含油气盆地内盖层 由塑性岩层构成，其内断裂带内部结构的特殊性决定 了断层在盖层段内是封闭的。
文献标识码： A
断 层 封 闭 具 备 双 向 性，即 垂 向 封 闭 和 侧 向 封 闭［1］。断层垂 向 封 闭 会 将 油 气 限 制 在 某 一 储 层 内 而 不致于上逸散失，垂向开启会导致油气向更新地层中 窜层运移、聚集或散失，因此穿断油气层之上盖层的 断层其垂向封闭性决定了油气的保存。断层侧向封闭 将油气限制在断层的一侧，使油气只能在断层一侧沿 断层走向发生运移、聚集，断层侧向开启导致油气穿 断层面运移，由此可知，断层侧向封闭性决定了圈闭 的含油气性。无论垂向封闭还是侧向封闭其本质还是 差异排替 压 力 封 闭［2］， 因 此 根 据 断 层 两 盘 岩 性 对 接 关系及其与断裂填充物之间排替压力的相对大小和是 否有泥岩涂抹层的形成，可将断层侧向上划分为 3 种 封闭机 理［3］： 即 岩 性 对 接 封 闭 机 理， 断 裂 带 高 排 替 压力封闭机理和泥岩涂抹形成的侧向封闭机理。垂向 封闭机理可划分为 2 种类型［3］：即断层面紧闭封闭机 理和断裂带高排替压力封闭机理。这些封闭机理大部 分建立在断层两盘直接接触的这种地质模型上，只有 断裂带高排替压力封闭机理考虑了断裂带存在的问 题，但究竟断裂带结构如何，其封闭的条件是什么， 迄今还没有明确答案。为此本文分析了断裂带内部结 构特征，探讨了断裂带发育的断层垂向和侧向封闭条 件，为定量评价断层封闭性提供理论依据。
［7］ 傅文敏 . 断层带结构和渗透率的分布特征［ J］. 小型油气藏， 1998 ，3 （ 1 ）：65 -66.
编辑：李安峰
从断裂带内部结构探讨断层封闭性
作者： 作者单位：
刊名： 英文刊名： 年，卷(期)： 被引用次数：
周庆华， ZHOU Qing-hua 中国石油勘探开发研究院,北京,100083;大庆油田有限责任公司,地质录井分公司,黑龙江,大庆 ,163411
（2） 位于断裂带中 心的致 密 断 层 岩 带 是 油 气 侧 向运移的有利屏障，阻止油气穿越断裂带向对盘储层 运移，因此断层岩发育的断层侧向是封闭的。
［1］ Dewney M W. Evaiuating SeaiS for hydrocarbon accumuiationS［ J］. AAPG Buiietin，1984，68：1752-1763.
4 断裂带内部结构差异特征及断层垂 向封闭性
一条断层往往切穿岩性不同的多套地层，由于变 形特征不同使断裂带内部结构存在很大差异，岩石按 其变形特征可以划分为 3 种类型：即塑性岩石、脆性 岩石和脆 - 塑性岩石。脆性岩石内形成的断层断裂带 内部结构破碎带和裂缝密集带（图 2）均发育。塑性 岩层内断层多为较小载荷下长时间蠕变形成的，具有 塑性断层的特征，是不可逆变形形成的破裂面。这种 破裂面内部结构与一般断层断裂带相比最大的差异是 塑性岩石不易产生裂缝，裂缝密集带不发育，由于黏 性流动和研磨作用填充物主要为软泥（ 图 2），即使 变质也趋向于糜棱岩化，形成致密的断层岩带，断层 停止活动，低孔低渗的断层泥有效阻止流体运移。因 此塑性地层内断裂内部结构为裂缝密集带不发育的软 泥充填的大裂缝组合（ 图 2），伴生裂缝不发育，不 存在裂缝密集带，即使在断裂活动时期有裂缝产生， 到断裂静止期塑性的膏泥岩在上覆岩层的压力下也会 将裂缝压实封闭。
同时错开盖层和储层的断层，在盖层和储层段内 断裂带内部结构存在差异，断层在盖层段内部结构的 特殊性决定断层垂向是封闭的，静止期有效阻止油气 穿越盖层散失。以库车坳陷克拉 2 气藏为例来说明这 个问题，从图 3 中可以看出，克拉 2 构造发育多条逆 掩断层，其中盐下断裂 F2 和 F3 为反“ y” 字型充注 通道，穿盐断裂 Fl 和盐内滑脱断裂 F6 为“ 入” 字 型散失断裂，断裂活动时期“ 反 y 字型” 充注断裂 组合连接着源岩和圈闭，直接将源岩层生成的、滞留 在砂层的和早期聚集在其他圈闭中的天然气输导到克 拉 2 号构造中，运移上来的天然气也欲经 F3 通过 Fl 散失，但因 Fl 直接沟通源岩，大量天然气己经开始 由此散失，从而使沿其他断裂运移来的天然气来不及 散失掉而在圈闭中聚集成藏。聚集的天然气能不能保
摘要：断裂带内部结构具有分带特征，包括破碎带和裂缝密集带，破碎带中有黏结力断层岩带低孔低
渗有效阻止油气穿越断层侧向运移，断层岩发育的断层侧向应该是封闭的。裂缝密集带和无黏结力断
层岩带都有可能保持较高的孔渗性，成为油气垂向运移的有利通道，因此断层垂向封闭的条件是：裂
缝封闭，同时无黏结力断层岩带高含断层泥使孔渗性低于围岩。一条断层同时断开储层和盖层，由于
储层和盖层岩性不同，其变形特征不同，断裂带内部结构特征存在差异。盖层往往是由塑性的岩石组
成，其内断裂具有塑性断层特征，断裂带内部结构表现为裂缝密集带不发育的软泥充填的大裂缝组
合，有效阻止油气穿越盖层散失，断层垂向封闭。
Hale Waihona Puke Baidu
关 键 词：断裂带；内部结构；侧向；垂向；封闭性
中图分类号：Te122. 3 + 4
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