断层的封闭性

覆盖区断层力学性质的判断（选学）
利用录井信息鉴别断层的力学性质 压性断层：钻井录井、泥浆录井信息表明，比同岩性非构造岩 钻时慢，位于断裂带的井一般无漏失现象 。岩心录井法，是利用在 断裂带所取的岩心，直接观察和描述，或用显微镜、扫描电镜等先 进手段，进行岩组和应力矿物等微观研究，从而确定断层的力学性 质。
(b) Juxtaposition diagram showing footwall shales in black [as in (a)] and hanging-wall shales in gray. White areas are sand/sand overlaps. Blue arrows indicate examples of sand/sand contacts where hydrocarbons are trapped at the fault [compare with arrowed locations in (a)].
一、定性－半定量方法
①根据断层力学性质及转化判识封闭性; ②根据断层走向与水平最大主压应力方向的关系判识封闭性; ③断面两侧岩性接触关系分析法,即Allan图分析法; ④根据断层产状与地层产状组合样式或配置关系分析封闭性; ⑤据断层活动史与油气运聚史对比分析封闭性; ⑥从断层活动强度(生长指数和活动速率、断层变形带宽度等)及断 层活动同生与否的角度分析封闭性; ⑦对比断层两侧地层压力系统、流体物理化学性质等来分析封闭性; ⑧断块圈闭封闭样式分析。
流体性质与断层的封闭性
从上式可以看出，在地层水密度一定的情况下，烃的密度越小， 断层所封闭的烃柱高度就越小，说明断层的封闭能力就越差，反之 亦然。因此，能封闭油的断层，不一定能封闭天然气，能封闭稠油 的断层，不一定能封闭稀油。
7. 利用地震资料判断断层的封闭性(选学)
依据：在被断地层岩性相同的条件下,断层断距越大,其断裂填充 物中泥质含量所占的百分含量相对越低;反之则越高。 因此, 断裂填充物岩性与断层断移地层的岩性和断距的大小之间 的关系可用式(1)来反映,即
Ed1 Ed2
Ed2
Ed3 Ed3
5.断面两侧岩性接触关系分析法-Allan图分析法 （选学）
通过横剖面可以检验一个地区的并列图，要评价每个断层圈闭，则需要有大 量的横剖面。 评价并列圈闭潜能的最好方法就是作出断层面上、下盘的岩性图。
作图方法
为了使“艾伦剖面”更有意义，需综合构造图和断层平面图 1).据构造图 第一步：沿断层走向，读取断层上、下盘相当点的深度； 第二步：将这些点以合适比例投在方格纸上； 第三步：将上盘（下盘）同岩层的点连接起来 第四步：根据钻井数据，投影砂－页岩层序
正常压实情况下
欠压实情况下 欠压实、断裂带疏松 (b)垂向封闭 (c)垂向不封闭
（a)垂向封闭
正常压实： 断裂带地层声波时差偏低，断层封闭
欠压实： 断裂带地层声波时差升高，断层不封闭
欠压实条件下声波时差升高，但断层是封闭的
2.断层走向与水平最大主压应力方向的关系**
一个地区由于区域构造活动时间和规模等不同,会形成多 组走向不同的断层,其封闭的程度也有所不同,一般地，断 层的走向与区域最大主应力垂直的断层,其封闭性最好,与 最大主应力平行的断层,封闭性最差。
(PB - PR ) 10 3 H ( W - n )g
H-断层所能封闭的临界油（气）柱高度；g-重力常数； ρw、ρ n分别力水和油（气）的密度；P 层的排替压力。
B、P R分别为遮挡体和储
故有： P B>P R,则断层起封闭作用。 P B与P R差值越大，断层的遮挡能力越强，所能封闭的烃柱高度越 大。 当圈闭内聚集的烃柱高度达到断层所能封闭的最大烃柱高度 以后，由于烃柱产生的浮力大于遮挡体的排替压力，油气突破遮挡 体发生运移，直到烃柱高度降至遮挡体所能封闭的高度为止。
断层发育期间岩石的挤压和破碎作用，可导致断层带岩石破碎，碎屑颗粒粒径变 小，形成的断层泥明显降低了断层带的渗透性。
碎裂作用
孔隙度
一个数量级
渗透率
三个数量级
Diagenesis(成岩胶结作用)
成岩胶结作用使原来渗透的断层选择性胶结，孔隙度部分或全部降 低，最终实现封堵。 胶结物的多少取决于流体渗进岩石的距离、流体中溶解物的多少和 渗透过程中流体压力的大小。
研究历史及主要进展
D.A.Smith(1966) : Fault-seal 断层封闭性 Pdf Pd1 Pd2
Pdf Pd1, Pd2
断层与岩层间的排替压力差越大，断层封闭性能越好
H
A点
Pd2<Pd
第二节 断层封闭理论及封闭机理
一、断层的封闭理论
静水条件下断层所能封闭的最大烃柱高度可用下式表示
成岩胶结作用
孔隙度
一个数量级
渗透率
一个数量级
关于封闭机理
1. 泥岩涂抹大都发生在压实阶段初期或有异常超压存在 的地层中； 2.碎裂作用主要发生在脆性地层中, 与成岩作用成消长关 系；因此, 3.碎裂作用和成岩作用的封闭机理主要用于脆性地层的断 层中,而泥岩涂抹主要用于塑性状态的地层中。
第三节 断层封闭性的研究方法
具体地： 设断层的走向与最大主压应力间的交角为φ 则： φ: 67.5 °－90 °,断层的封闭性最好 45 °－67.5 °,封闭性较好 22.5 °－45 °,封闭性较差 0 °－ 22.5 °,封闭性最差，基本不封闭。
断层走向与水平最大主压应力 方向的关系与断层的封闭性
3.断裂活动期与油气移聚成藏期匹配关系分析法
断层的封闭性
引言 断层封闭理论和机理 断层封闭性的分类 断层封闭性的研究方法 断层封闭史研究 断层封闭模式
第一节 引言 概念
断层封闭性是指断层上下盘岩石或断裂带与断层上下盘岩 石由于排替压力的差异,而阻止流体继续流动的性质。
我们为ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ研究断层封闭性？
研究断裂上下盘、深浅部位断裂的封闭性能的差异及其封 闭油气的高度，对油气勘探有实际意义。 断裂封闭性研究还可以为油气储量计算提供基础资料。
Quality analysis methods of fault sealing（断层封闭性的定性研究方法） -mechanical property of faults and their sealing capacity 1. 断层及其封闭性的力学性质
(1)压性或扭性断层
在压性或扭性断层活动的过程中,断层两盘紧密研磨,砂岩颗粒被碾 碎为泥质物,增加了断层泥的来源,在地层中泥岩比例不很高的情况 下也可能形成泥岩沾污带,当地层中泥岩比例较高时则易形成分布 较连续的泥岩沾污带。
式中,Ｒｍ为断裂带中泥质所占的百分含量;Ｌ为断层 的断距;ｈｉ为被断层错开的第ｉ层泥岩厚度;ｎ为被 断层错断的泥岩层层数。
利用这种资料计算地震层砂泥含量的方法步骤如下: ①在地层剖面上读取目的地震层(厚度为Ｌ)顶、底处的反射波ｔ0 时间,分记为ｔａ和ｔb。 ②在对应点的速度谱图上读取与ｔａ和ｔb时间对应的最佳叠加 速度(在水平层状介质中叠加速度等于均方根速度)ｖａ和ｖb。 ③根据Dix公式计算目的地震层对应点的层速度 ｖａｂ=[(ｖｂ2ｔｂ-ｖa2ｔa )/(ｔｂ-ｔa )]1/2 (2) ④计算出所有谱点下目的地震层的 层速度ｖｉ(ｉ=1,2,…,ｎ表示谱点数), 将其点入ｖｉ=f(Ｚｉ)图版(图6)中。
Z max Pd ( w h ) g
式中：Pd为封闭层的排驱压力；ρw为水的密度；ρh为烃的密度； g为重力加速度。
排替压力与孔喉半径有关，即
2r cos Pd R
式中：r为烃－水界面张力，θ为润湿角，R为孔喉半径。 如果封堵层的岩石物性差，孔喉半径小，封堵能力强，排驱压力也 必然大，能封闭的烃柱高度也越大。
(2)张性断层
压性或扭性断层封闭性好 张性断层封闭性视具体情况而言
张性断层活动时,断裂带附近的砂岩一般破碎成为碎裂岩,断层泥往 往只来源于泥岩段,只有在地层中泥岩占较高比例的情况下才会形 成泥岩沾污带。
扭压性断裂在转弯处对油气聚集有利；发育在帚状构造型式中的局 部构造上的逆断层对找油有利，并对油气起封闭作用；局部构造上 的放射状断裂，对油气起破坏作用。--孙宝珊（1995）
压性和压扭性断层：受挤压研磨强烈，呈舒缓波状，破碎物呈 定向排列，易导致地震波传播和屏蔽作用，多构成地震波良好的反 射界面，在这种界面上的反射波易形成同向轴，沿这类断裂可形成 一组倾角较大、密集、沿断裂面呈断续分布的断面波。 张性断层：断裂带物质杂乱，形成的反射界面较差，一般无断 面波，有回转波。且浅层断点明显，深层断点模糊消失。
二、断层封闭机理-- 泥岩涂抹作用
塑性的泥质物或其他非渗透岩层 拖曳 进入断层并涂抹在断层面上
泥岩涂抹
Pdf 100Pds
(a) Distribution of footwall lithologies (black = shale, white = sandstone) and proven hydrocarbons in the footwall sands (green = oil, red = gas). （a）下盘岩性分布（黑色－页岩，白色－砂岩）和油气显示（绿 色－油，红色－气）
压性断层：具有独立的压力系统，油井油层中部的压力显然不同， 两盘地层压力系统分布区间和峰值各不相同（图6－7）。 压力恢复曲线在tK时突然向上翘起，表明封闭性断裂带渗滤阻 力突然增大，形成斜率不同的另一直线段（图6－8）。 注水时无水窜现象，仅使本盘产能增加（图6－9）。
利用地震信息鉴别断层的力学性质
并列图象：下盘页岩黑色（同图a），上盘页岩灰色，白色是砂岩／砂岩对阶层
蓝色箭头指示由砂／砂对接形成的断层圈闭中的油气（与a图对比）
Mechanism of fault sealing(断层封闭机理)– Cataclasis(碎裂作用)
Cataclasis, which is the crushing of sand grains to produce a fault gouge of finer grained material, again giving the fault a high capillary entry pressure. And decreasing the permeability of the fault zone .
（1）早于成藏期的老断裂
一般情况下已愈合停止活动-封闭；
(2）与成藏期同时的断裂（尤其是生长正断层）
早期：开启；发育晚期：封闭；
（3）在主要成藏期之后产生并继续活动的断裂
开启
（4）油田内现今仍然活动的断裂
开启
4.断层与地层间产状配置关系
Sealing capacity :封闭性 a-bad, 差 b- best ; 最好 c- better in downthrowside, best in the tilted fault block; 下降盘较好，掀斜断块中最好 d- best in the tilted fault block, bad in the upthrowside; 掀斜断块中最好，上升盘差 e-better in the upthrowside.上升盘较好
利用声波测井信息鉴别断层的力学性质
利用声波时差资料研究断层的封闭性主要是根据断裂带充填物的性 质和受压实情况： 正常压实情况下：岩性致密、孔渗性差的断裂带地层，若声波时差 偏低，则断层对油气是封闭的； 欠压实情况下：充填物以欠压实泥岩为主的断裂带，声波时差高， 断层对油气是封闭的；但断裂带岩石疏松、孔渗性好，也可造成声 波时差偏高，这种情况，断层对油气是开启的。
利用液体性质鉴定断层的力学性质 压性、压扭性断层：断层两盘原油密度、粘度和地层水矿化度 变化大，原油产能和含油气贫富差异也很大，两盘无统一的油水关 系，从原油性质来看，在封闭性断层两盘原油物性好，在平面上， 靠近断层附近原油密度低，产能高，而远离断层原油密度相对升高， 则产能相对降低 。 利用油田开发静态资料鉴定断层力学性质 利用地层压力系数、压力恢复曲线、注水效果和井间干扰等信息
1
2
3
1-G, S-M
2-B, S-S
2.根据地震数据－三维地震数据和钻井数据 第一步：根据地震同向轴，对目的层进行逐点 标定； 第二步：利用钻井数据，对目的层内部进行层位 追踪加密，应充分考虑分层厚度、地层倾角变 化和沉积厚度变化。
6.断层两侧的流体性质与断层的封闭性
断层所能封闭的有其高度为：