3断层与油气运移聚集小结

韦庄油田韦8断块、韦5断块、韦2断块充满度较低，与其下 倾方向多阶断层的分散作用有关
油藏名称
类型
圈闭
面积 (km2)
油藏
幅度 (m)
油顶埋 深 (m)
含油面 积
(km2)
油柱高 度
（m）
面积 充满系数
韦8块 E1f2+1 断鼻
3.0
100 1120
2.2
60
0.73
韦5块 E1f2+1 断鼻
3.6
张性取0 ≥0.45 取0.2
U3 泥岩涂抹SGR
≥0.75 取1
0.45～0.75 取0.5
≤0.45 取0
U4 断面正压力
<5Mpa 取0
U5
岩层产状配置
反向正断层、屋脊式正断层 取 1
5～7.5MPa 取0.5 同向正断层 取0.5
≥7.5MPa 取1 反向屋脊式正断层取0
权重系数确定：目前常用方法有专家调查法和层次分析法
22%
三垛期断层不封挡
10
0
长期0大断层 真20武期断层40真武-三垛60 期 三垛80期断层 100
一、二级
三、四级
三垛、戴南组油藏
3、压实作用和正应力作用导致断层封闭
指断面在上覆岩层重力和区域构造主应力作用下发生紧闭，断面紧闭程 度越高，断层封闭性越好；断面的紧闭程度可以用断面正压力来衡量。
断面主应力计 算公式：
1、断层封闭（断层圈闭形成）的实质 ——对置盘或断层带的排替压力大
Allan 图:两盘岩性对接图
Knipe 三角图：断层两侧岩性对置图
2、泥岩涂抹形成封闭
在断裂形成过程中，塑性的泥 页岩被拖拽进断裂带敷在断面 上，在断裂面附近形成泥岩涂 抹层 ，其孔渗性明显低于断 层两侧地层的孔渗性，故具有 较高排替压力，可对目的层形 成封闭；泥岩层数目越多、厚 度越大、断距越小，则泥岩涂 抹层厚度越大、连续性越好； 压性及压剪性断层有利于泥岩 涂抹层的形成。
三、断层封闭性影响因素
多因素分析断层封闭性（封东晓，2011）
临商断裂断面正应力随埋深变化关系
泥岩涂抹
岩性配置 正断层与其两侧岩层产状的组合
主应力
同向
反向
屋脊式
产状配置关系
反向屋脊式
断层类别 压性断层
主应力性质 挤压力
封堵性
好
压扭性断层 挤压力和扭力
较好
扭性断层 水平扭力
中等
张扭性断层 拉张力和扭力
数学模型 ：B=WR [b1, b2,…, bn]= [w1, w2,…, wn]·[rij]mn
关键环节 ：确定各因素的权重系数；建立单因素评价矩阵
单因素隶属度的确定
影响因素
单因素评价隶属度
U1
断层性质
U2 岩性配置N/G
压性、压剪性取1 ≤0.35 取1
剪、张剪性取0.5 0.35～0.45 取0.5
垂向
走向
流体 侧向
• ①垂向运移是幕式的
断层活动期，利于垂向输导； 断层停滞期，不利于垂向运移。
• ②侧向运移的是长期的
③
b
④
②
①
a
侧向输导性取决与断
层两盘储层、断层碎裂岩的
渗透性能及运移动力。
③走向运移
断面形态及其与输导层产状的配置关系对运移的影响
断面优势运移通 道示意图
离源岩更近、且断面形态向源岩区外凸的区段是油气的优势汇聚区。输导层系 与断面相交形成的“构造脊”往往成为油气沿断面走向运移的优势通道。
QHD32-6 NB35-2
CFD12-1
CFD11-1
BZ25-1
LD27-2
PL19-3:不考虑散失，日平 均聚集原油>0.8t
Ⅰ 0
PL9-1 2.0
深度/km
4.0
渤
PL25-6
中
凹
陷
6.0
N2mU
N1mL
N1g
E3d E3S1/2
E2S3 E2S4
E2k
PL19-3
PL19-3-4
Ⅱ
渤南低凸起
断层与油气运移聚集
• 断层对油气运移聚集的作用研究一直是油气 成藏研究的热点。
• 影响断层启闭性因素的复杂性和多变性决定 了其对油气成藏作用的多面性和复杂性。
断层与油气运移聚集
一、断层带结构 二、断层封闭机理及评价方法 三、断层封闭性的时空变化性 四、断层特征影响油气运移特点 五、断层油气藏的成藏特点
泥岩涂抹封堵模式（FLchnev，1974）
【25】
利用砂岩含量来 预测断层封闭性
70
60
50
40
30
20
砂地比（%）
长期大断层断裂破碎带发育，封堵条 件好，对泥岩含量要求低
55% 33%
长期大断层封挡
长期大断层不封挡
真武期断层封挡
真武期断层不封挡
真武-三垛期断层封挡
真武-三垛期断层不封 挡 三垛期断层封挡
较差
张性断层 拉张力
差
断裂走向及力学性质
四、断层封闭性的时空变化性
• 不同时期、不同埋深、不同位置，断层特性、 地质因素（对接岩性）都可能不同，导致封 闭性在时空上的多变。
生长断层封闭性空间变化
断面倾角变化对封闭性的影响
椅式断层不同部位的封闭性差异
断层不同部位活动性差异形成优势运移通道
同一条断层在构造的两翼其活动期结束较早，而在背斜轴部断层活动期一般都 较长，且活动强度比两端更为剧烈，从而为油气运移聚集提供最优势的通道，沿 此方向油气可以横穿断层进行较长距离的运移聚集，并且在纵向上进行调整。
充满度：1.0 原油密度：0.859
充满度：0.83 原油密度：0.885
八、断层再活动导致油气的再运移 （油气藏调整和破坏）
Gartrell等（2006）指出绝大多数油气调整与断裂再活动有关
Gartrell等（2006）
凸断面脊线可作为油气优势运移通道
凸断面脊线： 油气汇聚流区
断裂带在油气运、聚过程中的“点断平衡”
地质历史时期的油气运聚过程表现为长期稳定的聚集平衡状态不断被短 期的运移过程所打断
断层带内部结构——野外露头观察
流体沿着断层带发生多期幕式的流动！
断层再活动引起油气泄 漏和油水界面的改变
…… …
第一阶段 第二阶段 第三阶段
五、断层封闭油气柱高度
受多种因素影响：断距、泥地比、成岩及沥青胶结
断层输导能力评价
断裂带宽度越大，断距越大，延 伸越长，断层条数越多，倾角越 陡，断裂垂直输导油气截面积越 大，断裂输导效率越高。
R断

1 si

n i 1
ai
li
sin i

0.620 si

n i 1
b 0.875 i
（易形成汇聚流，油气运聚效率高）
断层封闭性强弱对油气藏中油气性质的影响
1）差异聚集作用
差异聚集作用：系列油藏，低部位圈闭聚满油气后，新来得油气则向高 部位圈闭中聚集。高部位原油密度>低部位原油密度,如果低部位油藏不 出现渗漏，低部位圈闭充满度=1，油藏属于原生油藏
2）断层弱封闭导致的散失作用
动平衡封闭导致的散失：由于断层封闭不彻底，导致当油气高度超过 一定（浮力大于排替压力）时，油气突破封闭，顶部轻烃优先突破。 高部位原油密度<低部位原油密度,低部位油藏出现渗漏，低部位圈闭 充满度<1
N2mU
N1mL N1g
E3d E2/3S E2k
庙西凹陷
烃源岩层系 区域性砂体输导层
油气运移路径 油层
新构造运动期活动速率>25m/Ma断层 新构造运动期活动速率10～25m/Ma断层
断面形态影响油气运聚效率
平直断面平行运移
（油气运聚效率一般）
凹断面发散运移
（易形成发散流，油气运聚效率低）
凸断面汇聚运移
F＝F1 cos F2 sin＝H (r w )g cos sin sin
F：断面某点的正压力（Pa）;
F1：上覆地层重力（Pa）; F2：水平主压应力在垂直于断层走向上的分力（Pa）; ρr：上覆地层的平均密度（kg/m3）； ρw：地层水密度（kg/m3）； H：断面埋深（m）；
• 据Cathles和Smith对密西西比河流域热流 体成因铅锌矿藏研究，10～100年的幕式流 体流动相当于1Ma (106年)稳态流体流动的 效果；他们认为该矿带是幕式热流体在1Ma 内快速形成的.
•PL19－3油田位于新构造运动强烈活动的郯庐断裂带，圈闭 定型于第四纪2Ma以来，探明储量超过6亿吨。是一个晚期快 速充注油田。
80
1010
2.7
70
0.75
韦2块 E1f2+1 断鼻
2.8
140 1400
2.6
130
0.93
韦6块 E1f2+1 断鼻
0.5
30
1370
0.5
30
1
韦9块 E1f2+1 断鼻
0.9
70
1740
0.9
70
1
油气供给充分条件下， 断层弱封闭引起“突顶”泄漏与断层强封闭导致的“溢 出”
充满度：1.0 原油密度：0.839
前人研究表明：各种因素对断层封闭性的奉献值由大到小依次为断面正压力→ 断面岩性配置、泥岩涂抹→断面力学性质→产状配置（付广，1997；杨勇， 2005；邱贻博，2006），为此，本研究采用了专家调查法确定了上述5个评价 因素的权重系数
**地区断层封闭性单因素权重系数
影响因素
U1
U2
U3
U4
U5
权重系数 0.15
SGR：断裂带泥岩涂抹因子，%。
0 N p 0.013 FOI 2 0.46 FOI 0.31
1
FOI 0.75 0.75 FOI 3.5
FOI 3.5
5、断层封闭性模糊综合评价
综合考虑影响断层封闭性的各种因素，依据它们对断层封闭性贡献的大小， 采用模糊数学的方法，对断层封闭性进行综合评价
0.25
0.25
0.30
0.05
计算模型建立：
主因素决定型M(∧,∨),主因素突出型M(·,∨),加权平均型M(·,+) 研究表明，所选择的研究因素对断层封闭程度影响较大，各因素所占
权重相当，因此以加权平均型作为计算模型最优。加权平均型公式为：
m
bj wiri j i 1
（j=1,2,…，n）
七、断层控制下的油气聚集效率
• 断层的输导性具有高效率 • 油气聚集与断层的形态、走向和活动性
以及封闭性变化有关 • 断层活动会调整和破坏油气藏
断层输导效率较高
80
60
频数（％）
40
20
0 断裂
不整合
砂体 断裂-不整合 断裂-砂体 不整合-砂体
输导类型
高效气田 中效气田 低效气田
不同类型输导体系与成藏效率的统计关系
li
sin i
R断——断裂输导系数 li——第i条断裂延伸长度，km； ai——第i条断裂带宽度，km； θi——第i条断裂倾角，°； S i——研究区分布面积，km2； n——研究区内断裂条数。
六、断层控制下的油气运移
断层对油气的输导、封闭性是三维的。运移优势 方向取决于各方向的运移动力及阻力大小。
一、断层带结构
断裂为具有复杂内部结构的三维地质体，不是一个简单的面
Sibson,1977
滑动破碎带 （1.7m）
诱导裂缝带 （8m）
诱导裂缝带 （12m）
破碎带：是在一定岩石体积内复杂的、成组的、交叉排 列的断层滑动面和相应断层体的组合，以发育断层岩和 伴生裂隙为主要特征。
诱导裂缝：主要分布于断裂两侧有限区域或断层末端应 力释放区，该带岩石没有破碎，断裂伴生的低级别及多 次序裂隙发育。
断裂带各内部结构单元的渗透性：诱导裂缝带>原岩>滑动破裂带
断裂带内部各结构单元渗透率试验结 果对比图（据James，1997）
大港油田港深78 井区裂缝发育与地层因素的关系（李会军等，2004）
灰岩、砂岩与裂缝密度关系图 （R.Sorkhabi等，2000）
二、断层封闭机理及评价方法
• “砂-泥”对接封堵油气（Perkins，1961） •断层封闭理论模型（Smith，1966） •泥岩涂抹封闭（ Weber.et.al 1978 ） •岩性对置封闭（ Watts，1987；Bouvier，1989） •断层岩封闭（R.J.Knipe 1992、Antonellini 1994） •断面分析技术（Allan，1989） •泥岩涂抹系数（Lindsay，1993；Yielding，1997） •断裂带内泥质含量（Gibson，1994） •断面正应力（吕延防，1996；付广，1998） •断层连通的启闭系数（罗晓容，2006）
σ：水平主压应力（Pa）；
θ：断面倾角（º）； β：水平主压应力与断层走向之间的夹角（º）
断面受力示意图（付广，2005 ）
垂向封闭性 正应力（Mpa）
好 >7.5
中等 5.5-7.5
差 <5.5
4、断层开启性预测
FOI P
SGR
FOI：开启系数，无量纲； P：泥岩流体压力，MPa；
：断面正应力，MPa；
断裂破碎带
诱导裂缝带
正常原岩
断裂破碎带宽度与断距关系
（据Otsuki，1978和Robertson，1983）
不同活动强度断裂的Biblioteka 部结构差异性模式•诱导裂缝带
断裂活动弱
•诱导裂缝带 •主破裂面
•诱导裂缝带 •破碎带
•诱导裂缝带 •破碎带 •断层泥
断裂活动强
断裂带结构差异性主要受断裂力学性质、活动强度、断裂两盘岩性、成岩 作用等因素影响，其中断裂活动强度是最主要因素