（地质工程专业论文）复杂断块油田断层封闭性与油气聚集规律——以孤南油田为例.pdf

复杂断块油田断层封闭性与油气聚集规律 以孤南油田为例 摘要 当前国内外对断层封闭性的研究已从定性向定量研究方向发展，并利用多学 科理论，力求从定量的角度加以综合分析评价。对该问题的解决，不仅具有重要 的理论意义，而且对加速复杂断块油田勘探开发进程、降低勘探开发成本，具有 重要的实际价值。 本论文以石油地质学、构造地质学和数学地质学等多学科理论为指导，对 孤南油田断层封闭性研究突出了断层封堵机制和影响因素分析，综合应用钻井、 测井、地震等资料，分析研究了孤南油田不同级别和不同性质断裂的构造样式及 主要特征；用系统分析的方法，从断层两盘岩性配置关系、产状配置关系、泥岩 沾污因子等方面对孤南油田8 条控油断层封闭性进行了研究，分析了断距与泥岩 沾污因子关系，确定了该区倾斜断距和泥岩沾污因子的有效封闭界限值；综合分 析了孤南油田控油断层对油气封堵的影响，建立了断层主应力封堵模式；应用模 糊综合评价技术，对孤南油田主要控油断层封闭性进行了综合定量评价。 本论文综合分析了孤南油田边界断层一孤南断层的封闭性和封闭史，分析了 其活动期次、时空配置关系以及在油气运聚中的作用。在对孤南油田主要控油断 层综合分析研究的基础上，结合前人研究成果，初步揭示了孤南油田断块油气藏 形成机制是断层对断块的围限和封闭作用，油藏类型主要为构造油气藏。从平面 上和纵向上探讨了油气聚集规律，平面上，油藏沿孤南断裂分布，主要聚集在孤 南断层的下降盘；纵向上，油气长距离分布在明化镇组泥岩盖层之下，含油丰度 取决于断层的封闭性。 关键词：断层封闭；封堵模式；油气聚集规律 f a u l ts e a l i n ga n dh y d r o c a r b o na c c u m u la t i o n i nc o m p l i c a t e df a u l tb l o c kf i e l d - - - - ac a s es t u d yo fg u n a no i l f i e l d a b s t r a c t t h es t u d yo ff a u l ts e a l i n gh a sr e a c h e di t sq u a n t i t a t i v es t a g ea n da p p r e c i a t e st h ef a u l t c o m p r e h e n s i v e l yt h r o u g ht h ei n t e g r a t i o no fm u l t i d i s p i n e st h i ss t u d yi so fn o to n l yt h e o r e t i c a l s i g n i f i c a n c eb u ta l s op r a g m a t i c a ls i g n i f i c a n c ei n t h ee x p l o r a t i o na n dd e v e l o p m e n to f c o m p l i c a t e df a u l tb l o c kf i e l d t h i sp a p e r , g u i d e db yp e t r o l e u mg e o l o g y ，s t r u c t u r a lg e o l o g ya n dm a t h e m a t i c a lg e o l o g y ， e m p h a s i z e dt h em e c h a n i s mo ff a u l ts e a l i n ga n di t sl i m i t i n gf a c t o r sw i t ht h ed r i l l i n g ，l o g g i n g a n ds e i s m i cd a t aa n ds u m m a r i z e dt h es t r u c t u r a ls t y l e sa n dc h a r a c t e r i s t i c so ft h ef a u l t si n v a r i o u ss c a l e sa n dp r o p e r t i e si ng u n a no i l f i e l d t h el i t h o l o g i c a lj u x t a p o s i t i o n ，o c c u l t e n c e c o n f i g u r a t i o n , s h a l es m e a rf a c t o r ( s s f ) a n do t h e rp a r a m e t e r sa r ea p p l i e d t o8o i lc o n t r o l l i n g f a u l t sa n dt h er e l a t i o n s h i po ft h ef a u l ta n ds s fa r ea n a l y z e da n dt h et h r e s h o l dv a l u e so ft h e s l a n tt h r o wa n ds s fa r es t a t e da n df i n a l l yt h em a i ns t r e s ss e a l i n gm o d e la n df u z z y a p p r e c i a t i o na r ep r e s e n t e d a l s o ，t h i sp a p e ra n a l y z e st h es e a l i n gp r o p e r t ya n di t sh i s t o r yo ft h eb o u n d a r yf a u l t 一一 g u n a nf a u l t ，i n c l u d i n gi t sa c t i v i t ye p i s o d e s ，t e m p o r a la n ds p a t i a lc o n f i g u r a t i o na n dr o l e si n t h eh y d r o c a r b o nm i g r a t i o n b a s e do l lt h ec o m p r e h e n s i v ea n a l y s i sa n dt h er e s u l t so fo t h e r a u t h o r s ，t h i sp a p e rc o n c l u d e st h a tt h ep o o l i n gm e c h a n i s mi nt h es t u d i e da r e a i st h es e a l i n go f t h ef a u l ta n dt h et y p eo fp o o li sd o m i n a t e db ys t r u c t u r a lp 0 0 1 t h em a i nh y d r o c a r b o n d i s t r i b u t i o na r e ai nh o r i z o ni st h et h r o w nw a l lo fg u n a nf a u l ta n dv e r t i c a l l y , t h eh y d r o c a r b o n i sc a p t u r e db e n e a t ht h em i n g h u a z h e ng r o u pm u d r o c ka f t e rl o n gd i s t a n c em i g r a t i o n ， c o n t r o l l e db yt h es e a l i n gp r o p e r t yo ft h ef a u l t s k e yw o r d s ：f a u l ts e a l i n g ，s e a l i n gm o d e l ，h y d r o c a r b o na c c u m u l a t i o n 同济大学工程硕士学位论文 第一章绪论 一、目的及意义 我国东部含油气盆地中广泛发育有复杂断块油气藏，这类油气藏数量多、储 量大。但是这类油气藏的构造背景通常呈现出十分复杂的断裂系统，具有构造破 碎、断层多、断块小，各断块及其内各层均具有独立的油水系统的特点，导致在 同一个油气田内油水分布、油气聚集程度错综复杂。由于目前能直接观察或研究 它们的手段很少，至今有许多问题有待继续解决，如控油断层的封闭性和封闭程 度如何定性定量判别? 断层封闭或不封闭的机制是什么? 复杂断块油气藏主要 发育了哪些类型的构造型式以及油气通常富集在那些构造中? 如何在不同勘探 开发阶段预测油气范围和含油高度等一系列地质难题。孤岛地区在地质历史时期 曾经历了多期次和不同力学性质的断裂活动，形成了复杂的断块油气田。本课题 通过对孤南油田复杂断块油气藏断层封闭性分析，系统地阐述了复杂断块油田断 层封闭性分析影响因素、建立了断层封堵模式，揭示了断层封闭性与油气聚集关 系，从而降低勘探开发成本，提高经济效益。对该问题的研究，不仅对孤南油田 勘探开发具有重要指导意义，而且还可以在类似复杂断块油田勘探开发中推广应 用，具有重要的理论和实用价值。 二、国内外研究现状 断层封闭性是指断层面或断层带的侧向或垂向对油气的封闭性质。对于复杂 断块油气藏，研究断层封闭性具有重要意义。研究复杂断块油藏形成机制离不开 含油气盆地的区域动力学环境分析。当前国内外对含油气盆地的研究已从几何形 态描述进入力学分析，强调了地球动力系统环境对油气盆地构造和沉积的控制作 用。地质力学从动力学出发来寻找和预测含油气盆地远景，在实践中证明是有效 的。朱夏( 1 9 8 1 ) 从古生代与中新生代构造格局的变化来分析中新生代盆地应力 场的特点。国外学者们从地球动力学背景来分析含油气盆地的形成模式，对油气 区构造做了有益的探讨( b a l l y ，1 9 7 5 ；f i s h e r l 9 7 5 ；m o o d y ，1 9 7 5 ) 。但这些探 同济大学工程硕士学位论文 索较多地局限于较大的含油气盆地范畴，而对于盆地内的凹陷尤其是凹陷内断块 油气藏的形成机制讨论研究很少。 复杂断块油气藏的成藏条件与断层密切相关，关键的问题是断层是开启的还 是封闭的? 国外对断层封闭的研究已有半个世纪之久。s m i t h ( 1 9 6 6 ，1 9 8 0 ) 根据排 驱压力的差异和断层两侧岩性配置关系研究烃类封闭机理；m a r l a n 和 d o w n e y ( 1 9 8 4 ) 利用“断面a l l a n 图 确定断层两侧岩性配置关系对封闭性的影响， 并利用概率法从理论上对断层的数量和圈闭性质做了推断：l i n d s a y ( 1 9 9 3 ) 提出 利用泥岩沾污因子判断断层封闭性的方法。从七十年代开始，我国石油地质工作 者开始进行断层封闭性研究。自九十年代以来，人们越来越认识到断层封闭性研 究对解决断块油气藏形成机制与油气运移规律有着重要的实际价值。曹瑞成、陈 章明( 1 9 9 2 ) 提出基于逻辑信息法建立断层封闭性的统计模型方法，对早期探区 断层封闭性进行了评价；王平等( 1 9 9 4 ) 通过探讨断层受力情况及变化，指出断 层封闭作用具有广泛性、相对性和易变性；吕廷防、陈章明等( 1 9 9 5 ) 提出非线 性映射分析的数学方法判断断层封闭性；童亨茂( 1 9 9 8 ) 则认为断层的开启与封 闭性与断面正应力和流体压力的耦合有关，建立了断层开启与封闭的定量数学模 型，计算了断层的封闭系数；刘泽容等( 1 9 9 8 ) 较全面地论述了断层的封闭机制 及其与油气的运移和成藏关系，应用模糊评价技术，建立了适合不同勘探开发阶 段断层封闭性的数学模型及评价方法。 国内外对断层封闭性研究方面取得了一定的进展和可喜的成果，对断层侧 向封堵性研究较多，方法技术也比较成熟。但在研究思路上多是利用单一学科和 单一手段研究断层封闭性，对断层封闭性的综合研究较少，而且往往忽视了对断 层封闭史的研究。 2 同济大学工程硕士学位论文 研究内容和技术路线 本次对孤南地区断层封闭性研究将突出断层封堵机制和影响因素分析，综 合应用石油地质学、构造地质学、测井地质学、数学地质学等多学科理论，开展 综合研究，建立断层封闭模式，揭示油气聚集规律。 主要研究内容： ( 1 ) 开展孤南油田控油断层封闭性研究，定性定量表征控油断层封闭性； ( 2 ) 开展孤南油田控油断层封闭机理研究，建立断层封闭模式； ( 3 ) 应用构造演化史、埋藏史揭示孤南断层封闭史； ( 4 ) 通过上述研究并结合前人研究成果，揭示复杂断块油藏油气聚集规律。 技术路线：如图l 一1 所示 图l l 断层封闭性研究技术路线 3 同济大学工程硕士学位论文 四、主要成果和认识 1 系统分析了孤南洼陷不同级别和不同性质断裂的构造样式及主要特征。 2 从断层两盘岩性配置关系、产状配置关系、泥岩沾污因子等方面对孤南 油田8 条控油断层封闭性进行了研究，分析了断距与泥岩沾污因子关系，确定了 该区倾斜断距和泥岩沾污因子的有效封闭界限值。 3 综合分析了孤南油田边界断层一孤南断层的封闭性和封闭史，分析了其 活动期次及时空配置关系，表明该断层活动期与油气运移期有良好的配置关系， 是油气垂向运移的主要通道，控制形成了孤南油田。 4 综合分析了孤南油田控油断层对油气封堵的影响，建立了断层主应力封 堵模式。 5 应用模糊综合评价技术，对孤南油田主要控油断层封闭性进行了综合定 量评价，评价结果良好，与实际情况吻合。 6 结合前人研究成果，在系统分析的基础上，初步揭示了孤南油田断块油气 藏形成机制断层对断块的圈闭和围限作用。探讨了油气聚集规律，横向上，油气 主要沿孤南断裂分布，纵向上，油气长距离分布在明化镇组泥岩盖层之下。油气 藏类型主要为构造油气藏。断块含油丰度主要受遮挡断层封闭性控制，遮挡断层 封闭性好，断块含油丰度高；遮挡断层封闭性差，断块含油丰度低。 4 同济大学工程硕士学位论文 五、主要工作量 1 查阅了中外文献共计1 2 0 余篇( 部) ，完成了文献综述及开题报告，制定 出了切实可行的技术路线。 2 对孤南油田的钻井、地震及测井资料进行了全面的统计、整理和分析， 计算了8 条剖面的断面应力和泥岩沾污因子。 3 绘制了油藏剖面图和馆陶组底构造图共8 张。 4 恢复孤南洼陷埋藏式、构造发育史、排烃史，绘制了相关图件5 张。 5 绘制了孤南油田控油断层和边界断层断距与泥岩沾污因子关系图2 张， 分别确定了有效封闭界限值。 6 应用模糊综合评价方法，对孤南油田主要控油断层封闭性进行了综合定 量评价，并建立了初步的评价标准。 7 根据研究区地震、钻井等资料，将研究区内圈闭分为二大类四种类型。 8 根据断层封闭性研究结果，结合前人研究成果，分别从横向和纵向上探 讨了油气聚集规律。 同济大学i ：稃硕十学位论文 第二章区域构造地质背景 孤南洼陷是我国东部渤海湾盆地济阳坳陷沾化凹陷的一个次级构造单元。 渤海湾盆地是一个复式叠加型沉积锰地，箭地内广泛分布有新生界、中生界、古 生界和中、上元古界多套生储盖层组合，具有多旋回、多层系和多油气藏类型的 含油气盆地特点。 一、概况 第一节孤南油田构造地质概况 孤南油隔位于沾化凹陷东部，东邻孤东油田、西接孤岛油田，北沿孤南断 层分相南与孤南洼陷相望。孤南油田是受孤南断层控制的断块构造油藏，油r 1 内断块多，面积小，分靠零散，由四个断块区组成，自西向东依次为孤南15 2 断 块、孤南2 断块、孤南1 2 断块和孤南1 3 1 断块( 图21 ) 。含油面积6 6 k i n 2 ， 平均有效厚度2 16 m ，地质储量1 1 9 2 10 4 t 。自下而上发育有中生界、下第三系沙 河街( 沙一沙三段) 、东营组( 东一段和东三段) 以及上第二系馆陶组下段四 套含油层系，油减埋深一般在1 7 1 0 3 3 8 0 m 。油田油水关系复杂，各套油层和断 块均具有相对独立的油水系统。 幽2 一i 孤南油田综台地质陶 同济大学工程硕士学位论文 第二节断裂体系及主要特征 孤南洼陷处于渤海湾盆地两大基底断裂系统的交汇处，即鲁西断裂系统和 郯庐断裂系统。在新生代断陷期，该区又处于渤海湾盆地南北向伸展构造区与北 东向走滑构造区的结合部位，因此，该区受两个断裂系统和两种构造活动体制的 共同影响，新生代断层显得比较复杂，但在时空上有规律地展布。断裂的平面展 布可以分为近东西向、北东向和北西向三组( 图2 2 ) 。洼陷内的主体断裂为近 东西向正断裂，尤其在本区的南北两侧集中发育；北东向断裂分布在本区的东部； 北西向断裂主要以隐伏断裂的形式分布在本区的中部。 一、断裂的分类和分级 1 断裂的分类 按断裂的性质可将区内断裂分为两类，即张性断裂和张扭性断裂。区内所 有近东西向断裂和北西向断裂及部分北东向盖层小断裂都为张性正断裂，且近东 西向断裂以南盘下降为主，只有个别北盘下降的正断裂。张扭性正断裂主要是东 端的北东向断裂，剖面上表现为北西盘下降的正断裂。但从区域构造分析和空间 平衡的角度考虑，这些断裂肯定有一定的右旋走滑。值得指出的是，在第三纪晚 期，区内可能遭到近南北向挤压，使近东西向的正断裂发生反转，在上第三系中 形成反转构造。本区内的孤南断裂有反转现象。 按与基底的关系划分，本区的断裂也可以分为两类：即基底断裂和盖层断 裂。前者主要是追踪前第三纪断裂在新生代重新活动，包括孤南断裂、垦利断裂、 孤西断裂和垦东6 断裂等，在孤南洼陷与垦利凸起过渡的斜坡带也有一些近东西 向的基底断裂；后者主要是在断陷活动过程中产生的调节或派生小断裂。 7 同济大学i 程硕1 - 。# 位论文 匝垛世磷一荤盐世#如，证鼋n_z丑 同济大学工程硕士学位论文 2 断裂的分级 根据断裂的规模和对构造的控制作用，将断陷盆地内的断裂分为四级： 一级断裂为控制盆地形成演化的区域大断裂，在本区内不存在。 二级断裂为控制凹陷或洼陷形成演化的断裂。如本区内的孤南断裂是控制 区内断块掀斜伸展的主干断裂，对孤南洼陷的形成和演化起着直接的控制作用， 也是划分洼陷与凸起的边界断裂。 三级断裂可以是与一、二级断裂同期活动的断裂，也可以是一、二级断裂 活动过程中产生的调节断裂，主要控制局部构造带的形成和演化。 四级断裂为在高一级断裂活动中形成的局部调节断裂或伴生小断裂，它们 一般规模较小，并且都局限于第三系盖层中。 二、断裂特征 1 断裂的平面组合特征 孤南洼陷内三级断裂的组合特点较好地反映了其运动时期和特征。北西向 和近东西向断裂同为正断裂，前者以断陷早期活动为主，后者为长期活动。因此， 在组合特征上，近东西向断裂切割北西向断裂，如垦利和孤南断裂都切割了孤西 断裂。北东向断裂具有走滑性质，在与张性断裂交汇时，后者总是被前者切割或 限制。在渤海湾盆地中部南北向伸展构造区与东部北东向走滑构造区的过渡带， 近东西向的正断裂都被具有走滑特点的北东向断裂限制，前者仅发育在后者的北 西盘。如垦利断裂仅发育在垦东断裂的北西盘、孤南断裂仅发育在孤东断裂北西 盘等。另一方面，从破裂机理看，剪切破裂面总是切割张性破裂面，所以在北东 向断裂延伸到南北向伸展构造区时，就能切割近东西向断裂。本区内明显的例子 是垦东6 断裂切割了规模和活动强度比之大的垦利断裂。 9 同济大学工程硕士学位论文 2 断裂的剖面特征 断裂的剖面特征是描述断裂的形态和活动特点的重要方面，而且，断裂的 剖面形态还与伴生构造的形成密切相关。一般描述断裂剖面特征包括形态和组合 两个方面，根据本区的特点和分析的实际需要，主要介绍本区内断裂的剖面形态 特征。 本区内断裂的剖面形态主要有三种：座椅式、犁式和平面式。 ( 1 ) 座椅式断裂 断裂面形态为上陡、中缓、向下又变陡。座椅式断裂的形成主要有两种情 况：一是岩层性质不同，原始破裂角不一致，往往在脆性层的破裂角较大，而在 韧性层的破裂角较小，如果在脆性地层中夹有韧性层，在断裂产生时就呈座椅式； 二是因压实作用形成的座椅式断裂，原始断裂面为平面式或犁式，后因中部地层 压实使断面变缓。本区内的座椅式断裂主要为基底大断裂，上部断面较陡，在沙 三段或中生界内的中部变缓，在基底面以下又变陡，如垦利断裂东段( 图2 - 3 ) 。 ( 2 ) 犁式断裂 断面形态为上陡、向下逐步变缓。犁式断裂主要是原始破裂形成的，但也 有两种情况：一是基岩向深层的韧性增大，破裂时向深层的破裂角减小，这主要 是一些大的基底断裂的表现形式，如孤南断裂( 图2 _ 4 ) ；二是断裂向下延伸过 程中在韧性层或构造软弱面滑脱，如沉积岩中的滑脱性断裂。 ( 3 ) 平面式断裂断面产状在剖面上变化不大，呈平面状。平面式断裂主要是 一些小断裂，包括盖层小断裂，如本文划分出的四级断裂( 图2 _ 5 ) 。北东向断 裂相对近东西向断裂而言，断面比较平直，但有些断裂的断面向深层也有变缓的 趋势。 同济人学丁槲硕士学 t 论文 蚓2 3 星利断裂采段座椅式断裂 围2 4 孤南断裂犁式断裂 图2 5 平面式断裂 同济入学：j ：程硕十学位论文 第三章断层封闭性和封闭史研究 断层是断块油气藏重要的组成部分，断层封闭性是控制断块油气藏含油范 围和油藏高度的重要因素，也是控制油气富集程度的主因，只有深入探讨影响断 层封闭性的各种因素，丌展断层封闭性的定性和定量分析与评价，才能揭示断层 封闭机理，预测断层封闭性质，进而预测断块油气藏。 第一节断层封闭性定性和定量研究概述 断层封闭性受多种因素影响和控制，其中断层两盘岩性配置关系、产状配 置关系、断面应力、泥岩沾污因子、断层活动期与油气运移期配置关系等都是影 响断层封闭性的重要因素。 一、断层两盘岩性配置关系 所谓断层两盘岩性配黄关系，在我国油气区中断层两侧岩性配置关系常见 以下两种： 1 储层与断层对盘非渗透性层接触 断层一盘储层的上倾方向若被另一盘非渗透性岩层遮挡时，可以形成好的 断层封闭。若储层是与大段泥岩或化学岩等塑性较强的岩性接触，则断层在该层 段的封闭性较强，可以形成断层圈闭油气藏。 2 储层与对盘砂岩接触 有两种情况：一种是同一层位的砂岩对接，有可能形成较小烃柱的封闭作 用，但不能形成明显的侧向封堵，断层封闭性差。另一种是不同层位的砂岩对接， 断层在活动过程中，特别是在压性和扭性应力作用下，在断裂带中常发育有不渗 透或低渗透的断层岩，它们涂抹在断面上，形成层连续分布的薄膜，从而使在 断层两盘砂岩与砂岩对接的情况下断层仍具有封闭性。这时，断层两盘无论是什 麽性质的岩性配置，油气都将会在断层面附近聚集起来，形成油气藏。 同济大学工程硕士学位论文 二、断层产状与岩层产状配置关系 断层产状与岩层产状配置关系，是指阶梯状断层断面两盘岩石的产状和断 面产状的组合关系，主要有两种类型：一种是断层两侧岩层与断层面呈同向倾向， 这种断层面自身具有一定的开启性，封闭能力一般较差；另一种是断层两侧岩层 与断层面倾向相反，即所谓的反向屋脊式配置，这种断层的封闭性通常较好。 断层力学性质与封闭性 断层力学性质是影响断层封闭性的关键因素，为了揭示断层封闭机理，本 文仅讨论压性、张性和扭性断层的主要特征和封闭性问题。 1 压性断层主要特征与封闭性 压性断层的断面紧闭，断层岩致密，颗粒排列紧密，缝洞极不发育，孔渗 性差，其中的断层泥或糜棱岩有很好的封闭性，常常成为油气水等流体的遮挡面， 在压性断层附近形成有工业价值的油气藏。 2 张性断层主要特征与封闭性 张性断层缝洞发育，一般具有开启性，常常是油气运移的通道。一般情况 下，在纯张性断层发育区，保存条件差，油气容易逸散，很难形成有工业价值的 油气藏。 3 扭性断层主要特征与封闭性 扭性断层断层岩致密坚硬，颗粒多呈细粒化，缝洞不发育，孔渗性差，能 形成良好遮挡面，形成有工业价值的油气藏。 综上所述，张性断层多是油气运移的良好通道，压性和扭性断层常为油气 的遮挡面，它能使大量油气在断层附近聚集起来，形成油气藏。 l3 同济大学工程硕士学位论文 四、泥岩沾污因子与封闭性 断层发育时，在被断的岩层或岩体沿断层面位移期间，一方面使岩层或岩 体发生变位，另一方面使被断岩层破碎研磨成细粒化碎屑和泥化物混杂的多种类 型的断层岩。若被断地层中富含泥页岩，因泥页岩可塑性较强，在断层位移滑动 过程中，随位移加大而变薄，沿断层涂抹分布，形成泥岩沾污带。为了定量描述 断层泥是否在空间上连续分布，l i n d s d y 等( 1 9 9 3 ) 把泥岩沾污带的连续性与泥 岩沾污因子( s s f ) 联系起来。泥岩沾污因子是指断层沿一个横剖面内的位移倾斜 断距l 与断面附近发生明显位移的泥页岩厚度h 之比。即 泥岩沾污因子( s s f ) = l h 上述表明，被断的地层中要有一定累计厚度的泥页岩，同时要求断距不能 太大也不能太小，否则都将不会形成连续分布的泥岩沾污带。泥岩沾污带沿断面 附近连续分布，成为油气良好的遮挡面，是断层封闭中的一种重要类型。若泥岩 沾污带不连续分布，泥岩沾污带所断开的位置的深度就是油气的溢出点，在油源 充足的条件下，泥岩沾污带溢出点高程与断块最高点的高程之差，即为该断块油 气藏的油柱高度。 五、断层活动期与油气运移期配置关系 断层活动期与油气运移期的配置，是指控油断层活动期与油气运移时期之 间的时间匹配关系。若两者时间配置得当，断层对处于运移期的油气起遮挡作用， 可以形成一定规模的油气聚集：若两者配置不当，断层只能充当油气运移的通道， 导致油气散逸，不能形成具有工业价值的油气藏。研究表明，在油气聚集期已停 止活动的断层，特别是停止活动时间较长的断层，在多数情况下，有较强的封闭 性，这种断层对油气运移聚集能起良好的封闭作用：在油气大规模运移时期仍继 续强烈活动的断层，一般说来，在纵向上常具有良好的开启性，这类断层对油气 藏，特别是早期形成的油气藏往往起破坏作用，使油气沿断裂自深层向浅层运移， 在浅层适当的圈闭中聚集起来形成次生油气藏。 同跻大学r 程硕士学位论文 第二节控油断层封闭性研究 孤南油田为典型的断块型油田，各断块的边界断层主要是孤南断层及其派 生的次级断层。自西向东分别为孤南1 5 2 块、孤南2 块、孤南1 2 块和孤南1 3 1 块。笔者从岩性配置关系、泥岩沾污因子和断面应力等三个方面对孤南油田控油 断层封闭性进行了研究。 一、孤南1 5 2 块 孤南1 5 2 块位于孤南断层下降盘的鼻状构造圈闭，储层为馆上段和东营组。 断块内次级断层系统简单，规模较小。选取其中的一条断层f 1 5 2 l ( 图3 1 ) ，分 析其封闭性。 哪3 - - 1 瓶南1 5 2 断块馆附组底构造豳 “2 * w ( m * ) 3 * 井& “* * 同济大学工程硕士学位论文 1 断层两侧岩性、产状配置 选取图3 1 中所示两条剖面，从绘制出的产状与岩性配置关系图中可以看出， 该剖面上升盘具有良好的含油层。从岩性配置关系看，有的油层与含油水层对置。 2 不同深度断面应力分析 根据断层产状差异，选取图3 1 中两个剖面，应用断面应力计算方法，计 算了不同深度断面的应力( 表3 1 ) 。 表3 1 孤南1 5 2 断块f 1 5 2 1 断层不同深度断面应力数据表 埋深 断面应力( m p a ) 断层名称断层力学性质 ( m ) 正应力( 6f ) 剪应力( t ，) 5 0 01 5 8 1 2 0 1 6 1 0 0 01 0 4 72 3 6 0 g n l 5 2 5 浅部为张性；深 1 5 0 05 1 22 6 6 0 部为压性兼右 2 0 0 0o 2 22 9 3 0 g n l 5 2 9 旋走滑 2 5 0 05 5 73 1 7 7 3 0 0 0 1 0 9 l3 7 0 7 5 0 09 5 53 5 1 8 1 0 0 01 4 6 23 4 8 2 g n l 5 2 6 1 5 0 01 9 7 03 4 5 0 压性兼右旋走 2 0 0 02 4 7 83 4 2 3滑 g n l5 2 0 6 2 5 0 02 9 8 43 3 9 9 3 0 0 03 4 9 l3 3 8 0 从结果看，该断层以压性为主，由于g n l 5 2 5 g n l 5 2 9 剖面所穿过的地段 断层走向近东西向，故此处断层浅部断面呈张性，深部为压性。 3 断层泥岩沾污因子分析 对上述两条剖面进行了泥岩沾污因子分析( 表3 1 ) 。 17 周挤人学上程硕士学位论文 袁3 - 2 弧宵1 5 2 所块f m l 断屠掘岩沾污园子教据衰 g n l 5 2 5 一g n l 5 2 9 削面g n l 5 2 _ 6 - - g n l 5 2 - 0 6 剖面 地层泥岩沾污田子地层泥岩沾污囡子 25 3 “ 2 6 矿 l7 6 2 2 矿 20 2 54 4 。 23 8 。 3 2 5 。 e ，d 1e 3 d l9 3 38 5 _ 2 0 矿 37 矿 22 3 ”4 l ， 40 5 。3 i 一 3s s w g n l 5 2 5g n l 5 2 9 三三 j 意 一 1 j e , d 一 n 专堡塞蔫这 j 、o ； i u i ，e = 二日日7 _ r i iu 图32f 。1 晰e 0 d 嚣许污wf 分m j 图 i h t2a h 目k ： $ ￥z m 】am # 7 ：6 # h7 女，h ” 1 1 - * u * u ；1 , d ：r m t m i 同济大学工程硕士学位论文 图3 2 是穿切断层的。个剖面，该断层下盘的油层发育在东营组。从图中 可以看出，被封闭的油层紧邻的s s f 值为17 6 23 8 ，而含油水层和油水同层的 s s f 值为20 6 40 5 。表明前者的泥岩沾污带连续分布，断层封闭性好；而后者 的泥岩沾污带可能为断续分布，对储层涂抹较差断层封闭性不好。 综合以上结果，该断层两侧岩性配置关系虽不理想，但该剖面的油层深度在 2 0 0 0 m 以下，此处的断面正应力为下值，表明古油部位断面处于挤压应力状态。 此处油层紧邻的s s f 值在有效封闭范围内，可能形成连续泥岩沾污带。此外， 从g n l 5 2 5 g n l 5 2 9 剖面( 见图3 - 2 ) 中可以看出，断层的倾向与其下盘储层 倾向相反，而与其上盘倾向相同。前者的产状配冒有利于油气封堵而后考的产 状配置不利于油气封堵。故在断层下盘形成j 层较厚的油层，而在上盘则只有一 层油水同层。 = 、孤南2 断块 l e d 3 3 孤南2 断块沙段底构造幽 孤南2 断块位于孤南断层下降盘，西与孤南1 5 2 断块相邻。该断块是孤南 油田中断块构造最为发育的断块。为更好地讨论孤南油嗣断块油减区断层封堵规 同济大学工程硕士学位论文 律性，以此断块作为研究重点，选取5 条断层f 2 1 、f 2 2 、f 2 3 、f 2 4 、f 2 5 ( 见图3 3 ) 进行综合分析。 1 断层两侧岩性、产状配置 从各断层岩性配置关系图可以看出，油层多与泥岩对置。但在有的剖面中还 可见到油层与含油水层或水层对置，这种情况与孤南1 5 2 断块中的f 1 5 2 1 断层类 似。 2 不同深度断面应力分析 根据断层产状差异，选取6 条剖面进行应力分析，计算结果见表3 1 。根 据应力分析，除f 2 5 断层外，其余4 条断层各不同深度断面的正应力均为正值， 显示断面具压性特征，有利于油气封堵。f 2 5 断层在深度大于2 0 0 0 m 时，断面亦 呈压性状态，同样有利于油气封堵。 3 断层泥岩沾污因子分析 对上述6 条剖面计算泥岩沾污因子，结果见表3 4 中。 根据表中统计的泥岩沾污因子数据，确定孤南2 断块各组地层的泥岩沾污因 子封闭界限值分别为：东营组为1 5 - - 3 0 ；沙一段为1 5 - - 2 7 ；沙二段为2 o 3 o ； 沙三段为1 5 2 5 。图3 4 和图3 5 为穿过f 2 5 断层的两个剖面，从图中标注 的泥岩沾污因子看，沙二段被封闭油层的s s f 值为1 7 - - - 2 7 。除f 2 5 断层外，其 余4 条断层的断距一般为4 0 - - 5 0 m ，倾斜断距大约为5 0 - - - - 7 0 m ，结合本区含油层 位和泥岩沾污因子分析，该断块有效封闭断距为4 0 - - - 1 8 0 m 。 20 同济大学工程硕士学位论文 表3 - 3 孤南2 断块f z l f 2 5 断层不同深度断面应力数据表 断面应力( m p a ) 断面名称埋深( m ) 断层力学性质 正应力( 6 ，)剪应力( - r ) 5 0 05 1 3 3 4 2 8 g n l 5 1 3 1 0 0 0 l o 2 l3 4 3 4 1 5 0 01 5 2 83 4 4 4 压性兼右旋走滑 g n l 5 42 0 0 02 0 3 5 3 4 5 9 f 2 1 2 5 0 02 5 4 23 4 7 7 3 0 0 03 0 5 03 5 o o 5 0 01 4 4 1 8 4 l 1 0 0 0 2 0 21 8 8 8 g n l 5 4 - 2 1 5 0 03 5 91 9 6 4 压性兼右旋走滑 2 0 0 05 1 62 0 6 6 f z 2 2 5 0 06 7 32 1 9 0 3 0 0 08 3 02 3 3 4 5 0 04 2 l2 8 8 8 g n 2 - 4 0 2 1 0 0 0 7 7 32 9 1 7 1 5 0 01 1 2 52 9 6 8 压性兼右旋走滑 g n 2 4 6 l2 0 0 01 4 7 63 0 4 0 f 2 32 5 0 01 8 2 83 1 3 1 3 0 0 02 1 7 93 2 3 9 5 0 03 1 7 73 1 4 0 g n 2 4 6 1 1 0 0 03 6 9 82 8 4 1 1 5 0 04 2 1 92 5 1 0 压性兼右旋走滑 g n 2 - 4 2 2 0 0 04 7 4 02 1 3 2 f 2 4 2 5 0 05 2 6 21 6 7 5 3 0 0 05 7 8 21 0 3 9 5 0 07 9 92 9 5 7 g n 2 - 4 l l 1 0 0 02 9 32 9 1 6 浅部为张性；深 1 5 0 02 1 43 0 7 l 部为压性兼左旋 g n 2 3 l 2 0 0 07 2 23 2 2 4 走滑 f 2 52 5 0 01 2 2 93 3 7 4 3 0 0 01 7 3 63 5 2 l 5 0 08 0 71 7 8 2 g n 2 - 4 31 0 0 0 5 1 l1 9 1 0 浅部为张性；深 1 5 0 02 1 52 0 6 4 部为压性兼左旋 g n 9 2 0 0 0o 8 02 2 3 9 左滑 f 2 52 5 0 03 6 72 4 3 l 3 0 0 06 7 22 6 3 6 21 同济大学工程硕士学位论文 表3 - - 4 孤南2 断块泥岩沾污因子数据表 断面 名称 g n l 5 l - 3g n 2 4 0 2g n 2 - 4 6 1g n 2 4 l l( 烈2 4 1 g n l 5 4 2 g n l 5 4g n 2 4 6 lg n 2 _ 4 2g n 2 3 lg n 2 2 3 地层 1 8 01 7 62 6 0 。2 0 61 7 2 1 8 02 0 3 1 7 8 1 8 41 6 8 2 7 63 1 l1 7 4 4 2 6 71 8 7 4 e 3 d 1 9 32 0 33 1 7 4 1 7 32 2 5 4 2 2 92 0 32 6 8 01 8 l2 4 14 2 0 4 2 3 8 3 82 62 8 6 *1 8 4 *i 8 2 。1 7 l 4 9 1 2 3 6 2 9 7 * i 7 3 *1 8 2 41 6 9 3 7 92 3 l2 9 3 *2 0 3 *2 7 0 * 2 5 io e 3 s 1 2 6 51 6 22 8 42 1 4 2 5 9 4 2 5 3 4 2 2 3 *1 7 32 0 7 2 0 3 2 8 4 *4 5 4 5 2 2 9 8 *2 5 4 *2 5 2 6 9 * 2 2 5 4 2 2 2 3 5 * 2 4 l 2 6 2 * 2 6 5 *2 4 5 4 2 7 l 3 6 2 5 8 0 2 7 3 * 2 7 6 *4 0 5 0 1 7 5 *4 9 1 。2 1 6 2 8 5 * 8 e 3 s 2 3 8 2 。6 7 5 4 2 6 +5 9 6 “2 3 7 *2 9 5 * 4 3 2 5 4 2 5 3 4 3 7 1 。2 8 4 4 2 7 0 4 2 6 2 她 2 8 3 4 4 5 “3 2 5 *2 8 2 ”2 4 7 3 3 3 0 6 ” 3 6 0 2 3 3 * 2 0 4 * e 3 s 31 7 9 * 2 1 3 。 2 8 l 注：为油层；。为油水同层；为含油水层；无符号者为砂层。 2 2 同济大学工程硕七学位论文 ，、，s s w g n 2 3 1 圈3 4孤南2 断块f ，5 断层泥岩沾污f ；j 习子分布图 1 油鹾2 油水川壕3 青油水崖 水培；5 租砂岩；6 纲砂岩l7 呢岩 h 小控台叫：9 坫蚪艟其编峙，【0 断崖fm ，r i - 生界 3 n e g n 2 2 3 幽3 5 孤南2 断块f 。5 断层不同地层泥岩沾污冈予分布| 笙i 同济大学i ：程硕士学位论文 三、孤南1 2 断头 刚3 喃孤南1 2 2 块沙段底构造酬 孤南1 2 断块位于孤南2 断块和孤南1 3 1 断块之间。孤南断层将其分为南北 两块，北块为孤南1 2 块，为反向崖脊断块。南块为孤南1 2 2 块，为一南倾的 小型断鼻构造( i n3 6 ) 。 断层两侧岩性、产状配冠 对孤南1 2 - 2 块f i 2 i 断层选择g n l 2 2 g n l 3 5 1 剖面进行分析可以看出，断 层两盘岩层略呈屋脊状配置有利于油气保存。同时还可以清楚地看到，g n l 2 2 井区的油层与断层倾向相反，构成反向屋脊断块，封闭性好，发育较厚油层。而 g n l 3 5 一l 井处的储层与断层倾向相同，构成顺向断块此处封闭性差，仅发育较 薄的一层油层。因此，该剖面可以作为孤南油田产状配置对油气封堵作用的典型 实例。 2 ：= f 唰深度断面应力分析 计算出f 1 2 1 断层- 6 同深度断面应力，列于表3 5 中。从图3 6 可以看出， 谈断层在平面上略呈向西突起的弧形延展，其e 段走向近南北，南段走向呈北北 同济大学工程硕士学位论文 压性为主的应力状态。从表3 5 可以清楚地看出，该断层面在不同深度的正应 力均为较大正值。两方面都证实该断层对油气封闭起着良好作用。 表3 5 孤南1 2 2 块f 1 2 1 断层不同深度断面应力数据表 埋深断面应力( m p a ) 断面名称断层性质 ( m ) 正应力( 6 ，)剪应力( t ，) 5 0 03 6 2 72 6 8 9 1 0 0 04 1 0 62 3 3 0 g n l 2 2 1 5 0 04 5 8 51 9 1 9 压性 2 0 0 05 0 6 51 4 0 9 g n l 3 5 1 2 5 0 05 5 4 45 8 7 3 0 0 06 0 2 41 1 1 3 3 断层泥岩沾污因子分析 在孤南1 2 2 块上，选取两个剖面进行了泥岩沾污因子分析( 表3 6 ) 。从 中可以看出，计算出的s s f 值均较大，远远超出本区油层有效封闭的s s f 值范 围。因此，在此剖面中泥岩沾污带对油层的封堵不会起主要作用，而岩性和产状 配置，尤其是断面所承受的压力状态及流体压力应为油层封堵的主要因素。综合 以上分析，确定孤南1 2 断块泥岩沾污因子有效封闭界限值是：沙一段2 o 3 0 ， 沙二段1 8 2 8 。 表3 - - 6 孤南1 2 2 块f 。2 1 断层泥岩沾污因子数据表 哭 g n l 2 2 一g n l 3 5 1 g n l 2 6 地层 2 9 6 *4 0 3 4 1 5 幸4 8 4 * 8 7 9 *3 3 4 * e 3 s 1 3 8 7 *3 0 9 4 9 *3 4 l 2 0 4 #2 8 3 * 2 7 6 挣牛2 2 5 * 1 8 9 群牛3 - 3 7 群 e 3 s 22 7 l 幸 4 1 5 3 2 5 群牛3 o 4 1 52 2 6 注：为油层；舻为含油水层；。为水层； 25 同济人学l ：程硕士学位论文 四、孤南1 3 1 断块 孤南1 3 1 断块位于孤南洼陷的东部，被孤南断层切割并遮挡形成小型断鼻构 造。断块内断层不太发育，断层系统简单，以孤南断层为北部边界，内部主要发 育一条与孤南断层倾向相同的次数断层f 目37 瓶由1 3