测井地质学-7断裂带的封堵作用

1、断裂带的封堵作用及研究方法介绍断裂带的封堵机理断裂带的封堵机理 N.L.Watts（1987年）认为阻止油气运移年）认为阻止油气运移的封堵机理是毛细管（薄膜封堵）、水力封堵、的封堵机理是毛细管（薄膜封堵）、水力封堵、压力封堵、浓度封堵。由于断裂带常存在早期破压力封堵、浓度封堵。由于断裂带常存在早期破裂隙，如果裂隙处于闭合或弱封堵条件下，当油裂隙，如果裂隙处于闭合或弱封堵条件下，当油气柱的进入能量可以使这些裂隙重新压开，这种气柱的进入能量可以使这些裂隙重新压开，这种封堵是典型的水力封堵，裂隙的重新开启的过程封堵是典型的水力封堵，裂隙的重新开启的过程称水力封堵失效过程。称水力封堵失效过程。断裂带封

2、堵的几个概念断裂带封堵的几个概念1) 断层的开启：指断层面及断层裂缝带的缝断层的开启：指断层面及断层裂缝带的缝未完全愈合，对流体的流动是有效的。未完全愈合，对流体的流动是有效的。2） 断层的愈合：指断层面及裂缝缝面愈合，断层的愈合：指断层面及裂缝缝面愈合，愈合越好，愈合越好， 封堵性就越好。封堵性就越好。3） 断层封堵：指断层面愈合或被充填等，断断层封堵：指断层面愈合或被充填等，断裂裂缝带也被充填，对流体的流动完全无效。裂裂缝带也被充填，对流体的流动完全无效。断裂带形成封堵的地质作用断裂带形成封堵的地质作用造成断裂带形成封堵的地质作用主要有以下几种类型：造成断裂带形成封堵的地质作用主要有以下几

3、种类型：指由于应力作指由于应力作用使得断面上用使得断面上测的岩体（或测的岩体（或断层带裂隙岩断层带裂隙岩体）发生变形，体）发生变形，而使断面和裂而使断面和裂缝闭和，从而缝闭和，从而造成断层具有造成断层具有一定封堵性的一定封堵性的作用。作用。1）断面的应力愈合作用）断面的应力愈合作用2）断面裂隙的成岩胶结或充填作用）断面裂隙的成岩胶结或充填作用3）破裂断层带的糜棱化作用（图）破裂断层带的糜棱化作用（图）4）断面上泥质涂抹作用和挤入作用）断面上泥质涂抹作用和挤入作用5）断裂带的粒化作用）断裂带的粒化作用6）其它地质作用）其它地质作用断裂带形成封堵的情况和断裂带的结构主要有：断裂带形成封堵的情况和断

4、裂带的结构主要有：研究断层封堵作用方法研究断层封堵作用方法1)断面封堵图的编制及应用断面封堵图的编制及应用 断面封堵图就断面封堵图就是在同一坐标系中是在同一坐标系中将沿断层的上下盘将沿断层的上下盘地层按封堵层和储地层按封堵层和储层的产状绘制出来，层的产状绘制出来，从而反映断层两侧从而反映断层两侧的封堵层和储层之的封堵层和储层之间斜接情况的图解间斜接情况的图解（图）。（图）。 由于应力作用使得断面上侧的岩体(或断层带裂隙岩体)发生变形，使断面和裂缝闭合,从而造成断层具有一定的封堵作用。 断面的愈合程度由断面压力(PfA)来评价 。2)断面的应力愈合作用断面的应力愈合作用 考虑垂直应力、水平地应力

5、及地层压力时 ，断面压力(PfA) 可表达为：bvfAPSPsinsincos1式中: Sv-断面某点处垂直应力,Mpa ； 断面倾角,o ； Pb-断面某点处地层压力,Mpa ； 1区域水平主应力,Mpa； 与1断层面走向夹角,o。 PfA反映了断层面某点处岩体所受到的净应力值,如果设该点岩体的变形强度为s,则当: PfA s 岩体将发生变形而使断层两壁闭合,相反，则断层面保持开启.实际上，上述关系并没有考虑因时间的增长断层岩体的蠕变而形成断面愈合。泥质涂抹强度（泥质涂抹强度（CSP）剖面图的编制及应用）剖面图的编制及应用通过对过断层的地层剖面中砂层及泥岩层厚度统通过对过断层的地层剖面中砂层

6、及泥岩层厚度统计（或用地震剖面解释出砂、泥岩层），按各断计（或用地震剖面解释出砂、泥岩层），按各断层点处的断距，用下式计算出断层每点的层点处的断距，用下式计算出断层每点的CSP值，值，按按CSP值大小分类，则可以进行断层封堵情况的值大小分类，则可以进行断层封堵情况的评价。评价。LhCSPi2式中：式中：hi过断层某点的愿岩层厚度，过断层某点的愿岩层厚度，m； L过断层某点（计算点）距泥（页）岩的距过断层某点（计算点）距泥（页）岩的距离，离，m。 断裂填充物的岩性主要受到断移地层岩性和断距大小的影响。 提出以下参数对断裂填充带中泥质含量进行预测：式中：Rm断裂带中的泥质含量，%； L断层的断距，

7、m； hi被断层错开的第i层泥岩层厚度，m； n被断层错断的泥岩层层数。%1001LhRniim断层封堵性 好 较好 中等 差 Rm（%） 755075 2550 25利用Rm评价断层封堵性的等级标准 按照盖层研究中利用泥质含量大小确定封闭性好坏的标准，可得到利用断裂填充物中泥质含量大小确定断层封闭性的等级划分标准。 断层封堵性评价的其他方法断层封堵性评价的其他方法（1）断层的应力环）断层的应力环境不同，其封堵性境不同，其封堵性也可能有差别。也可能有差别。除上述方法外，还可从以下方面进行研究：除上述方法外，还可从以下方面进行研究：（2）根据断层两盘的地层压力情况来分析断层的封堵）根据断层两盘的

8、地层压力情况来分析断层的封堵性。性。（3）钻遇断层的井，如果测井、录井资料反映出断点）钻遇断层的井，如果测井、录井资料反映出断点处裂缝发育，则断层可能是处于开启状态。处裂缝发育，则断层可能是处于开启状态。（4）断层两侧地层所产流体特征分析，根据断裂附近）断层两侧地层所产流体特征分析，根据断裂附近地层所产流体可以对断裂带的封堵情况做出评价。地层所产流体可以对断裂带的封堵情况做出评价。（5）根据断裂带附近地质特征分析可以对断层封堵的）根据断裂带附近地质特征分析可以对断层封堵的风险性进行评价（图）。风险性进行评价（图）。断层封堵性研究实例白水河断裂白水河断裂通济场断裂带通济场断裂带关口断裂关口断裂研

9、究区地质图研究区地质图研究区主要断层要素统计研究区主要断层要素统计断层名称断层性质断层要素断穿层位延伸长度(Km)走向倾向倾角(o)断距(m)通济1 逆断层 NE NW10-60400-800T2l-出露地表34通济2 逆断层 NE NW10-55500-700T2l-出露地表34关口 逆断层 NE NW 25-70200-1100T2l-出露地表 45地层压力研究鸭子河构造压力剖面图 （ 井 深 m）压 力 系 数 （ mpa/100m）J3pJ3sJ2sJ2xJ2qT3x5T3x4T3x3T3x2T3tJ3pJ3sJ2sJ2xJ2qJ3pJ3sJ2sJ2xT3x5T3x4T3x3T3x2T

10、3tJ2qJ3pJ3sJ2sJ2xJ3pJ3sJ2sJ2xJ2qT3x5T3x4T3x3T3x2200040006000200020004000200020004000压力过渡带高压带微 超 压 顶 界含 气 层含 气 含 水 层气 层工 业 气 层隆 丰 1189井92井185井95井1.01.41.801.01.41.801.01.41.801.01.41.801.01.41.80断层封堵性评价程序界面断层封堵性评价程序界面161线165线167线169线173线177线 通济断层断面压力分布在通济断层断面压力分布在10MPa50MPa，关口断层断面压力主要分布在关口断层断面压力主要分布在25MPa60MPa，而川西坳陷上三叠统致密砂岩的变形强度在而川西坳陷上三叠统致密砂岩的变形强度在10MPa40MPa之间，泥（页）岩的变形强度之间，泥（页）岩的变形强度在在5MPa10MPa之间，可见，在只考虑断面之间，可见，在只考虑断面压力的情况下，通济、关口断层应处于闭合状压力的情况下，通济、关口断层应处于闭合状