松遼盆地A區塊斷層封閉性研究

潘毓兵

（大慶油田有限責任公司第十采油廠，黑龍江大慶166405）

A區塊位于松遼盆地長春嶺背斜帶上，通過鉆探發現斷層相鄰兩側油水分布差異大，一側為純油區，而另一側為水區，斷層封閉性對油水分布起著至關重要的作用。斷層封閉性研究是油氣成藏研究中的重點，也是斷塊含油性評價的一項重要內容。斷層封閉性是指斷層上下盤巖石或斷裂帶與上下盤巖石由于巖性、物性等差異導致排替壓力的差異，從而阻止流體繼續通過斷裂帶或對應上下盤的性質。斷層兩盤既可呈“面”的接觸，也可呈“帶”接觸。總之，斷層的封閉性主要取決于斷裂帶本身的巖性及斷層兩側對接的巖性。

1 斷層封閉性類型

在空間上，斷層的封閉性主要取決于2個方面：一是斷層的側向封閉性，即斷層面在側向上阻止流體穿越斷層運移的能力；二是斷層的垂向封閉性，即斷裂帶物質阻止流體沿斷裂帶縱向運移的能力。

根據斷層垂向或側向的封閉程度，將斷層分為側（垂）向完全封閉、側（垂）向部分開啟、側（垂）向部分封閉和側（垂）向完全開啟4個亞類；其封閉程度分別為：100%、100%～50%、50%～0%和0%。對斷層的封閉程度作如下定義：對斷層的側向封閉性而言，斷層的封閉程度系指研究層段內目的盤儲層被對置盤非滲透層或斷層泥封堵的百分數；如果斷層兩盤為滲透層相對置，斷層的封閉程度系指對盤儲層所能封閉的油氣柱高度與圈閉高度的比值。對斷層的垂向封閉性而言，斷層的封閉程度系指斷層所能封閉的油氣柱高度與圈閉高度的比值。

2 斷層封閉性影響因素

影響斷層封閉性的因素很多，但是歸結起來主要有3個，即斷距、斷裂充填物性質和斷面的緊閉程度。

（1）斷距。斷層形成以后，由于地層被錯斷，造成斷層兩盤的非同期沉積地層相對接。如果斷距的大小恰好使斷層兩盤砂泥巖地層相對置，進入到目的盤儲層中的油氣再欲向上傾方向運移時被上盤泥巖層所遮擋，此段內斷層形成了良好的側向封閉。當斷距增大到兩盤不同時代沉積儲層相對置，由于目的盤儲層上傾方向無高排替壓力地層遮擋而形成側向開啟。

（2）斷裂充填物的性質。斷裂充填是一種普遍的地質現象。如果斷裂充填物以泥巖為主，由于其很高的排替壓力使其具有很好的側向封閉性，并且也有很好的垂向封閉性。由此可形成斷層的垂向與側向雙重封閉性。但如果斷裂充填物以砂質為主，且其排替壓力不比目的盤儲層排替壓力高，則該充填物不具備側向封閉性，同時也不具備垂向封閉性。如果斷裂充填物以砂質為主，但后期由于地層水的礦化作用，使得原生孔隙被次生礦物所充填，或者由于石油沿其運移的過程中的降解作用，也會形成斷裂充填的封閉。如果充填物具封閉性，與目的盤砂層對置的斷層另一盤為泥巖層，泥巖層可增強斷裂充填的封閉能力，減少油氣側向穿斷層運移的風險。

（3）斷面的緊閉程度。只有當斷面裂縫緊閉時，斷層才具備垂向封閉能力。斷面的緊閉程度可用斷面所受正壓力的大小來衡量，其計算公式為：

式中：P——斷面所承受的正壓力，MPa；

H——斷面埋深，m；

ρr——上覆地層的平均密度，g/cm3；

ρw——地層水密度，g/cm3；

g——重力加速度，m/s2

σ——水平地應力，MPa；

θ——斷面傾角，（°）；

β——地應力與斷層走向之間的夾角，（°）。

當斷面所承受正壓力大于被錯斷泥巖的變形強度時，因泥巖的變形而導致斷層裂縫的愈合，由此便可造成斷層的垂向封閉，否則斷層開啟。

3 斷層封閉性評價

針對研究區的地質特點：在反轉期受西北向的擠壓應力，與大多數斷層的走向夾角較大，而且擠壓應力較大（形成長春嶺背斜帶）。因此，在斷層封閉性研究方面選取斷距、斷裂充填物性質（主要是泥含量，不考慮膠結作用）進行分析。

目前,對于預測泥巖涂抹封閉能力的算法,國內外許多學者做了大量的工作。諸多研究表明,在靜水壓力條件下,控制斷層封閉性的主要參數很可能是斷裂帶中的粘土含量。因此,估算斷裂帶中的粘土含量就可以用來預測可能的油氣排驅壓力。在斷層發育過程中,考察可能被拖曳進斷裂帶的粘土物質的含量,就可以導出相關的預測斷裂帶巖石類型的公式。基于此,Bouvier（1989）提出了用“粘土涂抹勢CSP（Clay Smear Potential）”判別斷層的相對封閉程度。CSP表示沿斷面某點某泥頁巖層被涂抹的相對量值,其值隨泥頁巖厚度的增加呈正相關關系,隨涂抹距離的增大呈負相關關系；Lindsay等（1993）提出了“泥巖涂抹因子SSF（Shale Smear Factor）”,SSF=斷距/頁巖層厚度,即斷層的斷距越小,斷開頁巖的厚度越大,頁巖涂抹層在空間上的連續性越好,斷層的封閉性越好。一般來說,CSP適用于斷面剪切型的涂抹,而SSF主要適用于壓入型的涂抹,但它們均不適合非均質的厚層碎屑巖層序。為此,Yielding等（1997）提出了斷層泥比率SGR（ShaleGouge Ratio）及其計算公式:

SGR表示通過各種機理擠入斷裂帶的泥頁巖的比例。圍巖中泥頁巖含量越高,斷裂帶中泥頁巖、斷層巖泥化涂抹的可能性就越大,其孔滲性就越差,毛細管排替壓力就越高,形成封閉的可能性就越大；反之越小。無疑SGR是對復雜的斷裂帶活動過程的過分簡化,但是它卻能夠簡單而高質量地反映斷面上涂抹層的非均質性。而其所需的參數,斷移地層厚度、斷移地層粘土含量和垂直斷距,都與斷層封閉性機理和地下可測定的性質相聯系,且都是常規的、容易得到的數據。所以用SGR預測非均質的厚層碎屑巖層序的斷層的封閉性是有很大的推廣價值的,比起CSP等其他類似公式,SGR更有效和實用，優點突出，可操作性強（表1）。

表1 各種評價方法的對比表

泥質含量曲線是計算SGR的重要資料，在研究區內選擇GR曲線建立泥質含量曲線模型：

式中：GRshl——標準泥巖段伽馬值，按每口井實際資料選取；

GRcln——砂巖段伽馬值，按每口井實際資料選取；

GR——伽馬測井曲線值。

4 實例分析

在本次的研究中，主要分析了雙30井區F55號斷層的封閉性（圖1）。從錄井取芯資料看，F55號斷層上盤為油區、下盤為水區，斷塊北端含油性變差；從雙30-雙60-60井過井三維地震剖面上看，F55號斷層上盤扶一組地層除北段外都與下盤青山口組泥巖對接，上盤扶二組僅有部分地層與青山口組泥巖對接；通過計算F55斷層兩側雙60-60和雙30井的SGR值,可以得出扶一組斷裂帶內的泥含量最多，側向封閉性最好，F55號斷層南部的封閉性好于北部，上部的封閉性好于下部。雙30井試油結果是日產油33t，而和其相鄰的雙60-60試油結果是日產水51.2m3，雙30區塊油層主要分布于扶一組和扶二組上部，證實斷層封閉性對油氣分布影響。

圖1 F55號斷層平面圖

5 結論

（1）斷距越大，下盤與青山口組泥巖對接層段越長，斷層的封閉性越好；

（2）同一條斷層在不同位置、不同深度封閉性均有差異，斷層上部封閉性要好于下部；

（3）在未與青山口組地層對接的層段，斷層封閉性主要受地層泥巖含量影響，泥巖含量越大封閉性越好。

[1] 呂延防，付廣，高大嶺，等.油氣藏封蓋研究[M].北京：石油工業出版社，1996：55-123.

[2] 黃薇，王雅峰，王革，等.松遼盆地北部衛星油田多類型油藏形成條件及分布規律[J].大慶石油地質與開發.2004，23（5）：30-32.

[3] 付廣，呂延防，于丹.我國不同類型盆地高效大中型氣田形成的主控因素[J].地球科學——中國地質大學學報，2007，32（1）：82-88.

[4] 李明誠.石油與天然氣運移研究綜述[J].石油勘探與開發，2000,27（4）：3-9.

[5] 羅曉容.油氣初次運移的動力學背景與條件[J].石油學報，2001,22（6）：24-29.

[6] 鄧運華.斷裂—砂體形成油氣運移的“中轉站”模式[J].中國石油勘探，2005（6）：14-17.

[7] 付廣，孫永河，呂延防.輸導通道類型對天然氣聚集效率的影響[J].地質論評，2006,52（2）：236-243.

[8] 呂延防，張發強，吳春霞，等.斷層涂抹層分布規律的物理模擬實驗研究[J].石油勘探與開發,2001，28（1）：30-32.

[9] 周新桂，孫寶珊，譚成軒，等.現今地應力與斷層封閉效應[J].石油勘探與開發，2000，27（5）：126-131.

[10] 童亨茂.斷層開啟與封閉的定量分析[J].石油與天然氣地質，1998，19（3）：215-220.

[11] 付廣，于丹.蘇仁諾爾斷裂垂向封閉時空分布及其與油氣聚集的關系[J].石油學報，2005，26（6）：40-45.

[12] 萬天豐，王明明，殷秀蘭，等.渤海灣地區不同方向斷裂帶的封閉性[J].現代地質，2004，18（8）：157-163.

[13] 付曉飛，呂延防，付廣，等.庫車坳陷北帶逆掩斷層在天然氣運聚成藏中的作用[J].中國海上油氣，2004，16（3）：161-165.

[14] 付曉飛，呂延防，孫永河.庫車坳陷北帶天然氣聚集成藏的關鍵因素[J].石油勘探與開發，2004，31（3）：22-25.

[15] 付曉飛，楊勉，呂延防.庫車坳陷典型構造天然氣運移過程物理模擬[J].石油學報，2004，25（5）：38-43.

[16] 付立新，王東林，肖玉永.伸展斷層作用對油氣二次運移的影響[J].石油大學學報：自然科學版，2000，24（4）：71-74.

[17] 孫寶珊.鏟（犁）式斷裂控油模式概析[J].地質力學學報，1996，2（4）：68-72.

[18] 付曉飛，王朋巖，申家年，等.簡單斜坡油氣富集規律[J].地質論評，2006，52（4）：522-531.

[19] 向才富，夏斌，解習農，等.松遼盆地西部斜坡帶油氣運移主輸導通道[J].石油與天然氣地質，2004，25（2）：205-215.