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【摘 要】储层与非储层对接或高排替压力断层岩的发育,可产生断层封闭性。我们可以利用精细地震绘图和钻井资料分析来评价断层的封闭性。封闭性分析,首先是利用绘制的地层图和根据断层面等值线图确定的储层,识别断层面上储层对接地区域。第二步是评价砂与砂接触是否能承受压差。我们定义了两种与岩性相关的属性:断层泥比率和涂抹系数。断层泥比率是评估从围岩中携带入断层泥中的细拉物质的百分比。涂抹系数(包括粘土涂抹潜力和泥岩涂抹系数)用于评价断层发育期间沿断面滑动的泥岩厚度。所有这些参数在断层面上均发生变化,意味着断层不能简单地定义为封闭的或不封闭的。
一、前言
断层在油气圈闭的形成过程中起着重要作用。为了更好地评价断层控制区的勘探开发风险,弄清断层封闭的过程非常重要。如果确切知道了断层是如何切割储层的,我们就有可能预测出断层系统的封闭情况。按断面可能起的封闭作用,可分为以下几种封闭机制。
(1)并置接触:储层砂岩以高排替压力与低渗透层(如泥岩)并置接触。
(2)粘土涂抹:断层两侧的泥、页岩被携带进人断层面,使断面本身具有较高的毛管排替压力。
(3)碎裂作用:砂粒岩石由于挤压碎裂形成细粒断层泥,同样使断层形成很高的毛管人口压力。
(4)成岩作用:沿原先渗透性断层面的选择性胶结作用可使断面部分或完全地失去岩石孔隙度,最终形成液压封闭。
识别或预测由于粘土涂抹、破裂或成岩造成的封闭,需要将上述机理与岩性和断层位移等地下可测特征有机地结合起来,任何预测方法的成功运用都应是很好地使用可获得的常规资料。目前,运用粘土涂抹来预测断层封闭能力的算法已经取得了重大成功,这也正是本文所要重点论述的。
二、粘土涂抹物的观测
weber等人(1978)展示了一系列来自实验和对露头研究的观测结果。他们发现砂-泥岩互层的情况下,沿断裂面可形成连续、多层的断层涂抹物,产生的涂抹物对水的流动起有效的封闭作用。1993年Lindsay等人提出了泥岩涂抹作用的三种类型:剪切、磨蚀、挤入。
(1)剪切涂抹作用与Weber等人1978描述的一祥。涂抹层的厚度通常随着离源层的距离的增加而减小,在上下盘巾间地区最薄。
(2)磨蚀涂抹作用,它是岩化层序中最常见的一种类型。泥岩层象薄板一样受到砂质围岩的磨蚀。断层错开的距离越大,则泥岩表层遭受的磨蚀作用越强。因此,当泥岩层最厚,断距最小时,涂抹层最厚。
(3)挤入涂抹作用,与沿断层造成局部的体积变化有关,挤入涂抹的厚度不易预测。
三、预测泥岩涂抹的算法
下列因素可控制泥岩/页岩的涂抹作用:(1)较厚的源层可产生较厚的泥岩涂抹层。(2)剪切类型的涂抹作用带的厚度随着离源泥岩、泥岩层距离的增大而减小。(3)磨蚀型的涂抹带的厚度随断距的增大而减薄。(4)多层泥岩、泥岩可产生连续的混合涂抹。上述因素表明定量预测粘土涂抹是可行的。
1989年Bouvier等人展示了对尼日尔三角洲Nun River油田的研究。在断层上砂岩与砂岩对接的地区,他们把粘土涂抹潜力(CSP)作为评价泥岩涂抹可能性的工具。粘土涂抹潜力反映断层面上某一点因涂抹作用所产生的断层泥的相对数量,CSP被描述为:(1)它随源泥岩层厚度的增加而增加;(2)它随位移通过断层面上某特定点的源泥岩层数量的增加而增加;(3)随断距的增大而减小。
Fulljames等人不久前(1996年)对距离小于水平断距的定量关系做了更为清楚的论述,其表达式为:
方程1的CSP算法中泥岩的厚度要乘方。这一点已被Lehner和Pilaar 1996年用流体动力学理论证明是正确的,他指出如果页岩或泥岩层符合牛顿流体条件,那么应正比于其厚度的平方。CSP按方程1定义有量纲,我们建议CSP值可作为广义涂抹系数的一个实例(见图2b)。
其中指数m,n可认为是附加变量,值可以从实验和野外观察研究中得到。当m=n时,该结果是无单位的,因此与测量单位无关;当n>1时(如在CSP方程中),厚泥岩层比薄泥岩层对计算结果的影响更大,即它增加的加权比例远远大于厚度的增加。CSP值、涂抹系数这些算法都依据泥岩单层的厚度和水平断距,但这种方法直接应用于厚层非均质性层序可能较为困难。
四、结论
对粘土/泥岩涂沫物的观察表明,它们的形状取决于源岩层厚度和断距或涂沫距离。这些关系可用来确定一些断层面属性,以描述断层面上某点处发育的涂沫物的情况。这些属性如下。
(1)粘土涂沫潜力(CSP) (1989年,Bouvie:等人),等于每个泥岩层(厚度2/距离)之和。
(2)广义涂抹系数,等于各个泥岩层厚度(厚度n/距离m)之和,厚度和距离的指数可以选择。
利用上述算法对一系列实际的断层面资料进行研究发现,这些属性与断层局部承受的孔隙压力差,即断层的封闭能力有密切关系。我们能够识别出区分断层局部封闭与非封闭的属性临界值,利用这些临界值可判断出断层某部位是封闭还是泄漏的,例如随着断层泥比率或CSP值的增加,断层的封闭性逐渐增加。
在地质学家中对断层封闭性预测存在一种讲究实际的倾向,常认为断层不是封闭的便是开启的。这种预测过于简单,因为岩性和不同断距的复合导致断裂带的非均质性。本文所论述的方法可描述同一断层在某些地区可以是封闭的,而在其它地区又可以是开启的。
作者簡介:马健(1985-),男,山东东营人,学历:本科,工作单位:胜利油田地质科学研究院,助理工程师,研究方向:油藏工程。
一、前言
断层在油气圈闭的形成过程中起着重要作用。为了更好地评价断层控制区的勘探开发风险,弄清断层封闭的过程非常重要。如果确切知道了断层是如何切割储层的,我们就有可能预测出断层系统的封闭情况。按断面可能起的封闭作用,可分为以下几种封闭机制。
(1)并置接触:储层砂岩以高排替压力与低渗透层(如泥岩)并置接触。
(2)粘土涂抹:断层两侧的泥、页岩被携带进人断层面,使断面本身具有较高的毛管排替压力。
(3)碎裂作用:砂粒岩石由于挤压碎裂形成细粒断层泥,同样使断层形成很高的毛管人口压力。
(4)成岩作用:沿原先渗透性断层面的选择性胶结作用可使断面部分或完全地失去岩石孔隙度,最终形成液压封闭。
识别或预测由于粘土涂抹、破裂或成岩造成的封闭,需要将上述机理与岩性和断层位移等地下可测特征有机地结合起来,任何预测方法的成功运用都应是很好地使用可获得的常规资料。目前,运用粘土涂抹来预测断层封闭能力的算法已经取得了重大成功,这也正是本文所要重点论述的。
二、粘土涂抹物的观测
weber等人(1978)展示了一系列来自实验和对露头研究的观测结果。他们发现砂-泥岩互层的情况下,沿断裂面可形成连续、多层的断层涂抹物,产生的涂抹物对水的流动起有效的封闭作用。1993年Lindsay等人提出了泥岩涂抹作用的三种类型:剪切、磨蚀、挤入。
(1)剪切涂抹作用与Weber等人1978描述的一祥。涂抹层的厚度通常随着离源层的距离的增加而减小,在上下盘巾间地区最薄。
(2)磨蚀涂抹作用,它是岩化层序中最常见的一种类型。泥岩层象薄板一样受到砂质围岩的磨蚀。断层错开的距离越大,则泥岩表层遭受的磨蚀作用越强。因此,当泥岩层最厚,断距最小时,涂抹层最厚。
(3)挤入涂抹作用,与沿断层造成局部的体积变化有关,挤入涂抹的厚度不易预测。
三、预测泥岩涂抹的算法
下列因素可控制泥岩/页岩的涂抹作用:(1)较厚的源层可产生较厚的泥岩涂抹层。(2)剪切类型的涂抹作用带的厚度随着离源泥岩、泥岩层距离的增大而减小。(3)磨蚀型的涂抹带的厚度随断距的增大而减薄。(4)多层泥岩、泥岩可产生连续的混合涂抹。上述因素表明定量预测粘土涂抹是可行的。
1989年Bouvier等人展示了对尼日尔三角洲Nun River油田的研究。在断层上砂岩与砂岩对接的地区,他们把粘土涂抹潜力(CSP)作为评价泥岩涂抹可能性的工具。粘土涂抹潜力反映断层面上某一点因涂抹作用所产生的断层泥的相对数量,CSP被描述为:(1)它随源泥岩层厚度的增加而增加;(2)它随位移通过断层面上某特定点的源泥岩层数量的增加而增加;(3)随断距的增大而减小。
Fulljames等人不久前(1996年)对距离小于水平断距的定量关系做了更为清楚的论述,其表达式为:
方程1的CSP算法中泥岩的厚度要乘方。这一点已被Lehner和Pilaar 1996年用流体动力学理论证明是正确的,他指出如果页岩或泥岩层符合牛顿流体条件,那么应正比于其厚度的平方。CSP按方程1定义有量纲,我们建议CSP值可作为广义涂抹系数的一个实例(见图2b)。
其中指数m,n可认为是附加变量,值可以从实验和野外观察研究中得到。当m=n时,该结果是无单位的,因此与测量单位无关;当n>1时(如在CSP方程中),厚泥岩层比薄泥岩层对计算结果的影响更大,即它增加的加权比例远远大于厚度的增加。CSP值、涂抹系数这些算法都依据泥岩单层的厚度和水平断距,但这种方法直接应用于厚层非均质性层序可能较为困难。
四、结论
对粘土/泥岩涂沫物的观察表明,它们的形状取决于源岩层厚度和断距或涂沫距离。这些关系可用来确定一些断层面属性,以描述断层面上某点处发育的涂沫物的情况。这些属性如下。
(1)粘土涂沫潜力(CSP) (1989年,Bouvie:等人),等于每个泥岩层(厚度2/距离)之和。
(2)广义涂抹系数,等于各个泥岩层厚度(厚度n/距离m)之和,厚度和距离的指数可以选择。
利用上述算法对一系列实际的断层面资料进行研究发现,这些属性与断层局部承受的孔隙压力差,即断层的封闭能力有密切关系。我们能够识别出区分断层局部封闭与非封闭的属性临界值,利用这些临界值可判断出断层某部位是封闭还是泄漏的,例如随着断层泥比率或CSP值的增加,断层的封闭性逐渐增加。
在地质学家中对断层封闭性预测存在一种讲究实际的倾向,常认为断层不是封闭的便是开启的。这种预测过于简单,因为岩性和不同断距的复合导致断裂带的非均质性。本文所论述的方法可描述同一断层在某些地区可以是封闭的,而在其它地区又可以是开启的。
作者簡介:马健(1985-),男,山东东营人,学历:本科,工作单位:胜利油田地质科学研究院,助理工程师,研究方向:油藏工程。