断层封闭性
断层封闭性的研究现状
一、概述
早期人们对油气（二次）运移理解为油气沿连通砂体的横向运移。随着世界各主要油区勘探经验的丰富，尤其是墨西哥湾钻进垂直断层带的实例(Durhsm，1994)以及我国准噶尔盆地西北缘克拉玛依大逆掩断裂带的油气富集规律的发现，人们开始把目光转向一种新的勘探领域-以断层作为运移通道的勘探区。目前，对运移通道的研究正不断深入。连通砂体、断层、不整合面均可作为油气从烃源岩到圈闭聚集的运移通道。各类不同运移通道运移油气的形式、效率等都不尽相同。储层运载层主要是通过其连通孔隙系统进行横向运移，断层通过其裂缝系统进行垂向运移，不整合面以其良好的孔渗性能可横向也可垂向运移油气。
断层对油气成藏控制作用主要研究断层在不同时期的封闭性与油气成藏的配合关系。断层封闭性是指断层与地层物性的各向异性相配合，能够阻止油、气继续运移，使其聚集起来形成新的物性和压力系统。它在空间上表现为侧向封闭性和垂向封闭性。
二、断层封闭机理
断层的封闭程度主要取决于断层带物质及其两侧岩石的封闭能力,概括而言，主要存在以下几种方式：
（1）涂抹作用指塑性的泥质物或其它非渗透性岩层被拖拽进断层带敷在断层面上。有的学者用实验模拟了这种作用现象。Berg 1995年解释了其产生的力学机制。Lehner和Pi-laar提出了泥岩涂抹的拉分机制，此作用通常与同沉积断层或超压有关，因为在这些情况下，泥岩可以保持好的塑性。
（2）碎裂作用指断层位移期间的颗粒挤压和破碎作用，形成的断层泥明显降低了断层带的渗透性。在断层变形带内，由于碎裂作用使得孔隙度值比围岩的小一个数量级，渗透率比围岩中的小3个数量级。对断层岩岩芯微观结构的研究表明，碎裂产生的断层泥可以封住300m高的油柱或更多的烃柱。实验数据表明，断层泥的形成主要受控于断层的初始位移量，随后沿断层泥发生滑动，但不再产生破碎带。控制碎裂物发育的主要因素是断层移动时作用在断层面上的有效法向应力的大小。
（3）成岩胶结作用断层破碎带的产生不仅有利于流体的流动，也有利于胶结物的生成。但是沉降在断裂带边界的物质将降低断层带内物质的渗透能力。胶结物的厚度取决于流体渗进岩石的距离、流体中溶解物的量和渗透过程中的流体压力。在岩石渗透率高和(或)流体渗滤压力降低的位置，生成的胶结物则厚度大。
三、断层封闭性研究方法
1．定性的地质研究
Smith（1966）提出的断层两侧岩性对接封闭模式，以其直观性为人们普遍接受，成为研究断层封闭性的经典理论。但是，这种模式是建立在无断裂充填物（即断层两盘以“面”接触）的情况下的。实际上断层无充填物，以“面”接触的情况是很难找到的，无论是正断层还是逆断层，断层两盘由于断层错动所产生的构造应力对两盘岩石的破坏作用，使之或多或少存在充填物，即存在断裂带。这种情况下断层能否形成侧向封闭，已不再取决于断层两盘的砂泥是否对接，而在于断裂带与储层的物性差异。
断裂带的物性对断层的侧向封闭能力有重要作用。碎屑岩断裂带特征可以分两种情况讨论：（1）当断裂填充物以泥质为主时，由于泥质颗粒细小，性软，在上覆地层重力的作用下，易压实成岩，使其致密程度增高，孔渗条件变差，排替压力增高。另外，泥岩在上覆重力的作用下，易发生塑性流动，堵塞其渗漏空间，也可使其封闭性增强，成为油、气侧向运移的遮挡。（2）断裂填充物以砂质为主，虽然其致密程度差，孔渗条件好，难以直接成为油、气侧向运移的遮挡物，但是，只要其能在后期构造应力的作用下发生颗粒的压碎作用使其颗粒变小，或者由于后期地下水所携带的矿物质将其胶结起来，或者是后期油、气在其渗漏过程中发生氧化，形成沥青塞等作用，都可以使其孔隙空间减少，渗漏空间被堵塞，排替压力增高，而成为油、气侧向运移的遮挡物。
2．半定量化的研究
随后的研究均考虑到了断裂带的存在。刘泽容（1998）等提出了主应力、岩性配置、断层泥、断层产状、时间配置、泥岩沾污带和剪切带等6种封闭模式。近年来，国内外都用到了泥岩沾污因子（SSF）等定量参数（Lindsay，1993；刘泽容，1998；付广，1996；等）。陈章明、吕延防等（1995）应用非线性映射、逻辑信息判别等方法，侯加根（1998）等采用模糊综合评价技术、灰色聚类等技术对断层封闭性进行评价。
（1）泥岩涂抹法
泥岩涂抹是断裂带中普遍存在的地质现象。在断层活动过程中，由于泥岩塑性大，在挤压应力或重力的作用下，使泥岩粉碎成粘土在其上下盘断壁间削截砂岩层上形成的一个糜棱岩化的泥岩隔层。这种泥岩涂抹层，由于受挤压应力或重力的作用，不仅可以使泥质颗粒侵入砂岩断面堵塞其孔隙，并且还会受到不同程度的动力变质，使泥岩涂抹层中成分发生致密化，而具封闭性。目前泥岩涂抹法已经成为定量评价断层封闭性的重要方法。
Bouvier 等提出用“泥岩涂抹能力”(CSP)可以判断断层的相对封闭程度。CSP 主要与泥岩层厚度和断距有关。其计算方法为(图1-a)：
Yielding 等认为上式可以改写成更一般的形式(图1-b)：
在这里m ，n 为附加变量，可以通过实验或观察确定。当m=n 时，其为独立的变量，不受空间的限制。当n>1时，厚的源岩层对计算结果影响较大。
Lindsay 于1993年提出了涂抹因子(SSF)的计算方法(图1-c)：
）
（离断距内某点至泥岩层距
（泥岩厚度）12
∑=CSP ）（离）（断距内某点至源岩距
（泥岩层厚度）涂抹因子2∑=m n
）
（泥岩层厚度断距
3=SSF
在这里涂抹因子与源岩层的厚度、层数成反比，而与断距成正比。该方法意欲模拟以塑性方式被拖曳进断层带或注入断层带的不渗透性物质的影响。这种方法明确假设断层带内不渗透层逐渐变薄。因此源岩的位置与涂抹因子有直接关系。它主要用于那些低围压下进入断层带内的弱压实沉积物。
实际上，(1)式和(2)式只适用于断面剪切型的涂抹，(3)式适用于压入型的涂抹。但它们不适合厚的非均质的碎屑岩层序。为此，Yielding 等提出了断层泥比率(SGR)的计算方法(图2-a)：
稍加变化，就可以计算断层带的SGR(图2-b)：
断层泥比率法就是在断层位移段内测定泥和(或)页岩所占的比例。用上盘或下盘均可以测定。其使用的前提条件是把进入断层带的非渗透性物质作为断层泥。它提供了一种更“平均”化或“夸张”化的断层封闭性评价方式。
总之，泥岩涂抹所形成的断层侧向封闭性的好坏，关键在于其空间分布的连续性，泥岩涂抹既可存在于逆断层中，也可以存在于正断层中。在不同的断层中以及同一条断层的不同部位，由于断层性质、产状、断移地层的泥地比和断面产状及形态的差异，其内的泥岩涂抹程度以及空间分布面积大小是不同的。断层性质和产状不同，断层面上所受到的作用力也就不同，挤压成因的逆断层，由于断层面上不仅要受到一个来自上覆岩层重量产生的压力作用，而且还要受到一个来自区域构造挤压应力对断面的挤压作用，因此，其泥岩涂抹作用相对较强，有利于泥岩涂抹层发育。而拉张成因的正断层，其断层面上只受到一个来自上覆岩层重量产生的压力作用，因此，泥岩涂抹作用相对较弱，而不利于泥岩涂抹层发育。断移地层的泥岩含量大小也是影响泥岩涂抹层发育的重要因素，断移地层的泥岩含量越高，断裂带中泥质成分越多，越有利于泥岩涂抹层的发育；相反，断移地层的泥岩含量越低，断裂带中泥质成分越少，越不利于泥岩涂抹层的发育。此外，断层面的产状及其光滑程度也将影响其泥岩涂抹层的发育，断层面的产状越缓，其所受到的压力越大，其涂抹作用越强，越有利于泥岩涂抹层的发育，反之则不利于泥岩涂抹层的发育；断层面越光滑，泥岩涂抹的范围越大，越有利于泥岩涂抹层的发育，反之则不利于泥岩涂抹层的发育。
根据Richard G.Gibson （1995）对特立尼达海哥伦布盆地第三系沉积物中的断层研究发现，泥岩涂抹只能形成于泥岩位移经过的断层部位，其在空间上连续）
（断距泥岩层厚度）
4%100(?∑=SGR []）
（断距（带内泥岩比率）（带厚）
5%100?∑?=SGR
性好坏集中反映在断层位移大小和断开泥岩层数及厚度大小上，即断层位移越小，断开泥岩层数越多，厚度越大，泥岩涂抹层在空间上的连续性相对越好；反之泥岩涂抹层在空间上的连续性相对越差。
（2） 应用各种数学方法的综合研究
断层封闭性是多种地质因素共同作用的结果，选择适当的数学地质方法将诸多地质因素，通过数学变换与计算进行综合分析，可确切地反应断层实际的封闭情况。
非线性映射分析是常采用的方法。值得一提的是，综合数学方法方法的准确度均基于对地质现象的认识程度和理论研究的深度。下面介绍非线性映射分析法判断断层封闭性的数学原理。
非线性映射分析是一种“几何图像降维”的数学方法，由J ． W ．Sanunon 于1969年提出。此方法是通过某种非线性变换后，把高维空间几何图象转换为低维空间中的图象，要求变换后仍能近似地保持原象的几何关系，由此在低维空间中直观地看到一些高维样品相互关系的近似图像。
非线性映射分析分Q 型和R 型两类，Q 型是用距离系数矩阵表示样品点之间的关系，R 型通常是用相关系数矩阵或协方差矩阵表示变量间的关系，前者主要用于地质体的分类，后者主要用于地质变量的分类。断层封闭性的判别是将被判别的断层与已知封闭性断层一道进行数学变换和归类，以断定被判别断层封闭性的归属，属于地质体的分类研究，故选择Q 型非线性映射分析。
Q 型分析的基本原理如下：
设有n 个样品，每个样品测量k 项指标（变量），得到的数据用如下的矩阵表示
?????????
???=nk n n n k k x x x x x x x x x x x x X 32122322211132111
............
（6）
每个样品就相当于k 维空间的一个点或一个向量
????????
??????????=??????????????????=????
?????
?????
????=nk n n n k k x x x x x x x x x x x x .......,,....,....11222212121111 （7） 它们之间的欧氏距离为 ),...,2,1,()
(*12n j i xjt xit d k
t ij =-=∑= （8）
现在要将 k R 空间中的n 个点非线性地映射到一个维数较低的m R 空间(m 中，通过非线性映射之后m R 空间中的n 个点为 ??????????????????=??????????????????=?? ? ? ????? ?????????=nm n n n m m y y y y y y y y y y y y ......, ,....,....11222212121111 （9） 是k R 空间中的n 个初始映射点，计算n 个点之间的欧氏距离为： ),...,2,1,()(12n j i y y d m t jt it ij =-=∑ = （10） 一般m 取2或3，这样便于作图，赛孟的非线性映射的原则是尽可能地保持k R 空间中n 个点之间的欧氏距离不变，尤其是要尽可能地保持距离较小的那些点之间的欧氏距离不变。而原来距离较大的那些点之间的距离允许有某些歪曲．当然，如果能使所有点之间的距离都尽可能地不变更好，但是由于受到维数 m 的约束，这往往是不可能的，通常只能局部地保持点间的距离不变，而不能全局地保持点间距离不变。 定义误差函数 ∑ ∑<<-=n j i j ij ij n j i j di d d di E *)*(*1 2 （11） 采用最速下降法迭代，只到满足精度要求为止。 把多个影响断层封闭性的因素看成是多维坐标，则每条断层即是这多维空间中的一个点，断层的封闭能力不同，其所在空间的位置就不同，封闭能力相似的断层，控制其封闭能力地质因素相似，所在坐标中空间位置就相近。在近似保持断层间几何关系的前提下，通过数学变换使多维坐标降至二维平面，并在二维平面上研究不同封闭性能与断层所在的位置关系。 参考文献 [1]鲁兵等，断层封闭性研究进展，地质科技情报，1998，Vol.7，No.3. [2]童亨茂，断层开启与封闭的定量分析，石油与天然气地质，1998，19（3），215-220. [3]吕延防等，断层的封闭性的定量研究方法，石油学报，1996，17（3），39-45. [4]赵密福等，断层封闭性的研究进展，新疆石油地质，2001，Vol.22，No.3. 断层封闭性的研究方法 陈晶地质11-7班 2011010949 摘要在阅读文献的基础上，本文将断层封闭性研究方法概括为定性评价方法及定量或半定量评价方法，并就大量方法中的地震资料评价法进行了详细说明。定性评价方法中包括岩性配置识别法、断层活动性分析、声波时差分析法、物化性质指示法、油水界面分析法、流体包裹体、断裂带填充物七种，定量或半定量评价方法包括断层封堵系数法、地震速度谱识别法、断层压力计算法、地球化学分析法、断层面泥岩涂抹分析法、连通概率综合评价、逻辑信息法七种。 关键字断层封闭性定性评价定量或半定量地震资料评价 1 引言 所谓断层封闭性是指断层面或断裂带对地层流体封堵并阻止流体渗流的能力。断层封闭性是一个极为复杂的地质问题,它不仅受断层的力学性质、断面承受应力状况、断层剪切带、泥岩玷污带、断层两盘储层排驱压力、断层两盘岩性配置关系、断层两盘地层产状配置关系和断层活动时期与油气运移聚集期的配置等多种地质条件制约,而且受构造演化史、应力场演化史、盆地充填史制约探讨各种评价断层封闭性的方法具有重要的学术和应用价值。 2 定性评价方法 2.1 岩性配置识别法 岩性配置是经典断层封闭性研究的主要手段，尤其是地层埋藏较浅、断层力学性质为张性或张扭性、断层断距较小时，及断裂带厚度一般较薄或不能连续分布，导致断层两侧岩石直接相遇时，其岩性配置对断层封闭性起至关重要的作用。一般认为，当断层两盘砂岩与泥岩对接时，断层封闭性好；当砂岩与砂岩对接，且有相同或相近的排驱压力时，断层封闭性差；当断层两侧接触的砂岩具有不同排驱压力时，断层的封闭程度取决于封堵砂岩的排驱压力与储集层的排驱压力差。目前，常用砂岩百分比含量、砂岩连通率以及Allan断面图来研究岩性配置情况。 2.2 断层活动性分析 据相关研究成果, 断层在静止状态下以封闭作用为主, 在活动期以开启作用为主。同时, 应用断层埋藏史、演化史, 结合区域构造的演化, 构造活动的大小程度、时间与油气的运聚关系等, 评价断层的封闭性也具有重要意义。 断层封闭性研究展望 从勘探开发不同阶段的断层封闭性、不同类型断层的封闭性、碳酸盐岩和变质岩以及火山岩的断层封闭性等方面对断层封闭性的进一步研究方向进行了展望。 标签：断层封闭性；不同阶段；不同类型；非碎屑岩 断层在油气运聚过程中究竟起何种作用，关键在于其封闭与开启性。关于断层封闭性的研究，开始于20世纪50-60年代，至今已有半个多世纪。国内外许多学者在断层封闭机理、断层封闭性预测与评价等方面做了大量研究工作，取得了很大的进展和一系列可喜的成果，但是由于断层封闭性的复杂性，有些方面还需进一步深入研究。 1 勘探开发不同阶段的断层封闭性评价 断层封闭性的影响因素众多，在勘探、开发的不同阶段，由于研究对象和现有资料的不同，研究的思路和方法也有一定的差别。 研究对象方面：目前国内外主要侧重于勘探阶段，主要以较大规模的断层为研究对象。而对于油田开发阶段小断层的封闭性研究，还远未引起重视。规模较大的断层，断裂带的厚度也相对较大，此时断层的封闭性与断裂带本身的物性是密切相关的，应注重从断裂带内部结构出发研究断层封闭性。而对于小断层而言，应主要考虑断层两盘岩性配置关系、泥岩涂抹及断面应力等因素的影响。 现有资料方面：勘探初期或井少的勘探区，主要依赖地震资料和一些原始地质资料，评价方法以定性分析为主，也可以通过定量模拟的方法，如吕延防等提出的砂泥对接概率的方法；到了勘探中后期以及开发阶段，由于各方面资料都较为丰富，相应的定性定量研究方法也就很多，且已经从单一学科和单一手段走向多学科、多角度研究。除了常用的泥岩涂抹、断面应力、断裂带泥质含量等方法外，在开发初期，可以利用断层两侧油水界面关系判断断层封闭性。在开发的中后期，从动态角度分析出发，利用开发区流体性质、温压系统研究断层封闭性也日益受到重视，根据断层两侧油水井连通情况、生产形势变化和投注聚合物后的一些反应，结合静态资料说明断层的封闭性，使判断结论更具有说服力。 2 不同类型断层的封闭性 断层按照两盘的相对运动方向，分为正断层、逆断层和平移断层。目前国内外断层封闭性的研究对象大都是正断层，相应的评价方法也都是针对正断层提出的，只有少数涉及到逆断层和平移断层。因为对于由正断层组成的断块来说，一般背斜圈闭不是很发育，这时就需要断层提供封闭，因此研究的重点是封闭程度。但对于逆断层来说，其形成时往往伴随有背斜的产生，可以提供良好的圈闭，断层的封闭性显得不是太重要，开启性反而显得比较重要，可以为油气提供良好的 断层封闭性研究综述 姓名：邓力铭 专业班级：地质工程11-7班 指导老师：蒋有录（教授） 日期：2012/7/18 断层封闭性研究综述 引言 断层既作为油气运移的重要通道，也作为油气聚集的遮挡条件，对油气聚集成藏具有双重作用。其封闭性是形成油气藏及控制油气成藏规模的重要因素，控制圈闭油气的多少，油气运移的路径，烃类的纵横向分布，以及油田开发过程中烃类的运动过程。分析断层封闭性的影响因素，探讨各种评价断层封闭性的方法具有重要的学术和应用价值。 一、断层封闭原理 断层封闭能力主要取决于断裂带物质及其两侧岩性的排替压力, 即烃类进入水湿岩石的最大孔喉所需的毛管压力[1],其公式为:Pc = 2R cosH/R (1)式中: pc为排替压力, MPa; R 为流体界面张力, Pa;H 为流体浸润角,(b);R为相互联结的粒间孔喉半径,m。而地层中烃类的压力可以通过浮力求得:p=( Qw - Qh )gh(2)式中: Qw 为储层中水的密度,g /cm3; Qh 为储层中烃的密度, g/cm3; g为重力加速度,m / s2; h 为储层中烃柱的高度,m。当pc大于P时, 断层的封闭性好, 能封住储层中的油气; 反之, 则断层的封闭性差, 不能封住储层中的油气。根据流体运移的方向可将断层封闭分为垂向封闭和侧向封闭2种。断层垂向封闭是指油气不能沿断层垂直向上运移, 但可能穿越断层面运移至对置的储集层中。侧向封闭是指油气不能穿越断层面运移到对置的储层中去。 二、断层封闭影响因素 影响断层封闭性的因素很多, 可以分为以下这些方面[2-3]: （1）断层性质 通常断层的倾角越小，区域主应力越大且与断层走向越接近垂直，断层埋深越深，一定程度内断距越大，断层封闭性越好;走滑断层封闭性最好，压性、扭性断层封闭性较好，张性最差; 断层在静止期封闭性相对较好，活动期封闭性差。 （2）断层两盘岩性配置 如果两盘是渗透性地层相对置，则封闭性差; 反之，封闭性好。一般认为，当断层两盘砂岩与泥岩对接时，断层封闭性好。 （3）断层泥岩涂抹 断层活动将塑性层带入断裂带未经研磨、重结晶作用或将岩石研磨成泥状再经过重结晶都可以形成断层泥，导致断层的封闭性。其中泥质含量越高封闭性越好。 （4）断层组合形式 一定面积内，断层条数越多，岩石破碎得越严重，封闭性越差。相同条件下，地垫錾型断层从上到下逐渐收敛，断面摩擦力和压力增大，比地垒型断层封闭性要好。 （5）填充物 断层两盘泥岩含量越高，断裂带填充物泥质含量越高，断裂面压力大于泥质成分塑性变形极限，封闭性越好。此外，地下流体携带的成岩物质胶结成岩以及油气沿断裂带运移中，原油氧化形成固体沥青等均 青东凹陷走滑断层识别及其封堵性评价 青东凹陷是一个新生代走滑—拉张断陷盆地，走滑构造较为发育，且对油气成藏要素及油气藏形成与分布具有重要的控制作用。本文总结梳理走滑断层识别特征的基础上，并运用时间切片技术，对青东凹陷西次洼走滑断层进行了精细识别及描述，重新落实大量走滑伴生构造圈闭，并利用断层两盘岩性对接及断层泥涂抹进行了断层封堵性分析，研究表明走滑伴生构造圈闭具有较好的封堵性，成藏条件较为优越。 标签：石炭～二叠系；微量元素；地球化学特征；沉积介质；沉积环境；银根-额济纳旗 青东凹陷位于济阳坳陷东部，郯庐断裂带以西，面积近1200km2，是一个新生代走滑—拉张断陷盆地。受断裂带走滑活动的影响，凹陷内构造表现出走滑特征，对于青东凹陷油气成藏要素及油气藏形成与分布具有重要的控制作用（詹润等，2012；杨贵丽，2014）。但走滑断层以侧向位移为主，垂向段距较小或者没有垂向段距，难以有效识别。 1 走滑断层识别标志 走滑断层是指两盘断块体以相对走滑位移为主要运动特征的断层。由于产生于独特的应力背景之下，走滑断层具有一系列独特的几何学特征，这也是判识其是否存在的重要标志（夏义平等，2006）。在青东凹陷西次洼，走滑断层识别标注主要包括以下几种： ①断面陡直，直插基底。在地震剖面上，走滑断层大多表现为上缓下陡，到深部近于直立，深深插入沉积基底的形态。 ②发育花状构造。花状构造是走滑断层最典型的变形构造样式，主要特征是在横切走滑带的剖面上一条主干断层和若干派生断层共同组成一個类似“花”的结构。在聚敛型走滑断层或走滑断层的聚敛部位，在压扭作用下形成正花状构造；在离散型走滑断层或走滑断层的离散部位，在张扭作用下形成负花状构造。 ③“海豚效应”或“丝带效应”。海豚效应指在走滑断层倾斜方向相同的情况下，在一个横切剖面上显示为正断层，在另一个剖面上显示为逆断层。丝带效应指走滑断层总的看来近于直立，但沿其走向其倾向有变化，造成有正断层和逆断层交互的表现。 ④断层两侧地层产状、厚度及沉积相不协调。走滑断层两侧块体不同向走滑会造成两侧地层产状、厚度及沉积相突变、不协调的现象。在青东西部斜坡带，走滑压扭断层两侧地层产状发生突变，导致两侧地层产状成“V”字形。 ⑤断层处常见走滑伴生构造。走滑压扭断层常伴生走滑压扭褶皱构造，比如 断裂控藏作用及封闭性研究现状与展望 1前言 在含油气盆地中，断层对油气的成藏起着重大的作用。垂向上，它沟通了源岩与储层，为油气的穿层运移提供了重要的通道。侧向上，它可以进行封堵，为油气圈闭的形成提供有利的遮挡条件。L.C.Price的研究表明，尼日尔和墨西哥湾地区断层的断距与油气田规模具有明显的相关性，即油气田规模随断距增大而增大(L.C.Price,1994年)。可见，对于油气的成藏，断层至关重要。 断层封闭性的研究自20 世纪50—60 年代起步以来,，国内外很多学者对断裂的控藏作用及封闭性进行了多方面的讨论。Smith最早根据排替压力等物性参数及岩性配置关系提出了断层封闭性的判别模式（Smith，1966）。Engelder研究了碎裂作用与断层泥生成的关系（Engelder，1974）。Weber等研究了生长断层中的泥岩涂抹现象（Weber，1978）。Watts研究了单相烃柱与两相烃柱的断层封闭问题,并提出了“压力-深度图”的分析方法（Watts，1987）。Allan提出“断面剖面图”(Allan，1989),开始了定量研究断层的封闭性。Bouvier等将三维地震断层切片应用于断层封闭性研究,并提出“泥岩涂抹潜力”的判别方法（Bouvier等，1989）。在研究断层封闭性的基础上,Harding讨论了不同性质断层形成圈闭的可能性（Harding，1988）。详细论述了断层封闭物中微组构的演化和发展过程,分析了影响封闭物的形成时间、封闭能力、连通性和封闭强度及稳定性的因素,并在改进Allan图后提出了断层封闭性的“图示分析法”（Knipe,1992,1997）。Lindsay 提出“泥岩涂抹因子”概念(Lindsay,1993)。Antonellini等研究了断层作用对断层带物性的影响及其形成的空间几何形态和变形结构(Antonellini等,1994)。Gibson认为断层封闭主要取决于断层带内的封闭物(Gibson,1994)。Berg等提出“泥岩剪切带”,通过试验证实了断层面泥岩对油气的封闭作用(Berg,1995)。Yielding等提出了“泥岩涂抹断层泥比率”(Yielding,1997)。Peter等在整理了世界范围的大量断层资料的基础上,提出了利用SGR值估算断层可支持烃柱的最大高度的方法(Peter等,2003)。Kim等通过对德克萨斯州一个过断层钻孔岩心的详细研究,了解了断层带的微观构造及断层岩的物理属性(Kim等,2003)。Doughty的研究表明了断层面上低渗透岩层处泥岩涂抹的有效性,同时也评价了泥岩涂抹不同算法的长处与缺陷(Doughty,2003)。Jones等在对澳洲西北陆架的研究中总结了断层封堵评价的风险性(Jones等,2003)。Bailey等利用多种学科结合的手段对澳大利亚某油气 断层封闭性研究方法 赵佳慧地质11-9班 2011011739 摘要： 断层封闭性是指断层阻止流体通过的能力大小，包括侧向封闭性和垂向封闭性两种。断层封闭性与油气藏形成、破坏关系密切，其研究意义在于它能揭示油气运移的方向和途径，认识烃源岩与储集层、圈闭的沟通关系，明确成藏期后新生断层和继承性断层对油气的控制和再分配作用等。针对断层封闭性的研究方法，国内外学者提出了各种不同的方法技术，这些方法有的是从定性角度对断层封闭性进行简单的预测分析，有些是学者根据实践结果和经验所总结的对断层封闭性可以进行定量评价的因子。通过阅读大量的有关断层封闭性的文献，我将从定量方法和定性方法两个方面对断层封闭性的研究方法进行详细的介绍。 1 断层封闭性的定性评价方法 断层封闭性的形象因素是各种各样的，主要包括断层的性质（如张性或压性、产状），被断层错断的地层中泥岩的含量，以及断层带内流体性质等。定性研究方法就是从这些角度出发提出的。 1.1 岩性配置分析法 当储集砂岩层与对盘泥岩层对接时断层具侧向封闭性；当储集砂岩层与对盘砂岩层对接时，断层在侧向上可能不具封闭性。如果断移地层岩性以泥岩为主或泥地比值较高，那么断层两盘砂泥对接的可能性就大，侧向封闭性好；反之，断层两盘砂泥对接的可能性则小，侧向封闭性差。 Allan 断层截面图是最常用的来研究砂泥对接关系的一种方法[1]，它是以断层面作为镜面。将断层两盘砂泥岩的几何形态投影到断面上，直观地展现上、下盘砂泥岩层沿断面垂向和走向的接触关系。下图所示是准南安集海河地区安集海河北断层Allen图，图中明显的表示了泥岩与砂岩的对接关系，其中蓝色区块没的部分为砂泥岩对接良好的地区，这些区域的断层封闭性较好。 1.2 断层的力学性质 断面的紧闭程度是影响断层垂向开启与否的关键因素之一。如果断面紧闭，断层垂向封闭性好，油气难以沿断面作垂向运移；否则，断层开启，断层可作为油气运移的通道。断面的紧闭程度通常取决于断面所受正压力的大小，较大的正压力使得断面两侧地层在断层活动过程中趋于变形，减小了断层面的孔隙，甚至导致断层裂缝闭合。泥岩所受压力达到其弹性极限后，会发生塑性变形。但不同地区和层位泥岩塑性变形的弹性极限压力不尽相同，在具体研究时需要重新确定。另外，断层封闭性好坏还与地层的异常高压有关。泥页岩地层如果具有异常压力，就会降低其弹性极限，使其塑性增强发生流动。当断层两侧的泥岩具有异常压力，那么断层面就容易被塑性流动的泥岩充填造成封堵[2]。 1.3 断层两盘流体的性质 1.3.1 断层两盘油气藏性质 对于断层上下盘均有油气藏的断层来说可以根据油气藏的一些性质来判断断层的封闭性。开启性断层两盘油气水物理、化学性质基本相同，具有统一的油水界面[3]；而封闭性断层两侧油气水性质存在较大差异，各自具有独立的、纵（横）向上极为复杂的油、气、水关系，可形成特殊的油气藏。另外如果断层两侧具有同一的油气水界面那 么说明断层的封闭系 较差，两个油气藏在一 定程度上是统一的，相 反如果两个油气藏的 油水界面不是一个那 么说明断层封闭性良 好。 科技信息 防外破方面应用最为广泛的是输电线路视频图像在线监测系统，截至2011年送电部累计已在输电线路杆塔易遭偷盗、易受外力破坏的外破隐患点附近杆塔上安装视频图像在线监控装置共28套，收到了良好的防外破效果。 输电线路视频图像在线监测系统具有以下特点：①安装简单，维护量小。②自动运行，无需人为干预，自动记录报警状态，可随时显示、调取。 ③成熟的太阳能技术供电，可连续7个阴雨天工作。④适用于各种电压等级电网。⑤强大的后台分析软件，提供海量的图片，方便运行人员管理。⑥采用GPRS 无线数据远传方式，网络覆盖无处不在。通过不断增加视频图像在线监控装置数量后，输电线路易遭偷盗、易受外力破坏等外破隐患点已基本实现24小时连续监控，大大地减轻了输电线路运行维护人员的劳动强度，节省了大量的人力、物力。 6、标识设施的投入 ①制作吊车作业安全防护示意图张贴在大型施工机械驾驶室挡风玻璃上。 在输电线路保护区内各类大型施工机械驾驶室挡风玻璃上张贴吊车作业安全防护示意图后，吊车司机在施工作业时由于得到有效的安全提示，能始终保持施工机械与带电导线的安全距离，就能有效避免施工机械因与带电导线安全距离不足而引发输电线路外破故障跳闸。 ②在各类施工外破隐患点安装安全警示宣传牌。 通过在输电线路保护区内各类重要施工外破隐患点安装相应的安全警示宣传牌后，大多数施工作业人员由于受到安全警示宣传牌的安全警示教育，能充分意识到自己的行为已经触犯了电力设施保护的相关法律法规，认识到自身的违章施工作业行为已威胁到人身及电力设施的安全，均能够自觉停止危害电力设施的行为。 7、电力设施保护宣传力度 ①配合公司政工部开展保杆护线相关工作，召开输电线路保杆护线员培训会议。 ②制作电力设施保护宣传明信片发放到输电线路沿途乡镇、村落。③召开电力设施保护宣传工作专题宣贯会议。总之，晋江电力公司送电部从2011年开始按以上7种措施开展输电线路的防外破工作，2011年晋江公司输电线路外破跳闸7次，2012年跳闸5次，而且送电部对辖区内的输电线路防外破工作做到可控、在控。当然，防止和遏止输电线路外部破坏的发生，是一项长期而艰巨的工作。本着行业管理与治安管理相结合、行业管理与群众护线属地化管理相结合的原则，还需要坚持不懈去做许多说服、教育和宣传工作，使沿线群众爱线、护线意识得到不断提高，努力营造“破坏电力设施为耻，爱护电力设施为荣”的良好环境。只有这样，才能最大限度地消除和限制外界一切损害输电设施的不安全因素，确保电力设施安全、可靠供电。今后将继续细化和完善输电线路防外破旁站监控各项管理措施，与其他部门积极进行交流学习，不断克服电力设施防外破工作中的种种困难，为电网的安全稳定运行做出更大的贡献。 （上接第414页）断层作为一种重要的油气输导体系，它既可以为油气运移提供良好的通道，又可以作为遮挡物为油气的聚集提供圈闭，同时又可以对早期形成的油气藏起破坏作用，因而断层对油气的聚集分布有重要的控制作用。正确的理解断层开启性和封闭性的关系将有助于理解油气成藏的动态过程，预测油气的富集层位，揭示油气的分布规律，从而有效地指导油气勘探。断层在油气运聚过程中究竟起何种作用，关键在于其封闭与开启性。 1.断层封闭机理及其影响因素 断层封闭性系指断层对油气的封闭能力。它在地质空间上表现为断层的侧向封闭性和垂向封闭性。 断层侧向封闭机理主要有五种：对置封闭、充填封闭、涂抹作用封闭、碎裂作用封闭、成岩胶结作用封闭。断层侧向封闭的主要影响因素有：断裂带充填物的性质、断层两盘对置岩性、断移地层的砂泥比、泥岩涂抹层分布的连续性等。 断层垂向封闭机理主要有以下三种：充填封闭、碎裂作用封闭、成岩胶结作用封闭。断层垂向封闭性影响因素主要有：断裂带充填物的性质、断层的力学性质、断层的几何要素、埋深等。通常认为断面倾角越缓，断层埋深越大，上覆地层压力越大，垂向封闭性越好，反之则封闭性越差；断层埋深越大，上覆地层静压力越大，孔隙度和渗透率的减小幅度也相应增加，断裂带封闭性越好，反之封闭性越差。但是，张性盆地断层的封闭性随倾角的减小而增大；挤压性盆地断层的封闭性随着倾角的减小而减小；扭性盆地介于压性盆地和张性盆地之间。对于伸展性盆地，断层封闭系数随深度增加而增加；而对于挤压性盆地，随着深度的增加，封闭系数反而减小。 2.断层封闭性评价 2.1传统的岩性配置评价:传统方法在对断层封闭性研究的过程中，认为断层两盘是以“面”接触的，断层封闭性主要决定于断层两盘对接岩层的排替压力的相对大小。以这种岩性配置理论为基础的研究方法主要有：断层两侧地层对置分析法、Allan 断面图法、地震断层切片法和砂泥对接概率等。这些方法尤其适合于较浅部位、断层力学性质为张性和扭性、断裂带厚度较薄和不能连续分布的情况，两侧岩石近似直接接触。然而由于大多数断层两盘多以“带”接触，因而这些方法现在应用的不是很多。 2.2断层活动分析法：应用断层埋藏史、演化史结合区域构造的演化，分析断层的性质、活动的大小程度、时间与油气的运聚关系，定性评价断层的封闭性。 2.3数学地质方法：断层封闭性是多种地质因素共同作用的结果，因而选择适当的数学地质方法将诸多的地质因素通过数学变换与计算进行综合分析，可以更确切地反映断层实际的封闭情况。如非线性映射分析法、逻辑信息判断法、模糊综合评判判断法等。 2.4泥岩涂抹系数法：也有人称之为泥岩涂抹因子或泥岩沾污因子等，是近年来新兴起的一种定量确定断层封闭性的有效方法。断层封闭与否，断裂带中充填物的性质非常重要，而泥岩涂抹是断裂带中普遍存在的地质现象。Bouvier 、Lindsay 和Yielding 等分别提出用泥岩涂抹能力(CSP)、泥岩涂抹系数（SSF ）和断层泥比率(SGR)的计算方法来定性判断断层的侧向封闭性。CSP 只适用于断面剪切型的涂抹，SSF 适用于压入型的涂抹。但它们是对于单层泥页岩的厚度和断距而言，不适合厚层非均质的碎屑岩层序，而实际地层常常是非均质的厚层，SGR 的计算方法便是针对非均质的厚层提出来的。 2.5断裂带充填物泥质含量研究：断裂带充填物泥质含量影响了泥岩涂抹效果，决定了断裂带的性质。当断裂带内充填物泥质含量高时，可在断裂带内形成高的排驱压力，有效封堵油气；当泥质含量低于一定标准时，断裂带以砂岩为主，流体可通过断层移动，或沿断层向上运移，封堵油气效果差。目前应用较广的是由付广提出的泥质含量Rm 计算公式。 2.6断面应力分析：包括断面力学性质、区域主应力方向及断面应力大小的分析。断面所承受的应力包括剪应力与正应力。由于剪应力对断层封闭性影响相对较小，因此目前研究对象主要是正应力。一般认为，张性和张剪性断面多具有开启性，这时断层成为油气运移的通道；对于压性和压剪性断面，如果正应力大于岩层的抗压强度，则断层可对油气起到垂向封闭作用。在地下断面上所承受的应力应该为重力应力、构造应力和流体压力的叠加，以往研究中往往忽略了区域构造应力的影响，近年来学者们已经将其作为一个重要的影响因素进行分析。参考文献 ［1］吕延防，李国会，王跃文等.断层封闭性的定量研究方法［J ］.石油学报，1996，17(3)：39-45 ［2］童亨茂.断层开启与封闭的定量分析［J ］.石油与天然气地质，1998，19(3)：215-220 ［3］赵密福，李阳，张煜等.断层两盘岩性配置关系及断层的封闭性［J ］.中国石油大学学报(自然科学版)，2006，30(1)：7-10 ［4］Allan A S.Model for hydrocarbon migration and entrapment with-in faulted structures ［J ］.AAPG Bulletin ，1989，73：803-811［5］Barton C A ，Zoback M D ，Moos D.Fluid flow along potentially active faults in crystalline rock ［J ］.Geology ，1995，23：683-686 断层封闭性研究现状分析 胜利油田分公司地质科学研究院王东晔 ［摘要］本文通过断层封闭机理及其影响因素、评价方法两方面对断层封闭性的研究现状进行了总结。［关键词］断层封闭机理封闭性评价 — —415 断层的封闭性机理研究 中国石油大学（华东） 目录 第1章前言 (1) 1.1 研究的目的和意义 (1) 1.2 国内外研究现状 (1) 1.2.1断层的封堵原理 (1) 1.2.2 断层的封闭机理研究 (1) 1.2.3 地层封闭性评价 (2) 第2章断层的封闭机理 (6) 2.1 对接封闭机理 (6) 2.2 断裂带高排替压力封闭机理 (7) 2.3 泥岩涂抹形成的封闭机理 (9) 2.4 断层面紧闭封闭机理 (10) 2.4.1 断面压力 (10) 2.4.2 断面产状 (11) 第3章综合评价方法 (12) 3.1 断层封堵系数法 (12) 3.2 连通概率综合评价 (13) 3.3 模糊数学综合评价 (14) 3.4 声波测井信息法 (15) 参考文献 (17) 第1章 前 言 1.1 研究的目的和意义 在断层油气田，油气在运移过程中会遇到断层面。在不同的条件下，有的断层是开启的，可以作为油气运移的通道；而有的断层是封闭的，阻止油气的运移。当断层开启时，油气可以通过断层面侧向运移，由断层的一盘运移的另一盘，也可以沿着断层面做垂向运移；当断层是封闭时，断层可以在侧向上阻止油气穿过层面运移，垂向上防止油气沿断面向上部储层运移。地层中砂泥比值，断层填塞物的性质，泥岩涂抹层的厚度和连续性，地层深部流体以及断面所受的主应力都会对断层的封闭性和开启性造成影响。断层在不同地区和不同时期具有不同的封闭和开启性，使得他在油气藏形成和保存中所起的作用不同。研究断层的封闭与开启性不但可以认清油气的运行和分布规律，确定油气的勘探目的层，还可以合理的开发断层油气藏，保护其在开发过程中不至于受到伤害。断层的封闭性研究还可以为油气储量计算提供基础资料。 1.2 国内外研究现状 断层在油气运移和聚集成藏中起重要作用，受到石油地质界广泛关注。关于断层的封闭性，前人的研究主要体现在断层的封闭原理、影响因素及其评价分析方法等等。 1.2.1 断层的封堵原理 Smith 等论述了断层封闭性的基本原理：封闭层封闭烃类的能力是由烃类排替水所需要的最小排替压力(即毛细管压力P C )所决定的。P C 得自方程： R P C θγcos 2?= (1-1) 式(1-1)中，R 为相互胶结的孔隙喉径；γ为半径界面张量；θ为润湿角。毛细管压力P C 能封存P 不大于P C 的烃柱，烃类的压力P 由浮力得来： θρρcos 0098.0)(??-?=w r H P （1-2） 式（1-2）中，w ρ为水的密度；r ρ为烃类的密度；H 为封存的烃类的高度。 当P C >P 时，断层的封闭性好，能封住储层中的油气，反之则断层的封闭性较差不能封住储层中的油气。从公式1-1中可知，据R 的大小可以判断封闭层的封闭能力。 1.2.2 断层的封闭机理研究 D.A.smith(1966)最早论述了断层封闭性的基本原理，根据排替压力及岩性配置关系提出了断层封闭性的判别模式[1，2]。在国内方面，吕延防等提出了详细的断层封闭机理。断层封闭性的研究方法
断层封闭性研究展望
断层封闭性研究综述
青东凹陷走滑断层识别及其封堵性评价
断裂控藏作用及封闭性研究现状与展望
断层封闭性研究方法
断层封闭性研究现状分析
断层的封闭性研究综述