断层封闭性差异性及演化史
发布网友
发布时间：2022-04-30 09:33
共1个回答
热心网友
时间：2022-06-20 14:20
1.4.3.1 断层封闭性差异性
吕延防等（1996）研究认为断层封闭性在空间上、时间上以及封闭能力上均存在着不同程度的差异性，只有正确认识断层封闭性的差异，才可能对所研究断层的封闭特征作出正确评价。
1.4.3.1.1 断层封闭能力的差异性
当目的盘储集层与对置盘渗透层对接时，断层在侧向上是绝对封闭的。当断裂面明显出现开口裂缝时，油气沿裂缝的渗流远比在储集层中容易，断层在垂向上是绝对开启的。实际地层中除了存在着上述两种极端状态外，多数情况下是两者之间的状态。如与目的盘储集层相对接的不是非渗透层，而是渗透能力比目的盘储集层相对差的另一时代储集层；断裂带的裂缝不是开启的，而是呈在一定压力下油气可沿其运移的微裂状态等等。这种情况下，即不能说断层是开启的，也不能说断层是封闭的，因此，所谓的断层封闭性的实际含义是指断层的封闭程度。它包括断层的完全封闭和完全开启，以及二者之间的过渡状态。这种断层封闭程度可用所能封闭的油气高度来表示
多信息断层封闭性综合评价系统研究及应用
式中：H——为断层所能封闭的临界油（气）柱高度，m；
g——重力常数；
ρw、ρn——分别为水和油（气）的密度，g/cm3；
PB、PR——分别为储集层和遮挡体的排替压力，Pa。
由上面公式可见，在烃水密度差一定时，断层的封闭程度取决于储集层与遮挡体的排替压力差，这里的遮挡体系指对置盘岩层或断裂充填物或储集层之上盖层内的断裂充填。当PR＞PB时，断层处于完全开启状态，对油气的运移起通道作用；当PR＜PB时，断层对油气起遮挡作用，PB与PR差值越大，断层的遮挡能力越强，所能封闭的烃柱高度越大。当圈闭内聚集的烃柱高度达到断层所能封闭的最大烃柱高度以后，由于烃柱产生的浮力大于遮挡体的排替压力，油气突破遮挡体发生运移，直到烃柱高度降至遮挡体所能封闭的高度为止。
1.4.3.1.2 空间上断层封闭的差异性
（1）同一条断层在空间上的不同位置处封闭性能不同
1）由于断层两盘地层不协调弯曲或走向断距的变化，会造成沿走向上两盘对置岩性的变化，从而导致断层侧向封闭性的差异（图1.53）。
2）断裂充填是一个普遍的的地质现象，同一条断层的不同部位，由于断移地层的岩性不同，会造成断裂充填的性质不同、断裂充填的分布不均一。在以泥质为主的断裂充填部位，断层泥可起到良好的侧向封闭作用；在以砂质为主的断裂充填部位，断裂充填不但起不到侧向封闭作用，还为油气沿断层的垂向运移创造了通道条件。
3）断层面本身不是一个理想的平面，而是一个凸凹不平的曲面。相同深度下，断面倾角越缓，断面所受正压力越大，断层封闭性越好；相同倾角的断层，埋藏深者封闭性好，埋藏浅者封闭性差。
4）同一条断层在沿其走向上可能切过不同的沉积相区，在剖面上切穿不同沉积相层位，由于不同沉积相有其不同的砂地比值，在砂地比值低的部位，断层封闭性好，在砂地比值高处，断层封闭性差。
图1.53 弯曲地层的断面剖面图（据吕延防等，1996）
（2）同一条断层在空间的不同位置处的封闭类型不同
相对于目的盘被断层断移的储集层而言，油气可否被保存取决于三方面因素：一是储集层之上的盖层内断层裂缝是否闭合，若有断裂充填，盖层内断裂充填物是否具有阻止烃类穿盖层运移的能力；二是对置盘岩层是否有比目的盘储集层更高的排替压力；三是若两对置岩层均为渗透层，目的储集层内油气能否穿断面做侧向运移主要取决于是否有断裂充填，若断裂充填物的渗透能力好于两盘对置岩层，断裂充填物不起遮挡作用，油气可穿断层运移，否则，油气被断裂充填物封挡。如果对置岩层和断裂充填物均具有封挡能力，则二者可联合起侧向封闭油气的作用。
基于上述三个方面，断层封闭机理相应地可划分为三种类型，第一种类型为垂向封闭，也可称顶部封闭；第二种类型为对接封闭；第三种类型为断裂充填封闭。
由于在断层空间不同位置处两盘对置岩性不同、断裂充填物分布不均一、断面裂缝的紧闭程度不同，造成断层各处封闭类型不同。
1.4.3.1.3 时间上断层封闭的差异性
断层的封闭性是相对某一时间而言的，同一条断层可以在某一段时间里表现为以开启为主，而在另一段时间里表现为以封闭为主，断层的这种封闭与开启随着断裂发育的演化过程而变化。
对于对接封闭型断层而言，由于断层的每次活动都会改变两盘岩性的对置状态，每次对置状态的改变必然导致断层侧向封闭性的变化。
对于断裂充填封闭型断层而言，在断层埋藏较浅时，断裂充填物的塑性使其具备一定的封闭能力，当断层埋藏较深时，由于成岩程度增强，断裂充填物的脆性增大、塑性减小，断层的轻微活动，都会导致断裂充填物的破碎而产生裂缝，并由此而失去封闭能力。
对于顶部封闭型断层而言，断层在活动过程中必然产生裂缝，此时断层对油气起通道作用，在断层相对静止时期，随着断层被埋深，断面压力增大，在一定条件下断面裂缝会逐渐愈合而形成封闭，或者由于地层水进入断层后发生碳酸钙沉淀，形成钙质充填使断层形成封闭。研究表明，目前封闭的断层，地史时期均曾开启过，其开启时间主要发生在断层活动阶段。
1.4.3.2 断层封闭性演化史
在地质历史时期，断层开启与封闭的演化直接控制着含油气流体运移和聚集过程。以往对断层现今断层封闭性研究的比较多，而对断层封闭性演化史研究得相对较少，实际上只有正确认识断层封闭性演化历史，结合油气生排烃史和构造发育史及流体势史的恢复，才能重塑油气运移与聚集的全过程，揭示油气的分布规律，更好地指导油气勘探与开发。
1.4.3.2.1 断层周期性活动与封闭性演化史
由于构造运动的幕式旋回出现，使断层呈周期性活动的特点，决定了断层的形成发育期是由若干个活动期和静止期组成的。在断层发育的静止期和活动期中，其封闭性及其对油气的控制作用则明显不同。
一般情况下，在断层发育的整个地史过程中，相对静止期往往长，活动期则较短。然而，无论有多短，即使是瞬间结束，都会产生断层裂隙，必然成为油气运移的垂向通道。因此，多数专家认为，断层在活动期主要表现为开启状态，以垂向开启形式为主，但值得一提的是活动期的断层也并非处处开启，不同性质和不同几何形态的断层在断面的缓坡段和陡坡段的封闭性在理论上仍然存在着差异性。静止期垂向开启的断层，在地史发展过程中始终是开启的。目前处于封闭状态的断层，在地史时期一定曾经开启过，由于断层活动往往与区域构造事件相伴生，故断层开启时间主要是断层形成期（活动期）及其以后所经历的区域构造运动时期。
由此可见，在断层活动时期无论受哪种应力状态形成的断层垂向开启，当断层停止活动并处于相对静止时，这种垂向开启将被减弱，在高泥地比值层段内且泥岩成岩程度不是过高的情况下，这种开启则可能转入封闭。
1.4.3.2.2 断层封闭性演化史
基本思路是把地质历史的某些时期作为时间界面，分析确定不同地质时期的影响断层封闭性主要因素，根据不同古地质条件，采用不同的断层封闭性评价方法，综合评价不同时期断层的封闭与开启性。恢复方法和步骤主要包括以下方面：
1）恢复地层沉积埋藏历史，确定不同时期目的层段古埋深。
2）根据研究区不同埋深泥质岩的成岩程度，确定其变形强度。
3）恢复断层演化历史，确定不同时期断层的古落差。
4）绘制古断面剖面图（Allan图）。
5）根据断层面古埋深及倾角，计算古断面压力，分析断层古垂向封闭性，编制不同地史时期目的层段内断层垂向封闭性演化史恢复图。
6）计算不同地质时期各研究层段的砂地比值，判断断层两盘砂泥层的对置状况。
7）依据不同地质时期断层两盘对置岩层沉积相与岩性组合，采用断层两盘砂泥岩对接概率模拟法，评价地质历史时期断层的侧向封闭性。
8）确定各地质时期主应力方向，分析古断层展布与主应力方向的关系。
9）厘定研究层段内断层的同生或非同生性质、计算断层生长指数，确定断层活动时期和活动强度。
