断层封闭性定量研究现状

摘要性正断层断裂带部结构具有二分性：即断层核和破碎带。

侧向封闭机理为毛细管封闭与水里封闭。

较可靠的断裂带泥质含量的计算模型为SGR，常用断层侧向封闭性评价的图件是Knipe图解和Allan图解，存在5种封闭类型：即对接封闭、碎裂岩封闭（SGR＜15%）、层状硅酸盐-框架断层岩封闭（15%＜SGR＜50%）、泥岩涂抹封闭（SGR＞50%）和胶结封闭。

基于已知封闭断层断裂带SGR与两盘压力差之间的关系，建立了断层侧向封闭烃柱高度与SGR之间的定量关系，对于未标定区可以通过实际油藏油水界面和烃柱高度分布，反推断层封闭的SGR临界值，进而标定断层侧向封闭烃柱高度与SGR之间的定量关系，从而对未知断裂侧向封闭能力进行定量评价。

断层侧向封闭性定量评价主要应用于圈闭风险性评价中，依据断层封闭的烃柱高度和圈闭幅度的关系，分为完全有效的圈闭、部分有效的圈闭和完全无效的圈闭三种类型。

关键词：正断层侧向封闭定量评价临界SGR 圈闭风险性AbstractThe structure of fault zone in extensional normal fault consists of fault core and damage zone. The main seal mechanism is membrane seal and hydraulic seal. One reliable model used to calculate shale content is SGR value, and common methods to estimate lateral seal capacity are Knipe diagram and Allan diagram. There are five seal types including juxtaposition seal, cataclastic rock seal（SGR＜15%）, framework-phyllosilicate fault rocks seal（15%＜SGR<50%）, clay smears seal and cemented seal. Based on the relationship between the SGR value of sealing fault in fault zone and the pressure difference between footwall and hangingwall, the quantitative relationship is established between SGR value and height of hydrocarbon column sealed by lateral fault seal. Use of actual distribution of OWC and the height of hydrocarbon column can be made to conclude critical SGR value for no calibrating area, and then the relationship between the height of hydrocarbon column and SGR value can be made sure. Therefore, lateral fault seal capacity can be estimated quantitively according as above. The quantitive estimation of lateral fault seal capacity is mainly applied to risking estimation of trap which can be classified as entirety efficient trap、partly efficient trap and entirety inefficient trap according to the height ofhydrocarbon column and its scope.Key words：Normal fault；Lateral seal；Quantitative estimation；Critical SGR value；Risking estimation of trap毕业论文（设计）原创性声明本人所呈交的毕业论文（设计）是我在导师的指导下进行的研究工作及取得的研究成果。

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。

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。

断层封闭性定量评价吕延防;王帅【摘要】在国内外大量文献调研的基础上,综述各时期各代表性研究者的研究成果,总结分析断层封闭性机理和影响因素,归纳断层封闭类型和断层封闭性定量研究的代表性方法并指出各方法的优缺点,找出断层封闭性研究存在的问题,指出断层封闭性定量研究的发展方向.【期刊名称】《东北石油大学学报》【年(卷),期】2010(034)005【总页数】7页(P35-41)【关键词】断层封闭性;断裂;断层岩;泥岩涂抹;排替压力【作者】吕延防;王帅【作者单位】东北石油大学,黑龙江,大庆,163318;东北石油大学,黑龙江,大庆,163318【正文语种】中文【中图分类】TEL21.2在油气成藏理论研究与勘探实践中，断层封闭性研究一直是困扰油气地质家们的一道难题.早在20世纪60年代，人们就开始尝试对断层封闭性进行评价，Smith D A（1966年）首先提出了断层封闭性判别的砂泥对接模型［1］，继Engelder J T （1974年）研究了碎裂作用与断层泥生成关系之后［2］，Weber K J（1978年）等利用环形剪切试验证实了断层泥存在与分布［3］，Smith D A（1980年）通过野外地质观察与样品测试，证明了泥岩涂抹层具有较强的封闭能力［4］.以此为基础，Bouvier J A（1989年）等提出了泥岩涂抹势（CSP）的概念及其计算方法［5］，Lindsay A G（1993年）等提出了泥岩涂抹因子（SSF）概念及其计算方法［6］，在此期间，Allan U S（1989年）以砂泥对接封闭为理论基础，提出了利用断面剖面图解法研究断层两盘砂泥对接状态的概念模型［7］.自1966年Smith D A发表的第一篇关于断层封闭性研究论文，到1996年笔者在《石油学报》上发表的《断层封闭性定量研究》一文的30a时间里［8］，人们的主要研究成就：（1）明确断层封闭的本质因素是差异排替压力（Smith D A，1966年；陈发景等，1989年）［1，9］；（2）指出断层封闭性具有侧向和垂向的双向性（Dewney M W，1984年）［10］；（3）确认砂泥对接和泥岩涂抹可以使断层形成侧向封闭；（4）提出影响砂泥对接和泥岩涂抹层分布的地质因素，并以此作为定性判断断层封闭性的方法［11－15］.然而，上述对断层封闭性的评价方法均是定性的，用“封闭”、“不封闭”描述断层的封闭能力，评价方法的本身也不具有“直接性”，而是通过影响断层封闭性的因素分析间接推测断层封闭性. 断层封闭性定量评价方法的提出并应用于具体实际是1996年开始的［8］，Yielding G等于1997年提出了用定量计算SGR评价断层封闭性方法［16］，此后，关于断层封闭性定量评价及与其相关参数的精细描述文章也逐渐多起来.Knipe R J（1997年）根据对接封闭原理提出了Knipe图解法定量分析断层封闭性［17］；童亨茂（1998年）通过断面正压力和断移地层流体压力的关系模型的建立，提出了断层封闭系数概念及利用其定量评价断层封闭性方法［18］；吕延防（2001年）等通过物理模拟实验研究了泥岩涂抹的分布规律及影响因素［19］；Kim J（2003年）等通过对德克萨斯州一个过断层钻孔岩心的研究，了解断层代的微观构造及断层岩的物理性质［20］；Doughty P T（2003年）证明了泥岩涂抹的有效性［21］；Koledoye A K（2003年）等利用地震切片技术研究了泥岩涂抹的分布［22］；Bretan J（2003年）等在整理世界范围的大量断层资料的基础上，提出了利用SGR估算断层可支持最大烃柱高度的方法［23］；至此之后，国外学者大多致力于研究断层本身特征，很少见定量评价断层封闭性方法的文章，Doughty P T（2003年）通过对新墨西哥RioGrande断陷断层泥涂抹情况的研究，阐述了断层泥对断层封闭性的影响［21］；Koledoye A K（2003年）等利用三维地震和测井解释数据预测了正断层的泥岩涂抹现象［22］；Lyon D B （2005年）等通过对澳特唯盆地震旦远景区断层研究，论证了泥岩涂抹形成的封闭和后期断层活动对封闭造成的破坏［24］；Roald B F（2006年）研究了沿着大断层分布的泥岩涂抹的连续性和断层的封闭能力［25］；Childs C（2009年）等通过对烃类的运移来模拟断层的封闭性［26］；Childs C（2009年）等根据实际资料的统计分析，建立了断层断距与断裂带宽度和断层岩厚度模型［27］；吕延防（2005年）等通过物理模拟试验，论证了油气沿断层运移速度与断层倾角和断裂充填物粒度的定量关系，并得出断裂形成封闭所需不同粒级充填物的泥质含量下限值［28］；付晓飞（2005年）等通过野外地质考查，描述了脆性断层和塑性断层断裂带内部结构的差异［29］；付广（2006年）等利用SiO2和CaCO3沉淀胶结环境研究，提出了断层裂缝垂向封闭性评价方法［30］；吕延防（2007年）等根据油气沿断层运移特点，提出储层段内应研究断层侧向封闭性，盖层段内应研究断层垂向封闭性，并提出了断层垂向封闭性的定量研究方法［31］；张立宽（2007年）等提出利用连同概率法定量评价断层封闭性的方法［32］；吕延防（2009年）等提出了利用断储排替压力差定量计算断层侧向封闭性方法［33］.断层封闭性是指断层对油气运移的阻滞能力，其大小具有定量属性，只有定量描述才能科学表征这一自然属性.断层封闭性分为垂向封闭性和侧向封闭性，分别表示断层在垂向上和侧向上阻滞油气运移的能力.根据断层带内部结构研究，可归纳为3种情况：一是断裂内部无充填物质；二是断裂内部有断层岩充填；三是断层裂缝不愈合.无论是哪种情况，断层封闭与否或封闭能力如何，其本质因素在于差异排替压力［1，9］.断裂内部无充填物时，断层的侧向封闭能力取决于目的盘储层与对置盘地层排替压力差，如果对置盘排替压力大于目的盘储层排替压力，断层侧向封闭，其封闭能力取决于二者排替压力差，因此，当目的盘储层与对盘非渗透层对置时，断层具有强封闭性；断层的垂向封闭能力取决于断层裂缝的愈合程度，如果裂缝的排替压力大于储层排替压力，断层垂向封闭，其封闭能力取决于二者排替压力差.当断裂内有充填物时，断层的垂、侧向封闭能力取决于断裂充填物与目的盘储层的排替压力差.无论有否断裂充填，只要有裂缝存在，裂缝是沟通上部储层或侧向储层的重要通道，除非裂缝紧闭或被矿物充填，使其排替压力大于目的储层排替压力，断层才具有封闭能力；否则，断层开启［11］.在断裂内无充填物的情况下，目的盘储层与对置盘非渗透层或高排替压力地层对置，其封闭能力取决于两盘地层的排替压力差［1］.2.2.1 泥岩涂抹封闭由于巨大的构造应力和上覆岩层质量的作用，在断层两盘削截砂岩层上形成一个薄薄的泥岩层，由于泥质颗粒侵入到砂质颗粒中，并且发生了动力变质和重结晶作用，使其成分均一化，物性明显降低，具有非常高的排替压力，对被涂抹砂层的油气起到侧向封堵作用［3，6］.2.2.2 碎裂岩封闭在黏土含量很低的砂岩中，由于断层的活动使岩石发生破裂并充填于断层裂缝中，伴随两盘岩层的错动，碎屑颗粒被研磨形成小粒径的碎屑充填物质，其成岩后形成碎裂岩，碎裂岩具有比储层更高的排替压力，由此形成对目的盘储层油气的封堵.此类封闭一般能力较差，可对稠油形成一定的封堵，一般对天然气不起封闭作用［34］.2.2.3 高泥质含量的断层岩封闭当断层岩的泥质含量很高时，断层岩的排替压力也随之增高，使之与储层之间产生排替压力差，形成对储层内油气的封闭，其封闭能力取决于二者排替压力差.断层岩中的泥质有2个来源：一是从泥岩层中由断层切削下来的泥岩碎屑充填于断层裂缝中；二是非纯净砂岩层中泥质成分随砂岩碎屑进入断层裂缝中，断层岩往往是由泥岩碎屑和不同泥质含量的砂岩碎屑混合而成，Knipe定义此类断层岩为层状硅酸岩／框架断层岩.断层带的封闭性受到新矿物的沉淀所控制，这些封闭可被限定在变形造成局部溶解和溶解物质再沉淀的近似地层单元中，或者与沿断层或接近断层胶结扩张侵入有关.常见的胶结封闭有热液胶结封闭及变形造成局部溶解和再沉淀胶结封闭.在相同成岩程度的情况下，泥质含量越高，断层岩的孔隙越小，排替压力越大.断层岩的泥质含量与所错断地层的泥质含量有关，如果所错断的地层为大套泥岩层段，断裂充填物以泥质成分为主，形成的断层岩为泥质岩；如果所错断的地层为大套的砂质岩层段，断裂充填物以砂质成分为主，形成的断层岩为砂质岩；如果所错断的地层为砂泥岩薄互层段，断裂充填物中既有砂岩碎屑，也有泥岩碎屑，二者的成分比例取决于被错断地层中的砂泥岩层的厚度比例.在泥质含量相同的情况下，断层岩的成岩程度越高，其渗透能力越差，断层封闭性越好.断层岩的成岩程度取决于断层岩处断面所受到的正岩压力，在区域应力为张性应力的环境下，该正压力即为静岩压力在断面上的垂直分力，这个力取决于断面的埋深和断层倾角，即断层埋深越大，断层倾角越小，断点处断层岩承受的压力越大，断层岩的成岩程度越强.因此，断层岩的成岩程度主要取决于断层岩的埋深和断层倾角［35］.应力状态主要影响断面正压力，断面正压力决定断层岩的成岩程度，断层岩的成岩程度影响断层封闭性.处于张应力状态的断层，断面承受的正压力主要来自于上覆地层的静岩压力；处于挤压应力状态的断层，断面正压力除静岩压力以外，还受水平方向挤压应力的影响.因此，在其他条件相同的情况下，处于挤压应力状态的断层封闭性更好［16］.早期活动的断层后期再活动时，对早期形成的断层岩有改造和破坏的作用，主要有2方面：一是早期形成的泥岩涂抹，使后期活动断距增大，从而将泥岩涂抹拉断［19］；二是早期形成的断层岩在晚期活动时产生裂缝，成为油气的运移通道.因此，早期形成的断层岩在晚期活动时容易被破坏，断层封闭性变差.胶结作用有利于断层封闭，特别是对断裂带伴生的次级破裂网络的封闭是极其重要的［11］.在砂泥岩地层剖面中，视砂岩为渗透性地层，泥岩为非渗透层.砂泥对接概率是指占断层目的盘研究层段内，砂岩层总厚度的某一百分数的砂岩层被对置盘泥岩层封堵的可能性大小.如果目的层段内大部分砂岩被对置盘泥岩封堵的概率高，则说明该段内断层侧向封闭性好；若仅少部分或没有砂岩被对盘泥岩封堵的概率高，则说明断层在该段内封闭性差［8］.首先，对研究区已钻井资料进行剖面沉积相划分，统计每一种相的泥地比值，计算小层厚度分布，得到一系列不同泥地比值的小层厚度分布模型.然后，利用地震资料作断面剖面图，并划分目的盘与对置盘沉积相，计算各相泥地比值，选择该相该泥地比值下的小层厚度分布模型，建立断层两盘地层柱状图，计算砂泥对接概率，可得到目的盘砂岩层被对置盘泥岩层封堵的总厚度.该方法的优点在于勘探早期阶段可以快速定量评价断层的侧向封闭性.其不足是只适用于对接封闭型断层，没考虑断裂充填对断层封闭性的影响.SGR法是一种断层岩封闭型断层侧向封闭性定量评价方法［16，23］.断层岩是由泥岩碎屑和不同泥质含量砂岩碎屑混杂堆积而成的，其封闭能力主要取决于断层岩的泥质含量，其SGR公式：式中：∑Ho为研究层段中泥岩层总厚度，Traptester5.4软件中包括了砂岩层中的泥质成分；L为断层的垂直断距.Bretan J（2003年）等建立了SGR与断层岩所能封闭的烃柱高度H统计关系式［23］：式中：ρw，ρo分别为水和油的密度；g为重力加速度；c为常数，埋深小于3 000m时为0.5，埋深介于3 000～3 500m时为0.25，埋深超过3 500m时为0；d为根据研究区已发现的断层油藏油柱高度所要标定的参数，取值为0～200.该方法的优点在于抓住了断层岩中泥质含量这一重要因素，并在对其定量计算的基础上，与所能封闭的油柱高度建立了定量关系.其不足一是没考虑断层岩的成岩程度，二是假设断层岩中的各种成分是均匀分布的.根据断层封闭性形成机理分析，评价砂泥岩薄互层段内断层封闭性的实质是计算断层岩的排替压力，断层岩的排替压力取决于断层岩的碎屑物质组成或泥质含量及断层岩的成岩程度［31，33］.断层岩的成岩程度取决于断点所承受的断面压力，断面压力受控于断点埋深和断层倾角.如果能计算出断层岩的泥质含量和所承受的断面压力，可将该泥质含量和该断面压力下的断层岩看成是具有该泥质含量并承受着与该断面压力相同的静岩压力的沉积地层，如果获取了该泥质含量地层并承受该静岩压力沉积地层的排替压力，此排替压力即可看成是该断层岩的排替压力.该排替压力减去储层的排替压力，如果为负值，断层开启；如果为正值，断层封闭，其封闭能力为二者排替压力差.断层岩的泥质含量可用SGR法计算得到.根据计算点断层上覆地层密度、断层倾角、断点埋深可以计算断层岩承受的断面正压力.将该断面压力看成为沉积地层的静岩压力，通过静岩压力与地层埋深关系可计算承受该静岩压力的沉积地层的埋深（该埋深被定义为断层岩的视埋深），该埋深且有与断层岩相等泥质含量的沉积岩石的排替压力即为该断层岩的排替压力.通过钻井取样测试，可以得到研究区不同埋深、不同泥质含量岩石的排替压力，利用图版的形式或数学拟合的方式建立岩石的泥质含量、埋深和排替压力之间关系.目的盘储层的泥质含量可通过测井资料求得，根据其埋深利用此关系便可求储层的排替压力.在断层岩的泥质含量和视埋深已知的前提下，利用此关系求得断层岩的排替压力再减去储层排替压力便可确定断层的侧向封闭性.依据上述方法可以精确地计算盖层段内断层的垂向封闭能力.如果断层错动的是大套泥质岩层，且断距小于泥岩层的厚度，即断层没有将泥岩层错开，断层裂缝中的充填物质主要是泥质成分，所形成的断层岩为成分较单一的泥质岩类，该断层岩的排替压力与其视埋深的泥岩盖层基本相同.按上述方法，可准确地求得泥质断层岩的排替压力.如果被评价的盖层段存在孔隙流体超压，该超压必然传递到断裂充填物中，并与断裂充填物排替压力方向一致，二者形成合力共同阻止油气通过断裂穿盖层向上运移，因此，当盖层段存在孔隙流体超压时，断层的垂向封闭能力应为断裂充填物的排替压力与盖层段孔隙流体超压之和.该方法的优点在于抓住了断层侧向封闭性的根本因素，即断层岩的泥质含量和成岩程度及与储层的排替压力差.其不足一是没有考虑时间因素在断层岩成岩过程中的作用，二是假设断层岩中的各种成分是均匀分布的，其实，除盖层段内断层岩中的碎屑和泥质成分的分布是不均一的.张立宽等［34］认为，影响断层封闭性的主要因素是泥岩地层中的流体压力、断面正应力及断层岩中的泥质含量，其提出了启闭因数C的概念并给出计算公式：式中：p为断移泥岩层中的流体压力；δ为断面正应力.一般来说，C越大，断层开启的可能性越高.断层启闭因数只能表明断层上某一点在断层活动期间开启而形成流体连通条件的趋势.相对于研究地区的地质情况，这种趋势及其变化过程需要通过实际资料的统计分析，建立断层启闭因数与实际流体连通性间的关系.选取横切断层的典型油气藏剖面，计算断面不同位置处的启闭因数，根据其上、下盘储层内是否含油来确定其“开启”或“封闭”性质.通过概率统计分析建立的断层启闭因数与断层连通概率间的相关关系表明，当断层启闭因数小于1.0时，断层连通概率为0；启闭因数为1.0～3.5时，二者关系可表达为一个二次多项式；当启闭因数大于3.5时，断层连通概率为100%.由此在拓扑展开的断层面上勾绘出连通概率等值线，展现出断层面不同位置处的启闭性特征.该方法的优点是用3个主要参数表达断层封闭性一系列不确定因素，并通过实际资料把其他因素的影响蕴含其中，用概率方法表述断层封闭性，既了解断层的封闭能力，又给出结论的风险.其不足是在新研究区建立模型时需要有较多的已知封闭能力的断层油气藏.童亨茂［18］认为，断层开启与封闭主要取决于断层面上的正压力和孔隙压力的关系.当超过一定的深度时，张应力就不可能存在，即使张性盆地也是如此.在张应力不存在的情况下，断层保持开启必须有流体压力（p＝fρwgh，其中p为流体压力，h为深度，ρwgh为静水压力）的作用.当流体压力大于或等于断层面上的正压应力时，断层就可以张开而成为油气运移的通道；否则，就成为油气的遮挡边界.在盆地内垂向主应力为重力应力，水平方向的主应力为重力应力和构造应力的代数和.根据计算，断层倾角为θ、断层走向与构造主压应力夹角为φ的断层在断面上的正压力σn为式中：σta，σti分别为水平方向和垂直方向的构造应力；ρs为上覆岩石的平均密度；n为与非线性压缩有关的常数，一般岩石n取0.67；μ为泊松比；f为异常压力因数.当流体压力大于断面上的正压力，即p＞σn时，断面就可以张开成为油气运移的通道，可以根据流体压力p和断面上正压力σn的关系确定断层的张开与封闭，为此提出断层封闭因数If的概念：当If＞1.0时，断层封闭，值越大，封闭程度越高；当If＜1.0时，断层开启，值越小，开启程度越大.该方法的优点在于考虑的地质因素较多.其不足一是某些地质因素的定量计算误差过大，二是没考虑断层岩的作用.这是断层封闭性定量研究的最基础也是最重要的工作，但对此研究极其薄弱.目前，绝大多数研究者把注意力集中在证实和计算SGR上，这对于精确研究断层封闭性的要求还差之甚远，尽管国内外众多学者承认Yeilding G（1997年）提出的SGR 法能较好地刻画断层岩中泥质含量，但断层岩的内部结构明显与沉积岩不同，砂岩的碎屑颗粒和泥岩碎屑及泥岩涂抹在断层岩中的分布是不均匀的，相同泥质含量的沉积岩对油气可能起封闭作用，但断层岩不一定，因为只要有一块砂岩碎块同时与两盘储层接触，就可能造成整条断层的渗漏；相反，同样泥质含量的沉积岩层可能对油气不形成封闭，但如果断裂带中存在泥岩涂抹，则可能形成断层的侧向封闭.断裂带内部结构特征决定了断层封闭机理与类型，只有正确认识断裂带的裂缝发育特征，断层岩类型、成岩程度、厚度与分布及其与围岩的关系，才能有的放矢地确认断层封闭机理与类型，研究选择相应的方法定量评价其封闭能力.以往断层形成的物理模拟的目的主要是研究断层的构造样式、形成机理、构造关系等，均属于宏观尺度的内容.由于受试验条件和试验材料的限制，除个别学者对泥岩涂抹做过模拟试验以外［3，19］，还没有人针对不同地质条件断层形成的内部结构做物理模拟.物理模拟至少可以起到2方面的作用：一是对野外地质观察结果作验证并更科学地总结地质规律；二是在此基础上提取重要的地质参数并定量描述，为数值模拟提供依据与素材.断层岩由2部分断裂充填物组成：一是断层滑动过程中由对泥岩层的拖拽形成的泥岩涂抹；二是从砂泥岩层中刮削下来的岩石碎屑在断层裂缝中的杂乱堆积.其中泥岩涂抹对断层侧向封闭性影响较大，当泥岩涂抹的厚度和连续分布长度较大时，无论断裂充填的碎屑物泥质含量和成岩程度如何，断层涂抹本身就能起到非常好的侧向封闭作用.然而，物理模拟试验和野外地质观察表明，当断层初期活动时，对泥岩涂抹的形成起建设性作用；当断层再次活动时，断层的泥岩涂抹遭到破坏，由此也破坏了泥岩涂抹对断层起到的侧向封闭作用［19，24］.在断层岩中如果岩屑堆积部分泥质含量很高，当岩屑成岩以后也可起到侧向封闭作用，但如果断层后期再次活动，该部分断层岩也同样遭到破坏，尤其在其内部所产生的高角度裂缝，由于在地静压力下难以使其愈合，断层岩就难以恢复已形成的封闭能力.可见，在油气运移后期，断层活动得越频繁，断层岩遭到破坏的可能性就越大，断层封闭能力的保存就越差，对断圈油气的聚集就越不利.因此，研究断层封闭性时应该注意断裂后期活动的影响.断层封闭性是石油地质领域研究的难点，随着油气勘探难度的加大，该研究也成为必须解决的热点问题之一.尤其是在直接观察描述困难甚至不可能的情况下，发展多学科研究手段是该领域的发展方向.因此，在该研究方面不能墨守陈规，应该鼓励其他学科或具备某一专业特长的研究者，充分利用地震、钻井、测井、录井、地球化学等手段和信息，从不同角度利用不同思路对断层封闭性做定量研究.【相关文献】［1］ 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断层的类型及研究现状断层在我们工程应用中有着重大的影响，对断层进行分类，并对研究现状进行总结分析。

可为今后断层的研究，以及活断层引发的地质现象的研究提供了可靠地理论依据。

标签：断层；活断层；现状1 引言由于我国是一个地质灾害多发的国家，海啸，地震，泥石流，矿难等等频繁的发生严重威胁人们的生命财产安全，这些灾害产生不仅是动力地质条件的原因，还有人为的影响，所以我们必须研究并了解断层及其形成机制。

对那些在地质方面有浓厚感情的学者或科学家而言断层的研究是任重而道远的，由于地震是因为地下岩层受力达到一定程度后产生断层并且顺着断层突然的运动，所以研究断层的形成机制对发现地震的产生有重大意义。

在地质学家眼里：地震和断层间的联系是密不可分的，两者大多数同时出现。

并且他们有信心：随着科学技术的不断前进，仪器越来越先进，对于断层的了解及其形成机制不断加深，在地震造成的损失会极大的降低，更有甚者相信有一天我们能阻止地震的发生。

近些年来我们对于断层的认识已经取得了很大的前进。

有学者认为地下不断出现的一些对我们生活生产没有造成危害的较小型地震，比如火山地震，陷落地震等。

通过对他们的研究，发现大地震产生所必需的条件，并且像拆解炸弹一样解除这些潜在威胁，进一步实现对有威胁的大地震的控制和不能控制的大地震的预报[1]。

当然这只是一方面，在采矿过程中研究断层，可以确定采掘方向，降低风险。

对于汽液能源，比如天然气、瓦斯、石油等对于石油和天然气来说，断层为其提供了很好的运输巷道[2]。

断层构造与地下水运移和存储也密切相关，它的研究对于我们开采地下水源有重要作用。

一句话，学习地质研究地质构造，都必须在断层方面作大手笔，只有这样我们才能学好地质，更好的造福人类。

2 断层的分类断层的定义——两盘出现一定位移的裂隙，可是现实是，大自然中有相对位移的裂隙是一定不存在的，同时断层的数量比节理的数量要少很多。

它反应了从裂隙发展至断层还要一定的力学条件。

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。

断层侧向封闭性定量评价在东濮油藏评价中的应用断层封闭性研究是油气勘探开发各阶段对圈闭评价、油气保存、储量评估的一个重要的研究手段。

通过岩石物理分析及利用高精度三维地震数据，建立弹性参数与泥质含量的对应关系，利用地震反演约束泥质含量的空间展布，应用泥岩涂抹及烃柱高度法定量分析断层封堵性，该方法在东濮地区油藏滚动评价中取得了良好效果，证实方法切实可行。

标签：断层封堵性;定量分析;封堵机理1引言东濮地区地质构造复杂，断层十分发育。

断层在油气成藏中，即可作为油气运移的通道，也可作为阻止油气继续运移的遮挡面，这主要取决于它的形成机制与特征。

因此，要确定一个局部构造中的断层在三维空间中能否构成圈闭，油气能否聚集成藏，是油气勘探工作中的关键环节。

2 主要的封堵模式及定量评价方法2.1主要封堵模式断层封堵模式是断层在形成过程中或形成以后，由于构造、沉积、成岩等各种地质因素的影响而形成的对地层流体的封堵机制。

建立了岩性配置封堵模式、时间配置封堵模式、主应力封堵模式、泥岩塑性流动封堵模式及排替压差封堵模式5种（表1-1）主要封堵类型。

在东濮凹陷乃至整个渤海湾含油气盆地内的各个沉积凹陷中，不同级别、不同期次的同生断层发育广泛，加上陆相沉积的砂泥岩互层，从而为泥岩涂抹封堵模式创造了良好的条件，因此，这种封堵类型在我国东部油区比较普遍。

2.2侧向封堵定量评价方法通过分析前人的研究成果认为断层侧向封堵的决定性因素为排替压差，当储层与非渗透性储层对置，断层充填物的排替压力大于储层的排替压力，产生并置封堵;储层与储层直接对接时，当储层的排替压力大于断层充填物排替压力时，断层开启产生过断层泄露，反之封堵油气。

目前断层侧向封堵定量评价的方法主要有三种，分别为排替压力法、泥岩涂抹法、烃柱高度法，排替压力发主要适合岩心数据较多，已建立岩性-埋深-排替压力压力关系图版地区;泥岩涂抹法主要适用于预测井的邻近地区，已确定断面岩层分布及其泥质含量;烃柱高度法主要适用于主要受断层因素控制地区，已油气藏的高度，SGR值的计算。

第19卷 第3期石油与天然气地质OIL &GAS GEOLOGY 1998年9月*中国石油天然气总公司 九五 重点理论研究项目 成藏动力学收稿日期:1998 03 26断层开启与封闭的定量分析*童亨茂(石油大学地球科学系,北京102200) 断层的开启与封闭性与断面正压力和流体压力的耦合关系有关,据此可建立断层开启与封闭的定量数学模型,并可计算断层的封闭系数。

根据模型,影响断层开启和封闭的因素主要有构造应力,断层的走向、倾角、深度,两盘岩性,流体压力等。

研究表明,随着异常流体压力系数的增大、构造挤压力的减小、岩石泊松比的减小,断层的封闭性都会降低。

另外,断层倾角和深度对断层封闭性的影响受构造应力性质控制,在张性盆地中,断层的封闭性随着深度的增加而增加,随倾角增大而减小;在压性盆地中则相反。

断层走向对断层封闭性的影响随差异应力增大而增强。

关键词 断层 封闭 开启 应力 流体压力系数作者简介 童亨茂 男 31岁 讲师 构造地质学油气藏的形成和破坏与断层的关系密切,因此,断层开启和封闭的研究对油气勘探和油气藏评价意义重大。

目前已从以下几个方面进行了研究,(1)从断层两盘砂泥岩对接的概率进行分析[1];(2)从断层的发育深度和断层的倾角来分析[1];(3)从断层的性质来分析[2]等。

上面几方面研究基本上处于定性到半定量的研究阶段,而且有较大的局限性,主要表现在:(1)忽略了很重要的因素构造作用(断层的封闭性与构造应力的关系)和流体作用;(2)断层的封闭性随倾角和深度的增大而增大的认识不完全正确。

本文从含油气盆地的应力状态出发,在构造力学与流体力学相结合的基础上,推导出断层封闭与开启的定量关系式,提出了断层封闭系数的概念,并详细分析了各种因素对断层开启和封闭的影响方式和程度。

1 应力状态地壳内每一点的应力状态都可以由水平方向和竖直方向的主应力表示,岩体的变形是这些应力联合作用的结果,最主要的力是构造力和重力。