断裂对沿砂体侧向运移油气聚集的控制作用.pdf

2 0 1 3年 1 2月 第 3 2卷第 6期 大庆石油地质与开发 Pe t r o l e um Ge o l o g y a n d Oi l fie l d De v e l o p me n t i n Da q i n g De e ．， 2 01 3 Vo 1 ． 3 2 NO ． 6 DOI 1 0 ． 3 9 6 9 ／ J ． I S S N． 1 0 0 0 3 7 5 4 ． 2 0 1 3 ． 0 6 ． 0 0 7 断裂对 沿砂体侧 向运移油气 聚集 的控 制作用 王春利 范绍雷 王世录 范希良 徐静刚 1 ．中国石油集团测井有 限公司 ，陕西 西安7 1 0 0 1 8 ；2 ．中国石油长庆油田公 司 ，陕西 西安7 1 0 0 1 8 摘要 在砂体输导油气条件及能力特征研究的基础上 ，通过分析油气沿砂体侧向运移所形成 的油气藏与断裂之 间的关系，研究断裂产状和封闭性对油气聚集及富集程度的控制作用。结果表明只有油气运移期停止活动， 且位于油气运移上倾方向、岩性致密的断裂，才能对侧向运移的油气聚集形成有效遮挡 ；断裂产状控制着沿砂 体侧 向运移油气 的聚集 程度 ，反 向断裂封闭形成 的油气藏 明显多 于顺 向断裂封 闭形成 的油气 藏 ，且反 向断裂 的 上 、下盘断距越大 ，油富集程度越高；断层圈闭所能封闭油气数量除了受到断圈幅度和面积制约外 ，更重要的 是受 到断层封 闭性 强弱的影响 ，断层侧 向封闭性越强 ，断层 圈闭所 能封闭住 的油气数量越多 。 关键词断裂；砂体；侧向运移；油气聚集；控制作用 中图分类号T E l 2 2 ． 2 文献标识码A 文章编号1 0 0 0 3 7 5 4 2 0 1 3 l 0 6 0 0 3 2 0 4 CoNTRoLLI NG ACTI oN oF THE FAULTS oN THE LATERAL M I GRATI oN AND ACCUM ULATI oN oF THE HYDRoCARBoN ALoNG THE S ANDBoDm S W ANG Ch u n l i ， FAN Sh a o l e i 。 ，WANG S h i l u ， F AN Xi l i a n g ，XU J i n g g a n g 【 1 ． C h i n a N a t i o n a l L o g g i n g C o r p o r a t i o n ，X i ’ a n 7 1 0 0 1 8 ，C h i n a ；2 ． P e t r o C h i n a C h a n g q i n g O i lfie l d C o m p a n y 。 X i ’ a n 7 1 0 0 1 8 ，C h i n a Abs t r a c t On t h e ba s i s o f t h e s t u di e s o f t h e t r a n s p o r t i ng c o n d i t i o n s a n d a b i l i t y c h a r a c t e r i s t i c s o f t h e h y dr o c a r b o n i n t h e s a n d b o d i e s ，t h e c o n t r o l l i n g a c t i o n o f t h e f a u l t o c c u r r e n c e s a n d i t s s e a l i n g a b i l i t y o n t he p e t r o l e u m a c c u mul a t i o n a n d e nr i c h e d d e g r e e a r e s t u d i e d b y t h e he l p o f t h e r e l a t i o n b e t we e n t h e f a u l t s a n d o i l - g a s r e s e r v o i r s a c c u mu l a t e d b y t h e l a t e r a l mi g r a t i o n．Th e r e s u l t s s h o w t h a t o n l y f o r t h e f a u l t s s t o pp e d t h e i r a c t i v i t i e s i n t h e pe r i o d o f t h e o i l g a s mi g r a t i o n a n d mo r e o v e r t h e h y d r o c a r b o n up p e r wa r d s mi g r a t i n g a n d t he l i t h o l o g y i s d e n s e I t h e e f f e c t i v e b a r r i e r a nd s c r e e n o f t h e f a ul t s c a n b e f o r me d f o r t h e l a t e r a l l y mi g r a t i ng h y d r o c a r bo n a c c u mu l a t i o n；t he f a u l t o c c u r r e nc e s c o n t r o l t h e a c c u mu l a t e d de g r e e o f t h e l a t e r a l mi g r a t i o n a l o n g t h e s a n db o d i e s，t he p e t r o l e u m r e s e r v o i r s e n r i c he d a n d s e a l e d b y t h e a n t i t h e t i c f a u l t s a r e o b v i o u s l y mo r e t h a n t h o s e b y t h e c o ns e q u e n t f a u l t s a nd f u r t h e r mo r e mo r e t he b i g g e r t h e d o wn d i p f a u l t t h r o ws o f t h e f o r me r f a u l t s a r e，t h e h i g h e r t h e o i l e n r i c h me nt wi l l be；b e s i d e s c o n s t r a i n e d by t h e f a u l t e d a n d t r a p p e d a mp l i t u d e a n d a r e a ，t h e a mo u n t o f t h e s e a l e d p e t r o l e u m b y t h e f a u l t t r a p s a r e c r i t i c a l l y i n 一 收稿 日期 2 0 1 3 0 9 0 2 改回 日期 2 0 1 3 1 0 1 5 基金项目中国石油股份公司科技攻关项 目 “ 徐深气田有效动用及开发技术” 2 0 1 1 B - 1 5 0 6 。 作者简介王春利，男，1 9 6 2年生，高级工程师，从事测井技术管理工作。 E ma i l g s mt h 1 6 3 ． c o rn 第 3 2卷第 6期 王春利等断裂对沿砂体侧向运移油气聚集的控制作用 3 3 flu e n c e d by t h e s e a l i n g a bi l i t y o f t h e f a u l t s i ．e ．t h e s t r o n g e r t h e l a t e r a l s e a l i n g a b i l i t y i s，t h e mo r e h y d r o c a r b o n wi l l b e s e a l e d a n d e n ric h e d b y t h e f a u l t t r a p s ． Ke y wo r ds f a ul t ；s a n d b o d y；l a t e r a l mi g r a t i o n；h y d r o c a r b o n a c c u mu l a t i o n；c o n t r o l l i ng a c t i o n 油气勘探 的实践表明，在碎屑岩沉积盆地 中砂 体是油气进行侧 向运移的主要输导体 ，尤其是河流 相及三角洲前缘亚相 的分流河道砂体发育 区，更有 利于油气 的侧向运移 。油气在沿砂体侧向运移遇到 断裂时能否聚集成藏是油气勘探者关注的问题 。前 人曾对断裂在油气运移 击 和聚集 。 中的作 用 进行过大量研究，但针对断裂对沿砂体侧向运移油 气聚集的控制作用研究得较少。 1油气 沿砂体侧 向运移 的动力条件 油气能否沿砂体发生侧向运移 ，主要取决于砂 体在空间上的分布状态。油气在地下主要依靠 自身 浮力产生沿砂体侧向运移 的动力 ，只有在砂体处于 倾斜状态，油气才能在浮力的作用下沿砂体往上倾 方向侧向运移 ，如果砂体处于水平状态 ，油气则缺 少运移动力 ，不发生侧向运移。 不同沉积环境下形成 的砂体 ，由于其孔隙度和 渗透率不 同，砂体输导油气的能力也不同。在砂层 空间展布特征相 同的情况下 ，储层的油气输导能力 随着孑 L 隙度 、渗透率 的增大而增强。海拉尔一塔木 察格盆地 中部 主要 断陷带 乌尔逊 凹陷、贝尔 凹 陷 、南贝尔凹陷和塔南 凹陷下 白垩统南屯组 二 段是重要 的产油层 ，南二段沉积断陷中部为湖泊沉 积 ，断陷四周为辫状河三角洲和冲积扇沉积 ，其 中 深湖和半深湖相 中发育有重力流沉积 。不 同沉积环 境下的砂体孔 隙度和渗透率相差较大 表 1 ，南 二段储层 中孔隙度和渗透率最高的是辫状河三角洲 表 1 海拉尔一塔 木察格盆地 中部断 陷南二段 不同沉积微相砂体 孑 L 隙度统计 Ta bl e 1 St at i s t i c s of t he s andb od y por os i t i e s o f di ffe r e nt s e d i me n tar y mi c r o f a c i e s e s f o r t h e mi d d l e f aul t e d s a g s i n Hai t a Ba s i n 前缘亚相砂体 ，其侧向输导油气能力最强 ；其次是 冲积扇前缘亚相 、滨浅湖亚相和辫状河三角洲平原 亚相砂体 ；最低的是深湖和半深湖亚相砂体 ’ J 。 松辽盆地三肇 凹陷西部太东斜坡区下 白垩统姚 家组葡萄花油层为三角洲前 缘亚相沉积 ，发育河 道 、决 口扇 、水下天然堤 、席状砂等多种微相。由 于处于油源区之外的斜坡区上 ，三肇凹陷油源区的 油主要是通过砂体 向太东地区侧 向运移和聚集。河 道砂和主体席状砂是太东地区葡萄花油层油侧向运 移 的主要输导通道 ，油层最发育 ，这是因其厚度较 大 ，孔渗性好的缘故。 2油气 沿砂体 侧 向运移 聚 集成 藏 的断 裂条件 沿砂体侧向运移的油气受到断裂遮挡而聚集成 藏 ，断裂在侧 向上应是封闭的 ，否则油气将穿过断 裂 ，沿砂体继续侧 向运移。只有那些在油气运移期 停止活动且位于油气运移上倾方 向、岩性致密的断 裂 ，才能对侧向运移的油气聚集形成有效遮挡。 目前发现 的南 堡 凹陷中、浅层 东 营组一 明 化镇组 油气藏 主要 为断层遮 挡形成 的油气 藏。 南堡凹陷中浅层发育有大量断裂 ，但只有在油气大 量运移期 东营组沉积末期或 明化镇组沉积晚期 停止活动的断裂才能成为遮挡断裂 ，油气运移期 的 活动断裂往往导致油气再次运移而无法成藏。 3对油气聚集的控制作用 断裂对沿砂体侧向运移油气聚集的控制作用主 要表现为活动性断裂为油气运移提供通道 ，封闭性 断裂为油气聚集提供场所 ， 形成断裂遮挡型油气藏。 3 ． 1断裂的产状控制着油气聚集程度 按照断裂产状的不同 ，断裂封闭侧 向运移油气 形成 的油气藏可分为反 向断裂遮挡油气藏和顺 向断 裂遮挡油气藏 2种类型。大量油气实例表明，反 向 断裂封闭形成的油气藏明显多于顺 向断裂封闭形成 的油气藏 ，这可能是断裂 内部结构特征决定的。野 外观察表明断裂对盘岩石并非以石接触 ，而是 以断 裂带相隔 。断裂带 内部通常 由滑动破 碎带和诱 导裂缝带两部分组成 ，其中滑动破碎带位于断裂带 3 4 大庆石油 地质 与开发 2 0 1 3正 的中心部位 ，表现为复杂的 、成组的 、交叉排列的 断层滑动面和相应的断层体组合 ，以发育断层岩和 伴生裂缝为主要特征 。诱导裂缝带主要分布在断裂 滑动破碎带两侧有 限区域 或断裂末端应 力释放 区内，以断裂伴生 的低级别 、多次序 裂缝发育 为特征 ，岩石保留了原来母岩的基本特征 ，仅被纵 横交错的裂缝切割 1 6 - 1 9 ] 。断裂带 中的滑动破碎带 由于断层岩和断层泥发育 ，孑 L 渗性明显低于围岩 ， 不能形成油气沿断裂向上运移的输导通道 ，但可以 成为油气沿砂体侧向运移的遮挡物 。诱导裂缝带 由 于裂缝发育 ，孔渗性明显高于围岩 ，可以成为油气 沿断裂 向上运移 的输导通道 ，但不能成为油气沿砂 体侧向运移的遮挡。当断裂倾斜时 ，断裂上盘为断 裂活动时的活动盘 ，诱导裂缝带发育 ，而下盘为断 裂活动时的被动盘 ，诱导裂缝带不发育。如果是反 X7 -3 3 - j b 6 1 9 井 X7 一d 2 一 般 l 1 4 井 吕 ＼ 她 向断裂封闭沿砂体侧 向运移的油气 ，与砂体对接的 是侧向封闭性相对较好的滑动破碎带 ，则有利于油 气聚集成藏；相反 ，如果是顺 向断裂封闭沿砂体侧 向运移的油气 ，与砂体对接的是侧向封闭性相对较 差的诱导裂缝带 ，则不利于油气聚集成藏。 松辽盆地杏北地区西南斜坡扶余油层油主要分 布于反向断裂 的下盘 ，而且反 向断裂的断距越大 ， 油富集程度越高 图 1 。这是 因为反 向断裂下盘 砂体往往与下降的上盘青一段泥岩对接 ，断裂带 中 泥质含 量高 ，易形成 侧 向封 闭，有利于油 聚集成 藏 。反 向断裂断距越大 ，上盘下降与下盘砂体对接 的青一段泥岩厚度越 大，断裂带 中泥质含量越多 ， 断层侧 向封闭性越好 ，则在反 向断裂下盘聚集的油 层数越多 ，油 富集 程度越高 ；而上盘 则油 聚集越 少 ，甚至无油聚集 。 Xf 7 0 -3 井 Xf 7 0 -2 井 Xf 7 0 -i 井X4 一d 4 一c X 3 l 0 井 图1杏北西南斜坡 区扶余油层X 7 - 3 3 - j b 6 1 9 井一X 4 一 d 4 一 c x 3 l 0 井油藏剖面 F i g ． 1 S e c t i o n s o f t h e o i l r e s e r v o i r s f r o m W e l l X 7 3 3 一 j b 6 1 9 t o W e l l X 4 一 d 4 一 c x 3 1 0 f o r Fu yu o i l r es e r voi rs i n So ut hw es t S l o pe o f Xi n g be i re gi o n 3 ． 2断层封闭性控制着油气聚集程度 断层圈闭所能封闭油气数量除了受到断圈幅度 和面积大小制约外 ，更重要的是受到断层封闭性强 弱的影响。断层侧向封闭性越强 ，断层 圈闭所能封 闭住的油气数量越多 ，反之则越少。断层侧 向封闭 性 又受到断层岩排替压力影响 ，排替压力越大 ，侧 向封闭性越强 ，反之则越弱。断层岩排替压力大小 主要受断裂带中泥质含量高低的影响 ，泥质含量越 高 ，断层岩排替压力越大，侧 向封闭性越强；反之 F I FⅡ FⅢ 则越 差 。 渤海湾盆地 B Z 2 8区块主要 目的层新近系明化 镇组下段油层的油气聚集圈闭皆为断层圈闭 ，油气 富集程度明显受到控圈断层侧向封 闭程度 的控制 ， 明化镇 组下 段在 1 0 0 0～ 2 0 0 0 m 范围 内，反 映控 圈断裂侧 向封闭能力的特征评价参数断裂带封 闭性 S G R的纵向分布与该区油水井数的纵向分 布具有较好的对应关系，即 S G R值越大，封闭性 越强 ，油井越多 ；相反 S G R值越低 ，封闭性越差 ， 瑚 姗 渤 ㈣ 珊 瑚 l l l 1 1 1 1 1 1 第 3 2卷第 6期 王春利等断裂对沿砂体侧向运移油气聚集的控制作用 3 5 水井越多 图 2 。 1 0 0 0 1 5 0 0 20 o 0 断裂封闭性 指数／ ％ 4 0 6 0 8 0 i 0 0 N z Ol N z 0 2 N z O 3 N z 04 Nz 0 5 N zl 一1 N zl -2 N zl -3 N zl 4 N zl -5 N zl 6 Nz l 一7 Ⅱ N z 2 i 遗 二 ； N z 2 4 N z 25 N z 26 N z 27 Nz 3 一l N z 32 N z 33 N z 3 4 N z 4一l N z 42 N z 4-3 N z 4-4 N z 4-5 a B Z 2 8 2 油田断裂带封闭性纵向分布 b B Z 2 8 - 2 油田垂向各小层含油气性变化 图2 B Z 2 8 - 2 油田垂向各小层含油气性与断裂封 闭性垂向变化 Fi g ． 2 Oi l be a ri n g p ro pe r ti e s o f e ac h v er ti c al s u bl ay e r a nd v e rt i c al S GR c ha n g es on t h e f aul t s ur fa ce i n B Z2 8 2 O ii fi el d 4结 论 I 断裂对 沿砂体侧 向运 移油气的输导作用 主要表现为 2个方面 ，一是改变运移路径的输导作 用 ，二是 同层或跨层侧向连接 的输导作用 。 2 断裂对沿砂 体侧 向运移 油气聚集作用 的 强弱主要表现在 2个方面 ，一是反 向断裂更有利于 油气聚集 ，二是断裂封闭性越强 ，油气越富集 。 参考文献 [ 1 ]陈伟 ，吴智平 ，侯 峰 ，等 ．油气 沿断 裂走 向运 移研究[ J ] ． 中国石油大学学报 自然科学版 ，2 0 1 0，3 4 6 2 5 - 3 0 ． [ 2 ]付 晓飞 ，许鹏 ，魏长柱 ，等 ．张性断裂带内部结构特征及油气 运移 和保存研究 [ J ]．地学前缘 ，2 0 1 2，1 9 6 2 0 0 2 1 2 ． [ 3 ]高君 ，吕延防 ，田庆 丰 ．断 裂带 内部结 构与油 气运 移及封 闭 [ J ]．大庆石油学 院学报 ，2 0 0 7 ，3 1 2 4 ． 7 ． [ 4]罗群 ，宋 子学 ．油气沿断 裂向下幕 式运移 的机理 [ J ]．新 疆 石 油地质 ，2 0 0 8 ，2 9 2 1 7 0 1 7 1 ． [ 5 ]渠永红 ，付晓飞 ，王洪宇 ．裂陷盆地断层相关圈闭含油气性控 制因 素 分 析 以 海 拉 尔一塔 木 察 格 盆 地 塔 南 凹 陷 为 例 [ J ]．大庆石油地质与开发 ，2 0 1 1 ，3 0 1 3 8 - 4 0 ． [ 6]吴智平 ，陈伟 ，薛雁 ，等 ．断裂带 的结构特征及其对 油气 的输 导和封堵性 [ J ]．地质学报 ，2 0 1 0，8 4 4 5 7 0 5 7 8 ． [ 7]胡素云 ，蔚远江 ，董大忠 ，等 ．准噶尔盆地腹部断裂 活动对 油 气聚集的控制作用 [ J ]．石油学报 ，2 0 0 6，2 7 1 1 ． 7 ． [ 8 ]付广，于丹 ． 苏仁诺尔断裂垂向封闭时空分布及其与油气聚集 的关系[ J ]．石油学报 ，2 0 0 5，2 6 6 4 O 一 4 5 ． [ 9]赵子渊 ，温祥泉 ．松辽盆地西斜坡上 的反 s型断裂对油气的聚 散作用 [ J ]．石油勘探与开发 ，1 9 8 9，1 6 2 1 - 6 ． [ 1 O]张仲培 ，王毅 ，云金表 ，等 ．塔 中地 区断裂不 同演化阶段 对 油气聚集的控制 [ J ]．石油 与天然 气地质 ，2 0 0 9 ，3 0 3 3 1 6 3 2 3 ． [ 1 1 ]罗群 ，庞雄 奇 ．海南福 山凹陷顺 向和反 向断裂控藏 机理及 油 气聚集模式 [ J ]．石 油学报 ，2 0 0 8 ，2 9 3 3 6 3 - 3 6 7 ． [ 1 2 ]赵文智 ，李建忠 ．基底断裂对松辽南部 油气聚集 的控制作 用 [ J ]．石油学报 ，2 0 0 4 ，2 5 4 1 6 [ 1 3]曹瑞成 ， 朱德丰 ， 陈均亮 ， 等 ．海拉尔一塔木察格盆地构造 演化 特征 [ J ] ．大庆石油地质与开发 ， 2 0 0 9， 2 8 5 3 9 4 3 ． [ 1 4 ]付广 ，史集建 ，吕延 防 ．断层侧 向封 闭性定量研究 方法 的改 进 [ J ]．石油学报 ，2 0 1 2 ，3 3 3 4 1 4 4 1 8 ． [ 1 5 ]渠永宏 ，万传彪 ，杜恩泽 ，等 ．海拉 尔一塔 木察格 盆地地层 划分对比及 勘探 意义 [ J ]．大庆石油地质 与开发 ，2 0 1 0 ，2 9 5 5 3 5 9 ． [ 1 6 ]马丽娟 ，郑 和荣，解 习农 ．东营 凹陷 中央隆起带断 裂构造及 油 气 运 移[ J ] ． 石 油 与 天 然 气 地 质，2 0 0 5 ，2 6 2 2 4 6 2 5 1 ． [ 1 7 ]付广 ，王有功 ．三肇 凹陷青 山 口组 源岩生 成油 向下 “ 倒灌 ” 运移层位及其 研 究意 义 [ J ] ．沉积 学 报 ，2 0 0 8 ，2 6 2 3 5 5 3 6 0 ． [ 1 8 ]邓津辉 ，徐长贵 ，周心怀 ，等 ．走滑断层转换 带砂体 发育特 征与油气富集规律 [ J ]．大庆石油地质与开发，2 0 1 0 ，2 9 5 1 8 2 3 ． [ 1 9 ]杨勉 ，付 广 ，付 晓飞 ．低渗透储层构造裂缝发 育方 向定量预 测[ J ]．大庆石油地质与开发 ，2 0 1 0，2 9 3 2 2 2 4 ． 编辑王雪峰 目＼