国外断层封闭性研究进展课件.ppt
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1、科技信息室科技信息室20092009年年1212月月汇报人:马士坤汇报人:马士坤汇汇 报报 提提 纲纲一、断层封闭性研究历程及现状一、断层封闭性研究历程及现状第一阶段:第一阶段:20世纪初世纪初60年代年代人们对断层的认识大致经历了三个阶段:人们对断层的认识大致经历了三个阶段:第二阶段:第二阶段:20世纪世纪6080年代初期年代初期Clapp(1910)首次将首次将“断层断层”这一概念引入到圈闭中。这一概念引入到圈闭中。关注的焦点:断层的类型、几何形态以及断层在圈闭中的作用。关注的焦点:断层的类型、几何形态以及断层在圈闭中的作用。关注的焦点:断层两盘的储层并置关系及泥岩涂抹。关注的焦点:断层两
2、盘的储层并置关系及泥岩涂抹。Perkins(1961)提出,断裂地层中存在挤入的泥岩遮挡(后被提出,断裂地层中存在挤入的泥岩遮挡(后被Weber和和Daukoru(1975)称之为泥岩涂抹)也能形成圈闭。称之为泥岩涂抹)也能形成圈闭。Smith(1966)将毛细管压力理论应用到断裂带的研究中。将毛细管压力理论应用到断裂带的研究中。一、断层封闭性研究历程及现状一、断层封闭性研究历程及现状第三阶段:第三阶段:20世纪世纪80年代后期至今年代后期至今自自Smith(1980)和和Watts(1987)在其研究成果中引入了在其研究成果中引入了“断层封闭断层封闭”和和“封闭断层封闭断层”的概念以后,开启
3、了断层封闭性研究的先河。的概念以后,开启了断层封闭性研究的先河。Jenyon(1990)在其长达)在其长达400页的关于页的关于80年代中期及以前有关石年代中期及以前有关石油圈闭研究成果的汇编中,仅有半页纸和一幅插图涉及断层封闭方油圈闭研究成果的汇编中,仅有半页纸和一幅插图涉及断层封闭方面的内容(参考文献为面的内容(参考文献为Smith和和Watts的著作)。的著作)。 在在1995年度石油公司的技术需求报告中,国家石油理事会将断层年度石油公司的技术需求报告中,国家石油理事会将断层封闭分析设定为勘探开发研究的热点。封闭分析设定为勘探开发研究的热点。关注的焦点:断层封闭性(断层岩的组构、岩石物理
4、特征等)关注的焦点:断层封闭性(断层岩的组构、岩石物理特征等)最新动态:断层相汇汇 报报 提提 纲纲二、断裂带内部结构及形成机制二、断裂带内部结构及形成机制美国内华达州美国内华达州Aztec砂岩砂岩剪切节理类剪切节理类断层野外剖面图断层野外剖面图(Eric, 2005)断层核部断层核部 Fault Core碎裂岩碎裂岩 断层岩断层岩 碎裂岩碎裂岩 断层岩断层岩诱导裂缝带诱导裂缝带Damage Zone原岩原岩Host Rock碎裂岩碎裂岩Fragmented Rock断层岩断层岩Fault Rock1.1.断裂带内部结构断裂带内部结构二、断裂带内部结构及形成机制二、断裂带内部结构及形成机制意大
5、利意大利AdriaticApulian前陆盆地前陆盆地Mattinata断裂带模式图断裂带模式图 Andrea Billi(2005)1.1.断裂带内部结构断裂带内部结构断裂带断裂带 Fault Zone断层核部断层核部 诱导裂缝带诱导裂缝带 断层泥断层泥 断层角砾岩断层角砾岩 诱导裂缝带诱导裂缝带damage zone gouge breccia zone damage zone 诱诱导导裂裂缝缝带带断层面断层面断层泥断层泥断层角砾岩断层角砾岩断层泥中的断层断层泥中的断层角砾岩透镜体角砾岩透镜体二、断裂带内部结构及形成机制二、断裂带内部结构及形成机制Moab Fault, 191 Canyo
6、nFoxford 等,等,19982.2.断层核部厚度与断层位移的关系断层核部厚度与断层位移的关系位移(位移(m)断层岩厚度(断层岩厚度(m)二、断裂带内部结构及形成机制二、断裂带内部结构及形成机制Childs 等,等,2009厚度厚度/位移(位移(m)位移(位移(m)2.2.断层核部厚度与断层位移的关系断层核部厚度与断层位移的关系资料来源:资料来源:J. WalshJ. Walsh,20092009年年1111月月二、断裂带内部结构及形成机制二、断裂带内部结构及形成机制断层形成机制断层形成机制(Davatzes,2005)Splay fractures3.3.断层形成机制断层形成机制(a)(
7、a)砂岩脆性断裂砂岩脆性断裂形变带形变带主控机制;主控机制;(b)(b)砂岩脆性断裂砂岩脆性断裂节理节理主控机制;主控机制;(c)(c)带有带有泥岩涂抹泥岩涂抹的的断裂结构演化。断裂结构演化。二、断裂带内部结构及形成机制二、断裂带内部结构及形成机制u形变带主控机制形变带主控机制主要产生形变带、形变主要产生形变带、形变区和滑动面。区和滑动面。形变带在远离断裂带的形变带在远离断裂带的位置表现为孤立面状,位置表现为孤立面状,朝着断层的方向形变带朝着断层的方向形变带数量增加,在主要滑动数量增加,在主要滑动面周围的表现为网状模面周围的表现为网状模式(纵横交错)式(纵横交错)3.3.断层形成机制断层形成机
8、制二、断裂带内部结构及形成机制二、断裂带内部结构及形成机制3.3.断层形成机制断层形成机制u节理主控机制节理主控机制已有不连续构造(如已有不连续构造(如节理)的岩层发生局节理)的岩层发生局部剪切作用,导致了部剪切作用,导致了在剪切不连续的端部在剪切不连续的端部产生应力扰动。因早产生应力扰动。因早期节理的循环剪切作期节理的循环剪切作用和新节理(如张裂用和新节理(如张裂隙)的形成而不断发隙)的形成而不断发生。生。二、断裂带内部结构及形成机制二、断裂带内部结构及形成机制犹他州莫阿比露头区小断层泥岩涂抹犹他州莫阿比露头区小断层泥岩涂抹(Davatzes,2005)尽管砂岩层内表现为形变带或节理控制的脆
9、性断裂,但泥尽管砂岩层内表现为形变带或节理控制的脆性断裂,但泥岩层自断层下盘至上盘仍然保持连续,只是厚度明显变薄。岩层自断层下盘至上盘仍然保持连续,只是厚度明显变薄。因此,自上部砂岩层至下部砂岩层的断层面是不连续的,因此,自上部砂岩层至下部砂岩层的断层面是不连续的,形成了垂向上的形成了垂向上的转换带(转换带(relay zone)。3.3.断层形成机制断层形成机制在层状砂泥岩地层中,当断层错动时,断裂在层状砂泥岩地层中,当断层错动时,断裂带内容易产生泥岩涂抹,即泥岩岩层被削截、带内容易产生泥岩涂抹,即泥岩岩层被削截、挤压进入断裂带,导致沿原泥岩层上下盘断挤压进入断裂带,导致沿原泥岩层上下盘断壁
10、间发生脆性断裂的削截砂岩层上形成了层壁间发生脆性断裂的削截砂岩层上形成了层状的较薄泥质层。状的较薄泥质层。u砂泥岩互层中的泥岩涂抹砂泥岩互层中的泥岩涂抹二、断裂带内部结构及形成机制二、断裂带内部结构及形成机制犹他州部分莫阿比断层系砂泥岩层中不同断裂机制作用下的不同断裂带构造类型犹他州部分莫阿比断层系砂泥岩层中不同断裂机制作用下的不同断裂带构造类型3.3.断层形成机制断层形成机制二、断裂带内部结构及形成机制二、断裂带内部结构及形成机制在砂岩层中,形变条带类断在砂岩层中,形变条带类断层很常见。层很常见。节理主控机制产生的构造叠节理主控机制产生的构造叠加在形变带之上,形成了复杂加在形变带之上,形成了
11、复杂的断层几何形状。的断层几何形状。在上盘褶皱砂层中也可见到在上盘褶皱砂层中也可见到形变带,并且有节理叠加在形形变带,并且有节理叠加在形变带之上。变带之上。3.3.断层形成机制断层形成机制汇汇 报报 提提 纲纲三、断裂带孔渗特征三、断裂带孔渗特征碎碎裂裂岩岩原原岩岩经过经过高度高度应变应变的碎的碎裂岩裂岩断断层层岩岩美国内华达州不同变形程度的美国内华达州不同变形程度的Aztec砂岩组分镜下观察砂岩组分镜下观察离断层越近,孔隙度和渗透率越高,而在断层岩处两者骤然离断层越近,孔隙度和渗透率越高,而在断层岩处两者骤然变小,而且断层岩的渗透率在垂直于断面的方向上最低。变小,而且断层岩的渗透率在垂直于断
12、面的方向上最低。碎屑岩储层内单相渗透率分布概念模型碎屑岩储层内单相渗透率分布概念模型三、断裂带孔渗特征三、断裂带孔渗特征美国内华达州 Aztec砂岩样品的孔隙度、空气渗透率缩略图(Eric等,等,2005) (1)相对于原岩)相对于原岩平均孔隙度,断层平均孔隙度,断层岩的孔隙度降低,岩的孔隙度降低,但变化不大;而碎但变化不大;而碎裂岩孔隙度增大。裂岩孔隙度增大。 (2)断层岩渗透)断层岩渗透率比原岩渗透率中率比原岩渗透率中值低大约值低大约1到到3个数个数量级。量级。 (3)从原岩到碎)从原岩到碎裂岩再到断层岩粒裂岩再到断层岩粒径中值依次降低。径中值依次降低。从原岩到碎裂岩分从原岩到碎裂岩分选性
13、变差,但从碎选性变差,但从碎裂岩到断层岩分选裂岩到断层岩分选性变好。性变好。三、断裂带孔渗特征三、断裂带孔渗特征马来西亚沙捞越米里机场路露头区马来西亚沙捞越米里机场路露头区5条断层测得的形变带出现频率条断层测得的形变带出现频率 (Rasoul Sorkhabi,2005)距断层滑动面距断层滑动面越近,形变带越近,形变带数目越多。数目越多。远离滑动面的远离滑动面的原岩中的形变原岩中的形变带具有孤立的带具有孤立的特点,但在断特点,但在断裂带中形变带裂带中形变带相互交错形成相互交错形成网状格局网状格局三、断裂带孔渗特征三、断裂带孔渗特征马来西亚沙捞越米里机场路露头区马来西亚沙捞越米里机场路露头区6断
14、层测得的断层测得的渗透率分布图和形变带频率分布图渗透率分布图和形变带频率分布图(Rasoul Sorkhabi,2005)随着断裂带内形随着断裂带内形变带数量变带数量(DBs)的的增加,断裂带渗增加,断裂带渗透率降低透率降低三、断裂带孔渗特征三、断裂带孔渗特征汇汇 报报 提提 纲纲四、断层封闭性研究方法四、断层封闭性研究方法反映断层封闭性分析流程的鱼骨图反映断层封闭性分析流程的鱼骨图 断层封闭性分析方法:断层封闭性分析方法:MitraMitra,19881988AllardAllard,19971997KnipeKnipe等,等,19971997目前已经提出目前已经提出了多种综合的了多种综合的
15、系统分析方法系统分析方法Skerlec,1999Grauls等,等,2002Jones和和Hillis 2003四、断层封闭性研究方法四、断层封闭性研究方法 Allan(1989)提出了一项研究断层并置的有提出了一项研究断层并置的有效方法,该方法在一个断层面(延断层面走效方法,该方法在一个断层面(延断层面走向)建立断层下盘和上盘沉积层的并置关系,向)建立断层下盘和上盘沉积层的并置关系,所得的结果图为断层面剖面,简称所得的结果图为断层面剖面,简称Allan图。图。 1.1.断层并置分析法断层并置分析法AllanAllan图图四、断层封闭性研究方法四、断层封闭性研究方法马来西亚沙捞越海马来西亚沙捞
16、越海Temana 油田油田O断层中断层中Allan模式岩性并置图模式岩性并置图1.1.断层并置分析法断层并置分析法AllanAllan图图四、断层封闭性研究方法四、断层封闭性研究方法马来西亚沙捞越海马来西亚沙捞越海Temana 油田断层油田断层O中中Allan模式模式CCR剖面图剖面图1.1.断层并置分析法断层并置分析法AllanAllan图图四、断层封闭性研究方法四、断层封闭性研究方法犹他州莫阿比断层犹他州莫阿比断层断面平面图断面平面图 1.1.断层并置分析法断层并置分析法四、断层封闭性研究方法四、断层封闭性研究方法Knipe(1992)在北海在北海ULA油气油气田的综合分析工作中对田的综合
17、分析工作中对Allan图作了改进,使之能解决北图作了改进,使之能解决北海油气田许多实际问题,尤海油气田许多实际问题,尤其是油气藏的不连续性。其是油气藏的不连续性。并置图,是将一个断面的切并置图,是将一个断面的切片绘制成三角形,其中横轴片绘制成三角形,其中横轴代表断层断距(从代表断层断距(从0至研究区至研究区域内的最大断层断距),图域内的最大断层断距),图中左侧的纵轴代表断层上升中左侧的纵轴代表断层上升盘(断层下盘)的地层厚度盘(断层下盘)的地层厚度(深度剖面),下降盘(断(深度剖面),下降盘(断层上盘)的地层剖面按照不层上盘)的地层剖面按照不同的断距覆盖在三角形之上。同的断距覆盖在三角形之上。
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