王 賽, 王平平,李 超,丁 強(qiáng),汪 洋

(1.西北大學(xué)國(guó)家大陸動(dòng)力學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/西北大學(xué)地質(zhì)學(xué)系,陜西西安 710069；2.中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田分公司第六采油廠 ；3.中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田分公司勘探開(kāi)發(fā)研究院)

擺宴井油區(qū)斷層封閉性評(píng)價(jià)

王 賽1, 王平平2,李 超3,丁 強(qiáng)3,汪 洋2

(1.西北大學(xué)國(guó)家大陸動(dòng)力學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/西北大學(xué)地質(zhì)學(xué)系,陜西西安 710069；2.中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田分公司第六采油廠 ；3.中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田分公司勘探開(kāi)發(fā)研究院)

以鄂爾多斯盆地?cái)[宴井油田斷層為例，采取地層靜封閉壓力法和斷層總泥含量法對(duì)各主要斷層的垂向及側(cè)向封閉性進(jìn)行評(píng)價(jià)，結(jié)果表明，擺宴井油田延長(zhǎng)組各斷層呈非均質(zhì)封閉，同一時(shí)期，斷層的封閉性受斷層走向影響最為明顯，近南北向斷層封閉性優(yōu)于近東西向斷層；不同時(shí)期，斷層在長(zhǎng)71小層側(cè)向封閉性整體相對(duì)較差，斷層在長(zhǎng)72小層封閉性良好，斷層在長(zhǎng)7下段即長(zhǎng)73小層封閉性呈非均質(zhì)特征。擺宴井油田延長(zhǎng)組地層B10斷塊斷層封閉性較好，對(duì)油氣成藏有重要的控制作用；B9斷塊斷層封閉性較差，不利于控制油氣成藏。

鄂爾多斯盆地；擺宴井油田；斷層封閉性；靜封閉壓力；總泥質(zhì)含量

1 區(qū)域地質(zhì)背景

擺宴井地區(qū)位于寧夏鹽池縣，地質(zhì)上位于鄂爾多斯盆地天環(huán)坳陷西緣逆沖帶的過(guò)渡區(qū)域、馬家灘構(gòu)造帶的南延部分。擺宴井油田是一個(gè)大型逆斷層之下的潛伏構(gòu)造，由次一級(jí)斷層復(fù)雜化的三個(gè)背斜組成，由北向南依次為B10、B9、B1背斜式斷塊。這三個(gè)背斜式斷塊又分別被近于南北向的逆斷層、東西向的平移斷層及斷塊內(nèi)的多條斷層所分割，從而構(gòu)成擺宴井油田的基本構(gòu)造單元(圖1)。擺宴井油田形成以逆斷層為主的斷裂帶-儲(chǔ)層輸導(dǎo)體系，其中，斷層的封閉作用起到了決定性作用[2-3]。

圖1 擺宴井油田區(qū)域構(gòu)造

2 斷層封閉性評(píng)價(jià)方法

1966年，Simith A D.闡述了斷層封閉與不封閉的概念，建立起了斷層封閉性判別理論，其基本含義是：滲透性與非滲透性地層對(duì)置時(shí)斷層封閉，否則斷層開(kāi)啟[3]。目前隨著斷層封閉性研究的不斷深入，斷層封閉性的研究方法概括起來(lái)主要有定性和定量?jī)深惙椒ǎ诓煌牡貐^(qū)應(yīng)用時(shí)，需要根據(jù)其斷層的性質(zhì)、封閉機(jī)理及主控因素，采用合適的辦法進(jìn)行評(píng)價(jià)[4]。

擺宴地區(qū)的斷層南北向以逆斷層為主，在延伸過(guò)程中為正斷層截?cái)?，其封閉性主要受斷層性質(zhì)和斷層活動(dòng)強(qiáng)度的控制，同時(shí)在宏觀方面也受到區(qū)域地質(zhì)應(yīng)力的影響[5～6]。因而，對(duì)擺宴井地區(qū)斷層封閉性的研究應(yīng)建立在對(duì)區(qū)域地質(zhì)應(yīng)力性質(zhì)了解的基礎(chǔ)上，對(duì)斷層垂向和水平方向的封閉性進(jìn)行評(píng)價(jià)判斷。

2.1 用地層靜封閉壓力評(píng)價(jià)斷層垂向封閉性

根據(jù)擺宴井地區(qū)斷層產(chǎn)狀和力學(xué)性質(zhì)的特征，采用斷層面“靜封閉壓力法”對(duì)斷層垂向封閉性進(jìn)行評(píng)價(jià)。斷層的垂向封閉性是斷層面所受靜封閉壓力控制的的函數(shù)，若斷層面所受靜封閉壓力增大，則斷層的封閉性增強(qiáng)，對(duì)油氣起到遮擋作用，越有利于油氣的聚集保存；相反，則斷層面的封閉性減弱，斷層有利于油氣的運(yùn)移，輸導(dǎo)性強(qiáng)[7-8]。

斷層面靜封閉壓力公式為[9]：

式中：P為作用于斷面上的靜封閉壓力，MPa；μ為巖石泊松比；H為埋藏深度，km；ρs、ρw分別為上覆地層巖石和地層水的密度，kg/m3;σ為構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)的主應(yīng)力，MPa；β為構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)的最大主應(yīng)力與斷層走向的夾角;θ為斷層傾角。

經(jīng)計(jì)算得出擺宴井油田各斷層靜封閉壓力值，如表1所示。

表1 擺宴井油田各斷層靜封閉壓力值與各井所受構(gòu)造應(yīng)力的水平分力

由于地層受構(gòu)造主應(yīng)力的影響，所以斷裂帶的開(kāi)啟與否取決于靜封閉壓力與構(gòu)造主應(yīng)力水平分力的差值，若二者的差為正值，則斷層處于封閉狀態(tài)；反之，則基本處于開(kāi)啟狀態(tài)[4]。利用斷層靜封閉壓力和主構(gòu)造應(yīng)力水平分力的差值，對(duì)擺宴井油田各小層不同走向斷層的垂向封閉性進(jìn)行宏觀分析，初步結(jié)果如表2所示。

從計(jì)算結(jié)果可以看出，在各分水口設(shè)置可調(diào)式減壓閥后，當(dāng)發(fā)生關(guān)閥水錘時(shí)，控制了各分水口處的壓力，并降低了主管道的水錘壓力，使壓力均控制在主干管、支管的承壓等級(jí)內(nèi)。從圖9、圖10可以看出，4#、5#分水口處的壓力均明顯降低，且壓力較為穩(wěn)定。對(duì)比設(shè)計(jì)流量和最小流量工況分析，發(fā)現(xiàn)小流量工況關(guān)閥時(shí)產(chǎn)生的水錘壓力比設(shè)計(jì)流量工況關(guān)閥時(shí)產(chǎn)生的水錘壓力要大，這一點(diǎn)與實(shí)際情況也是相符的。

分析結(jié)果表明，斷層的封閉性在時(shí)間上具有分期性，空間上具有分段性。具體表現(xiàn)如下：

(1)同一時(shí)期，斷層的封閉性受斷層走向影響明顯?？梢园l(fā)現(xiàn)，不同走向斷層的封閉性明顯不一致，其中近南北向的斷層封閉性優(yōu)于近東西向的斷層。B9，B10西斷層在B9斷塊和B10斷塊兩部分受斷層走向控制較明顯，兩部分靜封閉壓力有明顯差距，對(duì)斷裂帶的控制作用也有明顯的差距；

表2 擺宴井油田斷層垂向封閉結(jié)果

(2)不同時(shí)期，同一走向斷層的封閉性變化較大，斷層封閉性與斷層性質(zhì)密切相關(guān)。在東-西向區(qū)域應(yīng)力場(chǎng)作用下，擺宴井油田東西向表現(xiàn)為張扭性斷層，其斷層的輸導(dǎo)性好，但也有某些斷層或某些段由于斷層活動(dòng)強(qiáng)弱不同造成的泥巖對(duì)接關(guān)系差而發(fā)生封閉作用；近南東向及南南東向斷層表現(xiàn)為壓扭性斷層，斷層的封閉性好。

2.2 用斷裂帶總泥質(zhì)含量評(píng)價(jià)斷層側(cè)向封閉性

擺宴井地區(qū)勘探開(kāi)發(fā)程度較低，難以使用常用的泥巖涂抹因子(shale smear factor，簡(jiǎn)稱SSF)判別法和斷層泥比率(shale gouge ratio，簡(jiǎn)稱SGR)判別法[11-14]。針對(duì)此難點(diǎn)，筆者提出一種較為簡(jiǎn)便的判別方法，即使用斷層所含總泥質(zhì)含量(即小層中泥巖與砂巖中的泥質(zhì)含量的總和)來(lái)判定封閉情況，其封閉能力為兩側(cè)端盤(pán)泥質(zhì)含量的乘積，其原理是：總泥質(zhì)含量越大，反映泥質(zhì)在空間上的連續(xù)性越好，從而斷層封堵性越好，輸導(dǎo)能力越差；反之，總泥質(zhì)含量越少，斷層封堵性越差，疏導(dǎo)能力越好。由于斷層的封閉性在空間上具有分段性，時(shí)間上具有分期性，因此，對(duì)斷層橫向和縱向的不同部位分別計(jì)算了總泥質(zhì)含量(圖2)。可以看出，長(zhǎng)71層泥質(zhì)含量相對(duì)較少，其側(cè)向封堵能力相對(duì)較弱；長(zhǎng)72、長(zhǎng)73小層總泥質(zhì)含量相對(duì)較多，側(cè)向封堵能力相對(duì)較強(qiáng)。

圖2 長(zhǎng)71層、長(zhǎng)72層、長(zhǎng)73層斷層總泥質(zhì)含量分布情況

從時(shí)間上，同一條斷層自下而上，總泥質(zhì)含量減少，反映了垂向封閉性能逐漸變差，在擺宴井油田這種復(fù)雜構(gòu)造環(huán)境下，其潛在的封閉能力減小，對(duì)油田開(kāi)發(fā)起到了消極的作用。

從空間上，對(duì)單一斷塊封閉性進(jìn)行分析(表3)。長(zhǎng)71小層B10斷塊側(cè)向封堵能力相對(duì)最好(為49%～81%)；B9斷塊中部封堵能力最弱，基本為良好的運(yùn)移通道，其封堵能力為16%～64%。長(zhǎng)72小層中B10斷塊處于分流河道間灣，基本為泥質(zhì)或粉砂級(jí)組分沉積，側(cè)向封堵能力最強(qiáng)，為81%～100%；B9斷塊部分處于河道間灣沉積微相，其封堵能力較強(qiáng)，為36%～100%不等。長(zhǎng)73小層B10斷塊側(cè)向封堵能力相對(duì)最好，封堵能力為72%～100%，B9斷塊封閉性差，為良好的運(yùn)移通道和儲(chǔ)集體，封堵能力為36%～49%。

表3 擺宴井油田斷塊側(cè)向封閉能力評(píng)價(jià) %

斷層在長(zhǎng)71小層側(cè)向封閉性整體相對(duì)較差，利于油氣沿物源方向自北西向南東方向運(yùn)移；斷層在長(zhǎng)72小層封閉性良好，對(duì)油氣的聚集成藏起到了良好的控制作用；斷層在長(zhǎng)7下段即長(zhǎng)73小層封閉性呈非均質(zhì)特征，B10斷塊封閉性良好，對(duì)油氣的聚集成藏起到了良好的控制作用；B9斷塊封閉性差，油氣沿物源向南東方向運(yùn)移，對(duì)油氣成藏不利。

3 斷層封閉性評(píng)價(jià)的成果

綜合以上兩種方法，可以基本證明，在主成藏期(延長(zhǎng)組沉積期)，擺宴井油田大部分?jǐn)鄬臃忾]性較好，對(duì)油氣成藏有重要的控制作用；B9斷塊斷層封閉性較差，不利于控制油氣成藏；B10斷塊封閉性較好，有利于控制油氣成藏；B1斷塊由于全部為推測(cè)斷層，且實(shí)際生產(chǎn)情況差，所以不做評(píng)價(jià)。

B10斷塊中，B19南斷層封閉性較差，可能代表了開(kāi)放環(huán)境，不利于油氣保存；B10西斷層封閉性好，有利于油氣成藏；B10東斷層，B12-3西斷層封閉性一般，可能代表了概率性封閉環(huán)境。B9斷塊中B9西斷層、B39-16北斷層、B9南斷層、B41-14南斷層封閉性較差，可能代表了開(kāi)放環(huán)境，不利于油氣保存；B13西斷層封閉性好，有利于油氣成藏；B9東斷層封閉性一般，可能代表了概率性封閉環(huán)境。

4 結(jié)論與認(rèn)識(shí)

(1)擺宴井油田各斷層的封閉性在時(shí)間上具有分期性，在空間上具有分段性。同一時(shí)期的不同斷層、同一斷層在不同的時(shí)期，其封閉性都是有所不同的，而且斷層封閉性受眾多因素影響和控制。

(2)運(yùn)用斷層靜封閉壓力和泥質(zhì)含量法評(píng)價(jià)擺宴井油田斷層的封閉性，收到了很好的效果；B10斷塊的斷層封閉性較好，封堵油氣的可能性較大；而B(niǎo)9斷塊的斷層封閉性較差，這與本區(qū)實(shí)際的生產(chǎn)情況資料吻合得很好。

(3)斷層封閉評(píng)價(jià)始終是以油氣運(yùn)移成藏為核心的，所以單純考慮斷層的封閉性是沒(méi)有意義的，必須將其與生烴強(qiáng)度和生油期次結(jié)合起來(lái)動(dòng)態(tài)地考慮。

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編輯：李金華

1673-8217(2015)02-0042-04

2014-09-09

王賽，1988年生，2012年畢業(yè)于西安石油大學(xué)地球科學(xué)與工程學(xué)院資源勘查工程專業(yè)，在讀碩士研究生，主要從事石油地質(zhì)及油氣田開(kāi)發(fā)地質(zhì)研究。

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