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1、在在在在2007200720072007中国科协学术建设发布会上，中国科协副主中国科协学术建设发布会上，中国科协副主中国科协学术建设发布会上，中国科协副主中国科协学术建设发布会上，中国科协副主席、中国科学院常务副院长白春礼表示席、中国科学院常务副院长白春礼表示席、中国科学院常务副院长白春礼表示席、中国科学院常务副院长白春礼表示, , , , 目前地质目前地质目前地质目前地质学的研究工作存在着学的研究工作存在着学的研究工作存在着学的研究工作存在着“ “三多三少三多三少三多三少三多三少” ”现象，即：现象，即：现象，即：现象，即： 1 1）证明西方学者提出的假说和理论的研究多，）证明西方学者提出的
2、假说和理论的研究多，提出中国自己的假说和理论少；提出中国自己的假说和理论少； 2 2）单一学科封闭式研究多，真正意义上的多学）单一学科封闭式研究多，真正意义上的多学科交叉与综合集成研究少；科交叉与综合集成研究少； 3 3）模仿性研究多，独创性的成果少。）模仿性研究多，独创性的成果少。 China University of Geosciences1学习培训断裂构造与油气成藏关系Faulting, Fracturing and Hydrocarbon accumulation China University of Geosciences石油构造分析石油构造分析第六讲第六讲2学习培训断 裂 构
3、造 当作用于岩石上的力超过其强度界限时，岩石就会发当作用于岩石上的力超过其强度界限时，岩石就会发生断裂。根据断裂面两侧岩石位移的程度，可将断裂分为生断裂。根据断裂面两侧岩石位移的程度，可将断裂分为两种基本类型：其一，断裂面两侧的岩石位移不明显，称两种基本类型：其一，断裂面两侧的岩石位移不明显，称之为之为节理节理；其二，断裂面两侧的岩石位移明显，称之为；其二，断裂面两侧的岩石位移明显，称之为断断层层。 China University of Geosciences3学习培训 一、节理及节理分类一、节理及节理分类 倾向节理顺层节理斜向节理1、根据节理产状与岩层产状的关系分为： 走向节理、倾向节理、
4、斜节理、顺层节理走向节理China University of Geosciences4学习培训2、根据节理与褶皱轴方位的关系分为： a.纵节理；c.横节理；b.斜节理China University of Geosciences5学习培训3、根据力学性质、根据力学性质剪节理剪节理6学习培训张节理张节理3、根据力学性质、根据力学性质China University of Geosciences7学习培训断层（Fault）是地壳岩石体（地质体）中顺破裂面发生明显位移的一种破裂构造；是地壳表层岩石的一种脆性破裂；断层构造8学习培训China University of Geosciences9学习
5、培训China University of Geosciences10学习培训上盘（下降盘）上盘（下降盘）下盘（上升盘）下盘（上升盘）China University of Geosciences11学习培训断层分类 正断层：上盘下降，下盘上升的断层。正断层：上盘下降，下盘上升的断层。 特特 征：断面产状陡，倾角一般在征：断面产状陡，倾角一般在4545度以上，大型正断层度以上，大型正断层往往上陡下缓呈铲状。往往上陡下缓呈铲状。China University of Geosciences12学习培训 逆断层逆断层(Reverse fault)(Reverse fault)：上盘上升，下盘下降的
6、断层。：上盘上升，下盘下降的断层。 高角度逆断层：断面倾角在高角度逆断层：断面倾角在4545度以上。度以上。 低角度逆断层：断面倾角小于低角度逆断层：断面倾角小于4545度。度。 逆冲断层：位移量很大的低角度逆断层，倾角在逆冲断层：位移量很大的低角度逆断层，倾角在3030度左右。度左右。 推覆构造，推覆体，飞来峰，构造窗推覆构造，推覆体，飞来峰，构造窗China University of Geosciences13学习培训14学习培训 平移断层平移断层(Strike-slip faults)(Strike-slip faults)：断层两盘顺断面走向相对运动：断层两盘顺断面走向相对运动的断层
7、。的断层。 特征：断面近于直立。特征：断面近于直立。 左行左行(left-lateral)(left-lateral)平移断层；右行平移断层；右行(right-lateral)(right-lateral)平移断层平移断层 走滑断层：规模巨大的平移断层。走滑断层：规模巨大的平移断层。China University of Geosciences15学习培训斜向滑动断层斜向滑动断层(Oblique-slip fault) (Oblique-slip fault) ，命名采用组合命名法。，命名采用组合命名法。China University of Geosciences16学习培训 断层的两盘以断
8、层面上某一点为轴作旋转运动称之为枢纽断层。断层的两盘以断层面上某一点为轴作旋转运动称之为枢纽断层。枢纽断层分两种类型，旋转轴位于断层的一端，其特点为断层各枢纽断层分两种类型，旋转轴位于断层的一端，其特点为断层各处的断距不等，近轴处短，远处大；旋转轴位于断层的中间，其处的断距不等，近轴处短，远处大；旋转轴位于断层的中间，其特点为断层的一侧如为正断层，另一侧则为逆断层。特点为断层的一侧如为正断层，另一侧则为逆断层。China University of Geosciences17学习培训12345671、正断层2、逆断层3、平移断层4、正平移断层5、逆平移断层6、7、枢纽断层断层分类China U
9、niversity of Geosciences18学习培训阶梯状断层地堑地垒断层组合China University of Geosciences19学习培训断层组合叠瓦状断层对冲式断层背冲式断层China University of Geosciences20学习培训平行于最大压应力方向产生节理形成雁行排列节理带最终形成共轭断层节理带渐进演化成连续的角砾岩带China University of Geosciences21学习培训断层带立体示意图China University of Geosciences22学习培训China University of Geosciences断裂与油气
10、成藏关系断裂与油气成藏关系断裂与油气成藏关系断裂与油气成藏关系封闭封闭（Seal）？输导输导（Transport）？23学习培训 1 1、在勘探方面，断层开启性、在勘探方面，断层开启性沉积盆地穿层、汇聚式流动，沉积盆地穿层、汇聚式流动， 即油气垂向输导系统；封闭性即油气垂向输导系统；封闭性侧向遮挡形成圈闭。侧向遮挡形成圈闭。 2 2、在开发方面，因断层分隔作用而造成油气藏的非均质性、在开发方面，因断层分隔作用而造成油气藏的非均质性 和截然不同油气水界面。和截然不同油气水界面。 3 3、断层作用对原生油气的破坏作用。、断层作用对原生油气的破坏作用。 4 4、通过断层的流体流动而造成储层的溶蚀、通
11、过断层的流体流动而造成储层的溶蚀/ /胶结作用。胶结作用。归纳起来，可分为五个方面：归纳起来，可分为五个方面： （1 1）断层对油气聚集的）断层对油气聚集的“集中效应集中效应”； （2 2）断层对油气藏的）断层对油气藏的“分散效应分散效应”； （3 3）断层对油气藏的）断层对油气藏的“连通效应连通效应”； （4 4）断层对油气藏的）断层对油气藏的“分隔效应分隔效应”； （5 5）断层对油气储、盖层的）断层对油气储、盖层的“改造作用改造作用”。断裂作用与油气成藏关系研究意义断裂作用与油气成藏关系研究意义Faulting, Fault Sealing and Fluid Flow in Hydro
12、carbon ReservoirsChina University of Geosciences24学习培训断裂与油气成藏关系的研究开始于上世纪断裂与油气成藏关系的研究开始于上世纪断裂与油气成藏关系的研究开始于上世纪断裂与油气成藏关系的研究开始于上世纪60606060年代年代年代年代 Smith, D. A., 1966, Theoretical consideration of sealing and nonsealing faults: AAPG Bulletin, v. 50, p. 363374.Smith, D. A., 1980, Sealing and non-sealing f
13、aults in Louisiana Gulf Coast salt basin: AAPG Bulletin, v. 64, p. 145 172.China University of Geosciences25学习培训Allan, U. S., 1989, Model for hydrocarbon migration and entrapment within faulted structures: AAPG Bulletin, v. 73, p. 803811.Anderson,R.N., 1994, Gulf of Mexico growth fault drilled, seen
14、 as Anderson,R.N., 1994, Gulf of Mexico growth fault drilled, seen as oil, gas migration pathway, Oil & gas Journal, June 6, 97-104oil, gas migration pathway, Oil & gas Journal, June 6, 97-104Knipe,R.J., 1997Knipe,R.J., 1997, Juxtaposition and seal diagrams to help analyze , Juxtaposition and seal d
15、iagrams to help analyze fault seals in hydrocarbon reservoirs, AAPG, v.81, n.2, p187-195fault seals in hydrocarbon reservoirs, AAPG, v.81, n.2, p187-195Yielding,G., 1997Yielding,G., 1997, Quantitative fault seal prediction, AAPG, v.81, , Quantitative fault seal prediction, AAPG, v.81, n.6, p897-917n
16、.6, p897-917Alexander,L.L., 1998, Fluid flow in a faulted reservoir system: Alexander,L.L., 1998, Fluid flow in a faulted reservoir system: fault trap analysis for the Block 330 field in Eugene island, south fault trap analysis for the Block 330 field in Eugene island, south addition, Offshore Louis
17、iana, AAPG, v.82, n.3, p387-411addition, Offshore Louisiana, AAPG, v.82, n.3, p387-411China University of Geosciences26学习培训 Losh,S., 1998, Oil migration in a major growth fault: structural Losh,S., 1998, Oil migration in a major growth fault: structural analysis of the pathfinder core, south Eugene
18、island Block 330, Offshore analysis of the pathfinder core, south Eugene island Block 330, Offshore Louisiana, AAPG, v.82, n.9, p1694-1710Louisiana, AAPG, v.82, n.9, p1694-1710 Losh,S., 1999, Vertical and lateral fluid flow related to a large growth Losh,S., 1999, Vertical and lateral fluid flow rel
19、ated to a large growth fault, South Eugene Island Block 330 field, Offshore Louisiana, AAPG, fault, South Eugene Island Block 330 field, Offshore Louisiana, AAPG, v.83, n.2, p244-276v.83, n.2, p244-276 G. Jones G. Jones、Q.J. FisherQ.J. Fisher和和R.J. Knipe (1998) R.J. Knipe (1998) 著著Faulting , Fault F
20、aulting , Fault sealing and Fluid Flow in Hydrocarbon Reservoirssealing and Fluid Flow in Hydrocarbon Reservoirs 吕延防等编著吕延防等编著断层封闭性研究断层封闭性研究（20022002），石油工业出版社），石油工业出版社 AAPG Theme Issue AAPG Theme Issue Fault SealingFault Sealing( (2003,87-3). 2003,87-3). AAPG MemoirAAPG Memoir（20052005，8585）Faults, f
21、luid flow, and petroleum trapsFaults, fluid flow, and petroleum traps China University of Geosciences27学习培训九十年代以前，主要九十年代以前，主要是断层圈闭样式及断是断层圈闭样式及断层带毛细管力相对遮层带毛细管力相对遮挡能力的评价（挡能力的评价（Smith, 1966, 1980; Schowalter, 1979; Watts, 1987; Allan, 1989; Bouvier等，等，1989）。）。China University of Geosciences28学习培训 九十年代以
22、后，断层与油气成藏研究才真正进入到实质性九十年代以后，断层与油气成藏研究才真正进入到实质性阶段：阶段： 1 1、断层损伤带、断裂岩物理特性及其封闭性分析；、断层损伤带、断裂岩物理特性及其封闭性分析； 2 2、断裂带古流体温压条件和流体化学特性；、断裂带古流体温压条件和流体化学特性； 3 3、断裂带与汇聚式流体流动；、断裂带与汇聚式流体流动； 4 4、断层封闭性定量分析。、断层封闭性定量分析。 China University of Geosciences29学习培训克拉克拉克拉克拉2 2 2 2构造构造构造构造克克拉拉2构构造造总总发发育育6条条逆逆断断裂裂，断断裂裂的的拟拟和和相相态态为为“
23、人人”字字型型和和“入入”字字型型。除除F5和和F6断断裂裂外外，其其他他4条条断断裂裂均均断断穿穿储储层层与与原原岩岩层层，并并向向上上终终止止于于下下第第三三系系膏膏泥泥岩岩层层中中，只只有有F1断断裂裂断断穿穿老老第三系膏泥岩之中。第三系膏泥岩之中。F1断裂上部及断裂上部及F6断裂属于盖层内滑脱断裂。断裂属于盖层内滑脱断裂。 克克克克拉拉拉拉2 2 2 2气气气气田田田田的的的的气气气气源源源源为为为为来来来来自自自自中中中中上上上上三三三三叠叠叠叠统统统统，中中中中下下下下侏侏侏侏罗罗罗罗统统统统的的的的暗暗暗暗色色色色泥泥泥泥岩岩岩岩，储储储储集集集集层层层层为为为为下下下下白白白白
24、垩垩垩垩统统统统巴巴巴巴什什什什基基基基奇奇奇奇克克克克组组组组合合合合下下下下第第第第三三三三系系系系底底底底砂砂砂砂岩岩岩岩，盖盖盖盖层层层层为为为为下下下下第第第第三三三三系系系系泥泥泥泥岩岩岩岩、膏膏膏膏泥岩和岩盐。泥岩和岩盐。泥岩和岩盐。泥岩和岩盐。 China University of Geosciences30学习培训断裂输导实验（据吕延防，断裂输导实验（据吕延防，断裂输导实验（据吕延防，断裂输导实验（据吕延防，20062006）模模模模型型型型装装装装载载载载完完完完毕毕毕毕后后后后，开开开开始始始始注注注注人人人人氨氨氨氨气气气气，打开排气阀打开排气阀打开排气阀打开排气阀氨
25、气沿底部石英砂层平行推进氨气沿底部石英砂层平行推进氨气沿底部石英砂层平行推进氨气沿底部石英砂层平行推进关关关关闭闭闭闭排排排排气气气气阀阀阀阀，向向向向上上上上同同同同时时时时抽抽抽抽提提提提各各各各胶皮至要求部位胶皮至要求部位胶皮至要求部位胶皮至要求部位氨氨氨氨气气气气在在在在压压压压力力力力差差差差作作作作用用用用下下下下迅迅迅迅速速速速沿沿沿沿断断断断裂裂裂裂空腔向上运移空腔向上运移空腔向上运移空腔向上运移氨氨氨氨气气气气顺顺顺顺着着着着断断断断裂裂裂裂临临临临近近近近砂砂砂砂体体体体发发发发生生生生侧侧侧侧向运移向运移向运移向运移最最最最后后后后，氨氨氨氨气气气气充充充充注注注注到到到
26、到克克克克拉拉拉拉2 2构构构构造造造造圈圈圈圈闭中闭中闭中闭中China University of Geosciences31学习培训东东秋秋5构构造造发发育育两两条条北北倾倾滑滑脱脱性性质质逆逆断断裂裂F4和和F5。圈圈闭闭形形成成于于库库车车期期，定定性性于于第第四四系系，与与烃烃源源岩岩排排烃烃期期相相匹匹配配。但但该该构构造造只只受受F1一一条条穿穿盐盐断断裂裂控控制制，且且被被F1断断裂裂相相连连通通的盐上康村组储层物性远远高于下第三系和白垩系储层物性。的盐上康村组储层物性远远高于下第三系和白垩系储层物性。 东秋东秋5 5构造构造32学习培训实验现象实验现象实验现象实验现象氨气沿
27、底部石英砂层平行推进氨气沿底部石英砂层平行推进氨气沿底部石英砂层平行推进氨气沿底部石英砂层平行推进关关关关闭闭闭闭排排排排气气气气阀阀阀阀，向向向向上上上上同同同同时时时时抽抽抽抽提提提提各各各各胶皮至要求部位胶皮至要求部位胶皮至要求部位胶皮至要求部位氨氨氨氨气气气气在在在在压压压压力力力力差差差差作作作作用用用用下下下下迅迅迅迅速速速速沿沿沿沿断断断断裂裂裂裂空腔向上运移空腔向上运移空腔向上运移空腔向上运移氨氨氨氨气气气气顺顺顺顺着着着着断断断断裂裂裂裂临临临临近近近近砂砂砂砂体体体体发发发发生生生生侧侧侧侧向运移向运移向运移向运移氨氨氨氨气气气气充充充充注注注注到到到到顶顶顶顶部部部部砂砂
28、砂砂体体体体中中中中，进进进进而而而而通过通过通过通过F4F4断裂散失掉断裂散失掉断裂散失掉断裂散失掉模模模模型型型型装装装装载载载载完完完完毕毕毕毕后后后后，开开开开始始始始注注注注人人人人氨氨氨氨气气气气，打开排气阀打开排气阀打开排气阀打开排气阀F4F2F133学习培训 通过上述两个模拟实验，可以发现天然气通过活动开启断裂的运移具有通过上述两个模拟实验，可以发现天然气通过活动开启断裂的运移具有以下四个特点：以下四个特点：（1）断裂活动形成的空腔为天然气的运移提供了畅通的通道。）断裂活动形成的空腔为天然气的运移提供了畅通的通道。 （2）天然气沿断裂空腔内的运移比在储层内的运移更容易。）天然气
29、沿断裂空腔内的运移比在储层内的运移更容易。 （3）沿断裂运移的天然气向相邻储层注入时具有明显得选择性。）沿断裂运移的天然气向相邻储层注入时具有明显得选择性。 （4）天然气运移聚集的主要方向和场所是断裂带上盘储层。）天然气运移聚集的主要方向和场所是断裂带上盘储层。天然气沿断裂带运移与注入图解天然气沿断裂带运移与注入图解China University of Geosciences34学习培训 断层既作为油气运移的重要输导通道，也作为油气聚集的重要遮挡断层既作为油气运移的重要输导通道，也作为油气聚集的重要遮挡条件，其在油气运移和聚集过程中，这两种不同性质作用的决定因素是条件，其在油气运移和聚集过程
30、中，这两种不同性质作用的决定因素是断层本身的封闭性，断层开启时起输导通道作用，断层封闭时起遮挡油断层本身的封闭性，断层开启时起输导通道作用，断层封闭时起遮挡油气作用。同一条断层在其发育的全过程中，可能要经历多期开启与封闭气作用。同一条断层在其发育的全过程中，可能要经历多期开启与封闭过程，过程，准确认识断层封闭与开启性及其发育历史，有助于正确认识油气准确认识断层封闭与开启性及其发育历史，有助于正确认识油气运移、聚集、散失过程及油气现今分布规律。运移、聚集、散失过程及油气现今分布规律。因此，自上个世纪因此，自上个世纪6060年代年代初期，初期，SmithSmith发表的第一篇关于断层封闭性研究的文
31、章以后，已有众多研发表的第一篇关于断层封闭性研究的文章以后，已有众多研究者对此进行过深入研究，并取得了许多重要研究成果。究者对此进行过深入研究，并取得了许多重要研究成果。断层封闭性（断层封闭性（Fault Sealing）China University of Geosciences35学习培训 断层封闭机理断层封闭机理断层封闭程度主要取决于断层断层封闭程度主要取决于断层带物质及其两侧岩石的封闭能带物质及其两侧岩石的封闭能力，主要由薄膜封闭实现的力，主要由薄膜封闭实现的 ，其本质取决于其本质取决于差异排替压力差异排替压力差异排替压力差异排替压力（SmithSmith，19661966，1998
32、1998） China University of Geosciences36学习培训侧向封闭垂向封闭断断 层层 封封 闭闭China University of Geosciences37学习培训 所谓断层侧向封闭性是指断层在侧向上沿断层面法线方向穿过断层面运移油气的封闭能力。断层侧向封闭机理分为以下三种形式： 1） 砂泥对接封闭机理 2） 断裂带高排替压力封闭机理 3） 泥岩涂抹形成的侧向封闭机理断层侧向封闭机理断层侧向封闭机理China University of Geosciences38学习培训 当断层两盘岩层以当断层两盘岩层以“面面”接触时，断层能否形成侧向接触时，断层能否形成侧向
33、封闭主要取决于封闭主要取决于断层两侧对接岩层排替压力的相对大小断层两侧对接岩层排替压力的相对大小。1 1） 砂泥对接封闭机理砂泥对接封闭机理China University of Geosciences39学习培训2） 断裂带高排替压力封闭机理 当断层两盘为“带”接触时，尽管断层两盘为砂砂接触，尽管对置盘砂岩的排替压力低于油气运移盘岩层的排替压力，如果断裂带的排替压力断裂带的排替压力大于油气运移盘岩层的排替压力，断裂带就能阻止油气的侧向运移，断层具侧向封闭性。China University of Geosciences40学习培训(1)泥质填充封闭泥质填充封闭(2)后期成岩封闭后期成岩封闭
34、依据断裂带物质形成高排替压力的原因此种封闭作用又可分为以下两种形式。China University of Geosciences41学习培训成因成因： 由于同生断层在活动过程中，由于构造应力和上覆岩层重量的作用，断层两盘的未固结或半固结的泥岩层被削截、挤压进入断裂空隙，在断层两盘削截砂岩层上形成的一薄泥质岩层。3 3） 泥岩涂抹形成的侧向封闭机理泥岩涂抹形成的侧向封闭机理China University of Geosciences42学习培训泥岩涂抹（smear）China University of Geosciences43学习培训涂抹层的分类涂抹层的分类 泥岩涂抹层分布广泛，厚度展布
35、较均匀，是遮挡油气的良好隔层。 涂抹层的厚度通常随着与原泥岩层距离的增加而减小，在上下盘对应层的中间位置达到最薄。a a 剪切型剪切型：主要发生在断距相对较大，断层倾角较缓，：主要发生在断距相对较大，断层倾角较缓，断面较光滑的断层处。断面较光滑的断层处。China University of Geosciences44学习培训b b 削截型削截型：是砂岩滑过涂抹层后，削截作用所形成的泥页岩薄层。断距逐渐增大，涂抹层本身也逐渐被削蚀掉。这种类型一般发育在砂岩刚性较强的断层中。China University of Geosciences45学习培训c c 填塞型填塞型：涂抹层对砂岩中裂缝及孔隙的
36、：涂抹层对砂岩中裂缝及孔隙的局部充填，有学者称为侵入型涂抹。局部充填，有学者称为侵入型涂抹。China University of Geosciences46学习培训泥岩涂抹（smear）China University of Geosciences47学习培训（3 3）涂抹层的分布）涂抹层的分布 涂抹层在空间上的分布并不是理想规则，主要受泥岩厚度、断距、主应力、断面粗糙程度的影响。一般情况下，断层带中涂抹层拖拽越远，其厚度越薄；断层带空间较大，易发育较厚涂抹层，反之，发育较薄涂抹层，甚至不发育。China University of Geosciences48学习培训 由于泥岩涂抹层在形成过
37、程中受到较大的剪应力与地重力的共同作用，使其孔渗性明显低于相应深度的泥岩层的孔渗性，故具有较高的排替压力，可形成对目的层的侧向封闭，且只要存在泥岩涂抹，这种侧向封闭油气不存在任何问题，故这种侧向封闭作用主要取决于其空间分布的连续性，其空间分布的连续性越好，泥岩涂抹的侧向封闭性越好，反之则越差。China University of Geosciences49学习培训2 2、断层垂向封闭机理、断层垂向封闭机理1 1） 断层面紧闭封闭机理断层面紧闭封闭机理 这种封闭机制的形成所需要的地质条件是断层两盘之间无断裂填充物，断层两盘之间以“面”接触。在这种情况下，断层面主要是依靠上覆岩层重力或区域主压应
38、力使其发生紧闭。然而，由于断层面的凸凹起伏，仍会遗留渗漏空间，通常在断层缓角处紧闭，陡角处开启造成油气渗滤散失。因此，仅仅依靠断层面所受到的压力，还不能使断层对油气在垂向上形成完全封闭，还必须借助于泥岩的塑性流动，来堵塞断层紧闭后遗留下来的渗漏空间。China University of Geosciences50学习培训 大量实验结果(鲁兵等，1996)表明，断层面紧闭处地层多为岩性较软的泥质岩层，硬度低，塑性强，尤其是当其所受压力超过泥岩塑性变形所需要的最小压力(据李德发等1991年对川西坳陷上三叠统泥岩的高压实验研究证明，其所抗最大压力不超过5MPa)时，泥岩便发生塑性变形向渗漏空间流动
39、，堵塞断层面紧闭后所遗留的渗漏空间，使其愈合起来，在垂向上形成对油气的封闭作用。否则，断层在垂向上难以形成封闭。China University of Geosciences51学习培训2 2） 断裂带排替压力差封闭机理断裂带排替压力差封闭机理 指断层两盘之间存在断裂充填物，断层两盘呈带接触。 （1 1） 泥质填充封闭机理泥质填充封闭机理（2 2） 后期成岩封闭机理后期成岩封闭机理 China University of Geosciences52学习培训储层段与盖层段内油气运移方向示意图储层段与盖层段内油气运移方向示意图 储层段内应研究断层储层段内应研究断层的侧向封闭性，盖层的侧向封闭性，盖
40、层段内应研究断层的垂段内应研究断层的垂向封闭性。向封闭性。断层封闭性研究的层段差别断层封闭性研究的层段差别China University of Geosciences53学习培训断断层层封封闭闭性性影影响响因因素素China University of Geosciences定性判断封闭性定性判断封闭性定性判断封闭性定性判断封闭性54学习培训China University of Geosciences55学习培训三、两大研究方法：two important methods for the research 岩性对接Allan图解（juxtaposition） 粘土涂抹（smear）Chin
41、a University of Geosciences56学习培训Allan, U. S., 1989, Model for hydrocarbon migration and entrapment within faulted structures: AAPG Bulletin, v. 73, p. 803811.Allan 假设断层本身没有封闭能力断层也不是开启的通道圈闭和运移取决于断层两侧对接的岩性China University of Geosciences57学习培训（a a a a）砂岩砂岩砂岩砂岩/ / / /泥岩泥岩泥岩泥岩 圈闭圈闭圈闭圈闭（b b b b）砂岩）砂岩）砂岩）
42、砂岩/ / / /砂岩砂岩砂岩砂岩 侧向运移侧向运移侧向运移侧向运移1）岩性对接（juxtaposition）China University of Geosciences58学习培训 断层侧向封闭性评价的断层侧向封闭性评价的Allen图解图解Allans hypothesis and Allan fault-plane section（1989） China University of Geosciences59学习培训China University of GeosciencesAllanAllanAllanAllan断面图编制方法断面图编制方法断面图编制方法断面图编制方法针对研究断层，垂
43、直断针对研究断层，垂直断针对研究断层，垂直断针对研究断层，垂直断层走向选择若干条剖面层走向选择若干条剖面层走向选择若干条剖面层走向选择若干条剖面（3 3 3 3）；）；）；）；根据钻井资料进行地层根据钻井资料进行地层根据钻井资料进行地层根据钻井资料进行地层划分，作断层剖面图；划分，作断层剖面图；划分，作断层剖面图；划分，作断层剖面图；将每条剖面所揭示的断将每条剖面所揭示的断将每条剖面所揭示的断将每条剖面所揭示的断层两盘地层投影到断层面层两盘地层投影到断层面层两盘地层投影到断层面层两盘地层投影到断层面上，连接顶底界面点即可上，连接顶底界面点即可上，连接顶底界面点即可上，连接顶底界面点即可60学习
44、培训Allan 假设和Allan图（断面图）问题： 未考虑断层带本身的封闭性？ 过渡岩性对接的封闭能力？China University of Geosciences61学习培训China University of Geosciences两盘大多以断层带接触两盘大多以断层带接触两盘大多以断层带接触两盘大多以断层带接触62学习培训（据赵密福等，（据赵密福等，（据赵密福等，（据赵密福等，2006200620062006）China University of Geosciences63学习培训2、泥岩涂抹（smear）64学习培训Bouvier(1989)Bouvier(1989)Bouvier
45、(1989)Bouvier(1989)在研究尼日尔三角洲时在研究尼日尔三角洲时在研究尼日尔三角洲时在研究尼日尔三角洲时, , , ,提出提出提出提出“ “泥岩玷污潜力泥岩玷污潜力泥岩玷污潜力泥岩玷污潜力CSP(Clay Smear CSP(Clay Smear CSP(Clay Smear CSP(Clay Smear Potential)Potential)Potential)Potential)” ”, , , ,表示沿断面某点某泥岩层表示沿断面某点某泥岩层表示沿断面某点某泥岩层表示沿断面某点某泥岩层被涂抹的相对量值被涂抹的相对量值被涂抹的相对量值被涂抹的相对量值, , , ,其值随泥岩厚
46、度或泥其值随泥岩厚度或泥其值随泥岩厚度或泥其值随泥岩厚度或泥岩层数的增加呈正相关关系岩层数的增加呈正相关关系岩层数的增加呈正相关关系岩层数的增加呈正相关关系, , , ,随断距的增随断距的增随断距的增随断距的增大呈相反关系。大呈相反关系。大呈相反关系。大呈相反关系。CSPCSPCSPCSP适用于断面剪切型的涂抹适用于断面剪切型的涂抹适用于断面剪切型的涂抹适用于断面剪切型的涂抹 China University of Geosciences65学习培训Lindsay(1993)Lindsay(1993)Lindsay(1993)Lindsay(1993)提出了提出了提出了提出了“ “泥岩涂抹因素
47、泥岩涂抹因素泥岩涂抹因素泥岩涂抹因素SSF(Shale Smear Factor)SSF(Shale Smear Factor)SSF(Shale Smear Factor)SSF(Shale Smear Factor)” ”, , , ,提出断层提出断层提出断层提出断层的断距越大的断距越大的断距越大的断距越大, , , ,断开泥岩的厚度越小断开泥岩的厚度越小断开泥岩的厚度越小断开泥岩的厚度越小, , , ,泥岩泥岩泥岩泥岩涂抹层在空间上的连续性越差涂抹层在空间上的连续性越差涂抹层在空间上的连续性越差涂抹层在空间上的连续性越差; ; ; ;断层的断层的断层的断层的断距越小断距越小断距越小断距越
48、小, , , ,断开泥岩的厚度越大断开泥岩的厚度越大断开泥岩的厚度越大断开泥岩的厚度越大, , , ,泥岩涂泥岩涂泥岩涂泥岩涂抹层在空间上的连续性越好。抹层在空间上的连续性越好。抹层在空间上的连续性越好。抹层在空间上的连续性越好。SSFSSFSSFSSF与源与源与源与源岩层的厚度、层数成反比岩层的厚度、层数成反比岩层的厚度、层数成反比岩层的厚度、层数成反比, , , ,而与断距成而与断距成而与断距成而与断距成正比。正比。正比。正比。SSFSSFSSFSSF适用于压入型的涂抹适用于压入型的涂抹适用于压入型的涂抹适用于压入型的涂抹 China University of Geosciences66
49、学习培训Yielding(1997)Yielding(1997)Yielding(1997)Yielding(1997)等提出了等提出了等提出了等提出了“ “断层泥比断层泥比断层泥比断层泥比率率率率SGR(Shale Gouge Ratio)SGR(Shale Gouge Ratio)SGR(Shale Gouge Ratio)SGR(Shale Gouge Ratio)” ”, , , ,对于砂对于砂对于砂对于砂泥岩层序泥岩层序泥岩层序泥岩层序, , , ,用断面中各泥岩层的厚度之用断面中各泥岩层的厚度之用断面中各泥岩层的厚度之用断面中各泥岩层的厚度之和与断距之比和与断距之比和与断距之比和与
50、断距之比SGRSGRSGRSGR来评价断面的封闭性来评价断面的封闭性来评价断面的封闭性来评价断面的封闭性, , , ,其方法比较实用简单。其方法比较实用简单。其方法比较实用简单。其方法比较实用简单。 Yielding, G., B. Freeman, and D. T. Needham, 1997, QuantitativeYielding, G., B. Freeman, and D. T. Needham, 1997, Quantitativefault seal prediction: AAPG Bulletin, v. 81, p. 897 917.fault seal predict
51、ion: AAPG Bulletin, v. 81, p. 897 917.China University of Geosciences67学习培训断层泥比率（断层泥比率（SGR）定量分析断层封闭性的步骤）定量分析断层封闭性的步骤根据测井分析确定地层砂泥成分；根据测井分析确定地层砂泥成分；根据公式计算断裂带根据公式计算断裂带SGR值；值；根据盆地已知封闭和泄漏断层的根据盆地已知封闭和泄漏断层的SGR值，确定值，确定SGR门限值门限值( (2530%)%)；根据门限值标准判断断层封闭性根据门限值标准判断断层封闭性China University of Geosciences68学习培训 大张坨
52、断层断面上SGR的分布特征China University of Geosciences69学习培训China University of Geosciences粘土涂抹（smear）问题： 仅适用于断开的砂仅适用于断开的砂/ /泥层序，碳酸盐岩？泥层序，碳酸盐岩？ SGRSGR门限值的确定？门限值的确定？ 逆冲断层或走滑断层？逆冲断层或走滑断层？70学习培训目目前前，国国内内外外常常规规的的断断层层封封闭闭性性分分析析：将将将将断断断断面面面面图图图图（AllanAllan图）和图）和图）和图）和SGRSGR的分析作为一个整体来考虑的分析作为一个整体来考虑的分析作为一个整体来考虑的分析作为一
53、个整体来考虑编制断面（编制断面（编制断面（编制断面（AllanAllanAllanAllan）图；）图；）图；）图；计算断层砂泥比；计算断层砂泥比；计算断层砂泥比；计算断层砂泥比；编制断层砂泥比图；编制断层砂泥比图；编制断层砂泥比图；编制断层砂泥比图；确定断层砂泥比门限值；确定断层砂泥比门限值；确定断层砂泥比门限值；确定断层砂泥比门限值；综合判断断层封闭性综合判断断层封闭性综合判断断层封闭性综合判断断层封闭性分分析析步步骤骤China University of Geosciences71学习培训主参数主参数断层封闭性评价岩性配置关系（确定性参数）泥岩涂抹指数（相对性参数）封堵层的排替压力断面
54、埋深断面压应力断距单层砂岩厚度断层活动期所处的成岩阶段断面倾角相关参数相关参数China University of Geosciences72学习培训研究实例A new process-based methodology for analysis of shale smear along normal faults in the Niger Delta砂泥对接与泥岩涂抹结合73学习培训China University of Geosciences74学习培训China University of Geosciences75学习培训China University of Geosciences
55、76学习培训77学习培训China University of Geosciences78学习培训基本原理应用三维地震、测井资料并结合正断层分段模型，确定断层几何形状，评价涂抹泥岩的性质，最终建立一个真实的并置图，进行断层封闭性分析。分析过程利用正断层分段模式，在三维地震剖面中进行断层几何形状的精确解释，主要是对断层进行分段以及识别张性断层的断裂叠复过渡带（extensional relay）。构建断裂带和断裂岩结构：根据一些规则，可在剖面中对断裂带和断裂带结构进行详细的识别。利用测井数据来识别和绘出沿着断层以及横穿断层的储层和非储层地层。依据横穿断层的泥岩涂抹绘出断裂岩的分布，在此基础上构建
56、包括断裂岩在内的并置图。利用该真实的并置图进行断层封闭性分析。适用条件高品质三维地震资料地区，利用断层分段模式可在剖面上识别出断层段以及断裂叠复过渡带，才能进一步确定泥岩涂抹及断裂岩的分布。China University of Geosciences79学习培训其它方法1 1、断面正应力分析、断面正应力分析2 2、流体地球化学证据、流体地球化学证据3 3、温、压系统分析、温、压系统分析4 4、模糊数学综合分析、模糊数学综合分析China University of Geosciences80学习培训断面正应力越大，断面的紧闭程度越好，封闭性越强。而对于断面正应力的计算应考虑最大主应力、最小主
57、应力、重力及流体压力的综合效应。断面正应力大于孔隙压力，是断层封闭的一个重要前提，当具备这个条件时，断面应是闭合的，否则断面将开启，不具封闭性。断面正应力断面正应力China University of Geosciences81学习培训流体地球化学证据流体地球化学证据China University of Geosciences82学习培训断层两侧若无岩性、物性的横向剧变，且不属于同一个压力系断层两侧若无岩性、物性的横向剧变，且不属于同一个压力系统，那么断层应是封闭的。另外，干扰试井法、示踪剂法及油统，那么断层应是封闭的。另外，干扰试井法、示踪剂法及油水井生产动态分析法等也对断层封闭性研究有
58、重要意义。水井生产动态分析法等也对断层封闭性研究有重要意义。China University of Geosciences83学习培训 主要考虑以下几种因素：（1）断层两侧的岩性配置关系（s1）（2）断层的力学性质（v2）（3）断层泥的分布(SSF封堵指数)（v3）（4）岩层产状配置关系（v4）（5）封堵层泥岩百分含量（v5）（6）断层面所承受的压应力分量（v6）（7）断层活动期与油气运移期配置（v7）（8）断距（v8）模糊综合评价China University of Geosciences84学习培训85学习培训China University of Geosciences86学习培训87
59、学习培训88学习培训断裂构造与油气成藏关系实例黄金台断层黄金台断层89学习培训断层封闭性90学习培训断面对置关系图（断面对置关系图（断面对置关系图（断面对置关系图（AllanAllan图）分析图）分析图）分析图）分析断层封闭断层封闭SGRSGR：2828404091学习培训92学习培训断断层层断断面面正正应应力力 A燕山早期B燕山晚期C喜山晚期93学习培训评价因素及权系数评价因素及权系数评评 语语 等等 级级好好较好较好中等中等较差较差差差涂抹断层泥比涂抹断层泥比SGRSGR（0.210.21）150%150%75%75%5075%5075%25-50%25-50%25%PPP抗抗PPPP抗抗
60、PPPP抗抗PPPP抗抗PPPP抗抗断层性质（断层性质（0.120.12）压扭性压扭性压性压性扭性扭性张扭性张扭性张性张性断裂附近的水型（断裂附近的水型（0.140.14）CaClCaCl2 2CaClCaCl2 2 MaClMaCl2 2CaClCaCl2 2 NaNa2 2SOSO4 4NaNa2 2SOSO4 4 NaHCONaHCO3 3NaNa2 2SOSO4 4 NaHCONaHCO3 3断裂附近流体压力断裂附近流体压力（0.140.14）异常高压异常高压异常高压异常高压常压常压异常低压异常低压异常低压异常低压断裂活动期与油气运移期断裂活动期与油气运移期的匹配关系（的匹配关系（0.
61、110.11）运移期停运移期停止活动止活动运移期停止运移期停止活动活动运移期活动运移期活动运移期后仍运移期后仍活动活动运移期后运移期后仍活动仍活动模糊综合评判权系数和评语表模糊综合评判权系数和评语表China University of Geosciences94学习培训95学习培训目前的三个问题1、断层封闭性与输导性的矛盾2、断层封闭性主控因素仍不明晰3、断层横向封闭性与纵向封闭性关系及其综合评价问题目前研究的国内外对比国外：侧重断裂带内部结构的精细解剖，断层演化， 从机制上考虑较多。方法上仍然以砂泥对接和 泥岩涂抹为重点，正在走综合性的路子。国内：侧重砂泥对接和泥岩涂抹以及宏观定性综合 地
62、质方法分析，也在向综合性方向发展。China University of Geosciences96学习培训发展方向1、封闭机理上应深层次进一步明确断层的封闭机制及其各种封闭机制之间的相互关系。2、研究方法上对于比较成熟的断层封闭性的研究方法,目前已开始广泛使用计算机开发软件系统，运用数字模拟技术等进行研究,今后除完善这些技术方法及其可靠性外,还应加强新技术的发展,如示踪技术、流体包裹体、三维构造应力场动态模拟技术等。3、研究思路上已从直接研究向间接地通过研究断层的伴生构造、断层附近的压力、流体化学和热异常等分析断层封闭性方向发展,已从单一学科和单一手段逐步向多学科、多手段系统的研究方向发展。4、建立切实可行和可靠的断层封闭性评价系统及标准。China University of Geosciences97学习培训
