地质地球所提出定量评价断层启闭特征的新方法

2010-9-10 10:31 来源: 中国科学院
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  含油气盆地中断层活动对于油气运移聚集的作用及其研究意义不言而喻。前人在断层对于地下流体的封闭性特征方面做过大量的工作,并取得一定的成效。然而,关于地层封闭性的研究大多从断层对于流体流动的封堵能力的角度考虑问题,多关注断层面及其附近岩体现今的渗透性好坏。而在油气运移研究中需要了解的是断层在地质历史中形成工业性油气聚集时的作用。

  中科院地质与地球物理研究所油气资源研究室博士后张立宽与合作导师罗晓容研究员等人选择我国大港油田埕北断阶带古近系内同沉积断层为研究对象,将断层两侧已聚集的油气或油气显示作为判识断层在油气运移时期是否开启的依据,按照一定的密度在断层面上逐点进行启闭特征分析,提出连通概率的概念,建立起了量化描述断层启闭性特征的全新方法。

  通过归纳分析,研究人员将影响断层启闭性的主要因素归结为泥岩流体压力、断面正应力和泥岩涂抹三个代表性参数,依据其影响断层启闭性的机理构建出一个无量刚数——断层启闭系数。在此基础上,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系数,根据其上下两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,建立了断层启闭系数与断层连通概率间的相关关系:当断层启闭系数小于1时,断层连通概率为0;启闭系数为1至3.5时,二者关系可表达为一个二次多项式;当启闭系数大于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图,展现出了断层面不同位置处的启闭性特征。

  该方法的新颖性与优势在于:基于对断层开启-闭合与流体活动间的物理学机理和地质学过程的认识,所用到的参数都是油气勘探研究中常用的,可以直接测量或通过模拟分析方法获得;以已发现的油气作为判断指标,避免了对流体活动期次及方向认识的多解性;可以给出利用断层开启系数判断断层是否开启的阈值范围,迈出了断层启闭性量化分析突破性的一步;为建立油气运聚的复合输导格架量化标准方法提供了理论依据和实用方法。

  该论文发表在2010年9月出版的石油地质领域最为权威的科学刊物AAPG Bulletin(《美国石油地质学家学会通报》)上(Zhang et al. Quantitative evaluation of synsedimentary fault opening and sealing properties using hydrocarbon connection probability assessment. AAPG Bulletin, 2010, 94(9): 1379-1399)。