断裂(裂缝)面的开启及闭合压力实验研究

理论分析表明,由于过程不同,断裂(或裂缝)面的闭合压力与开启压力也不同。在断裂(裂缝)面压力为零的临界状态下,临界的闭合、开启压力是反映岩石本身特性的参数。实际岩心的变形实验结果表明,断裂(裂缝)面的闭合压力与临界闭合压力相同,近于岩石的变形强度。两类临界闭合和开启压力实验结果表明,泌阳凹陷第三系核桃圆组中浅层砂岩的临界闭合压力大于临界开启压力,与断裂(或裂缝)面的倾角呈对数相关关系,随着倾角的增大而减小。根据实验结果,对南襄盆地泌阳凹陷边缘第三系核桃圆组中浅层砂岩稠油油藏断层的封闭性进行的评价结果表明,当断层的埋深在300m以上时断层可能多处于压力开启状态。数值模拟结果表明,在目前的施工条件下,封闭断层在注蒸汽吞吐开采中,厚产层在井与断面垂直距离在约为32m时达到临界开启压力状态,薄互层产层在井与断面垂直距离在约为35m时达到临界开启压力状态。因此,在临界状态下,井与断层的距离不能低于35m,以免在蒸汽吞吐开采中受到断层的影响。     

新庄油田蒸汽吞吐井与断层安全距离研究

河南新庄油田断裂极为发育,邻近断层的吞吐井在注蒸汽阶段高压蒸汽极易引发断层开启,使蒸汽沿断层面与邻近水层窜通或窜至地表喷发.为了改善开发效果,采用物理模拟技术,根据裂缝渗透率与净围压变化的关系,研究确定了断层的临界开启压力;同时,结合蒸汽吞吐生产特点,对第一周期注汽阶段的井底压力径向分布特征进行了模拟预测.研究认为,当吞吐井与断层距离大于30 m时,注汽阶段地层压力较原始地层压力升高幅度不超过断层临界开启压力的3.65MPa,此时断层仍处于封闭状态.该研究成果在新庄油田获得了较好的应用效果.     

砂泥岩薄互层段中断层封闭性的定量研究

砂泥岩薄互层段内断层是否具有封闭性取决于断层岩与储层的排替压力差。断层岩的排替压力又取决于断层岩泥质含量和成岩程度,断层岩的成岩程度取决于断层岩承受的断面压力,断面压力的大小与断层倾角和断层岩埋深有关。而储层排替压力与其泥质含量和埋深有关。根据岩石的排替压力封闭原理,提出了砂泥岩薄互层段中断层封闭性的定量评价方法。操作步骤如下：①视断层岩的泥质含量等于断移地层的泥岩层厚度与地层厚度的比值;②建立不同泥质含量岩石排替压力随埋藏深度的变化关系;③计算断点处断面的正压力;④根据地静压力与地层埋深关系,计算该断面压力所相当的地层埋深;⑤在不同泥质含量排替压力与埋深关系图上确定断层岩排替压力;⑥根据储层的泥质含量及埋深,确定储层的排替压力,用断层岩排替压力减去储层排替压力,得到两者排替压力差,该排替压力差即为所研究断层点处的断层封闭能力。在海拉尔盆地贝尔凹陷已知封闭能力断层的验证表明,该方法具有非常好的可行性。     

新庄油田断层临界开启压力研究与应用

河南新庄油田断裂极为发育,构造破碎,断块含油面积小,邻近断层的吞吐井较多,吞吐井在注蒸汽阶段,高温、高压蒸汽极易引发断层开启,使蒸汽沿断层面与临近水层窜通、或窜至地表喷发,影响开发效果;对新庄油田采用全直径岩心建立物理试验模型,通过物理模拟不同倾角裂缝的渗透率与净围压变化关系,确定了断层的临界开启压力.为合理控制吞吐井与断层的距离,确保注汽阶段地层压力不超过断层临界开启压力提供了依据;研究成果在河南油田稠油开采中应用后,避免了热能损失以及产生的安全问题.     

断层垂向封闭性定量评价方法及其应用

断层垂向封闭性主要取决于断裂充填物的排替压力,而排替压力的大小与充填物的成岩程度有关,成岩程度又受控于断面所承受的正压力大小。据此提出了定量评价断层垂向封闭性的方法,其基本原理是:首先计算断点处断面正压力;根据地静压力与地层埋深关系计算该断面压力所相当的地层埋深;最后,根据研究区所建立起来的盖岩排替压力与埋深关系,确定该地层埋深下断裂充填物的排替压力。如果所断移的盖层段内存在地层孔隙流体超压,断层的垂向封闭能力应是断裂充填物排替压力与孔隙流体超压之和。用断层垂向封闭性研究结果同研究区与断层有关的圈闭的闭合高度比较,可预测圈闭的油气充满程度。该方法在库车坳陷得到了成功应用。     

利用粘土涂抹方法评价断层封闭性研究进展

断裂带排驱压力是影响断层封闭性的关键因素，它与断裂带中泥质百分含量有良好的正相关性。而且在断距一定的情况下，断移地层的泥地比高，断层错动时对断面涂抹的连续性就会很好。本文综述了用粘土涂抹方法评价断层封闭性的研究进展，重点讨论了断层泥比率法(SGR)和与其相关的定量评价方法。     

砂泥岩地层断层岩压实成岩埋藏深度预测方法及其应用

为了更加准确地评价砂泥岩地层中断层的封闭性,文中在研究断层岩压实成岩埋藏深度影响因素的基础上,将与断层岩具有相同泥质体积分数的围岩孔隙度随压实成岩埋深变化关系曲线,从围岩停止沉积时间平移至断层岩开始压实成岩处的沉积时间,将平移后的曲线看作断层岩孔隙度随压实成岩埋深变化关系,断层岩现今压实埋深对应的孔隙度看作断层岩现今的孔隙度。据此,由围岩孔隙度与压实成岩埋深和泥质体积分数的关系,建立了一套砂泥岩地层中断层岩压实成岩埋深的预测方法,并以南堡凹陷南堡5号构造F3断裂为例,验证了该方法的可行性。研究结果表明：F3断裂在东营组三段、二段和一段内断层岩压实成岩埋深分别为2 486.13,1 031.55,847.90 m,压实成岩埋深相对较大,具有一定的封闭能力,有利于油气在东三段、东二段和东一段内聚集和保存,与目前F3断裂附近东三段至东一段储层已发现的油气分布相符,表明该方法用于预测砂泥岩地层中断层岩压实成岩埋深是可行的。     

地震资料在断层封闭性评价中的应用与探讨

通过对断裂带填充物中泥质含量的大小与其断层位移和被错断泥岩厚度之间关系的定量描述，发现根据断裂带填充物中泥质含量的大小可判断断层封闭性，并可根据实际地质情况建立由断裂带填充物中泥质含量的大小评价断层封闭性的标准。勘探程度较低地区的断层位移和被错断泥岩厚度可利用地震资料来求取，再利用断裂填充物中泥质含量的大小判断断层的封闭性。通过在盐城凹陷断层封闭性研究中的应用表明，该方法可以用来研究断层封闭性，且与实际地质资料相吻合。     

伊通盆地岔路河断陷古近系断层的垂向封闭性及其控藏作用

根据测录井、试油等资料,利用断面正压力法对伊通盆地岔路河断陷古近系控藏断层的垂向封闭性进行了研究。研究结果表明： ①通过油气藏的埋藏深度、上覆地层平均密度、断层倾角等数据可计算出油气藏的现今断面正压力。伊通盆地岔路河断陷古近系油气藏的现今断面正压力值为13.3～56.0 MPa,成藏期断面正压力值为3.8～13.1 MPa,表现为“古开启-今封闭”的特征,因断层面所受压力越大,断层越紧闭,从而形成垂向封闭,反之则开启。②将研究区已知油气藏现今断面正压力值的最小值13.3 MPa定义为岔路河断陷垂向封闭的临界值,并进一步确定了控藏断层现今临界埋藏深度为2 262 m。③断面正压力与断层紧闭指数呈正相关关系,控藏断层的垂向封闭临界压力值、临界埋藏深度和断层紧闭指数等参数可定量评价研究区控藏断层封闭性。④断层既可作为油气运移通道,又可为油气藏的形成提供遮挡作用。岔路河断陷西北缘C43油气藏的控藏断层在成藏期表现为垂向开启,与油气大量生排烃时期相吻合,具有沟通油源、运移油气的作用;C43—C48井区的控藏断层现今处于垂向封闭状态,可有效封堵油气。     

深薄层砂砾岩特稠油油藏蒸汽吞吐转驱试验评价

L油田为一大型的埋深、薄层、特稠油构造-地层油藏，在某东区C块对2种井距进行了蒸汽吞吐转驱试验。结果表明，埋深900m以下，厚度10m左右的砂砾岩储层，在7MPa左右较高压力下转驱仍然是可行的。采用先进的注采及监测配套工艺，使注汽井井底于度始终保持在70%以上，采注比1.4以上，预测最终采收率比一直保持吞吐方式提高28%以上。     

超压泥岩盖层中断层垂向封闭能力研究方法及其应用

为了研究断裂在油气聚集与保存中的作用,在有、无超压泥岩盖层中断裂垂向封闭油气作用及差异性研究的基础上,针对断层垂向封闭能力的对比,利用围岩排替压力与其泥质含量和压实成岩埋深之间的经验关系,计算并求取断层岩排替压力,从而建立了一套超压泥岩盖层中断裂垂向封闭能力的研究方法,并将其应用于海拉尔盆地乌尔逊凹陷苏仁诺尔断裂带内,定量得出断层岩排替压力,完成苏仁诺尔断裂超压泥岩盖层内的垂向封闭性评价。结果表明,苏仁诺尔断裂在大磨拐河组一段具有较弱的封闭能力,不利于油气聚集与保存,这与该断裂带油气分布广但储量丰度低这一现象吻合较好,由此证实,该方法用于定量研究超压泥岩盖层中断裂垂向封闭能力是可行的。     

利用异常地层压力参数判断断层封闭性

在油气藏系统的研究中,断层封闭性的研究是必不可少的,而研究断层封闭的问题是一项难度较大的课题。以断层两侧的泥岩具有异常压力时,泥岩塑性增强,断层容易被泥岩所填充造成封堵这一基本原理为基础,探讨了判别泥岩塑性强弱的方法及利用异常压力参数来判断断层封闭性好坏。介绍了压力系数的求取方法,并利用该方法研究了宋芳屯油田的断层封闭性,研究结果得到了证实。因此,利用异常地层压力系数判断断层封闭性是一种有效方法。     

基于地质力学方法对不同结构断层破碎带封闭性评价——以渤海湾盆地济阳坳陷车镇凹陷M区为例

断层封闭性对确定油气藏的分布意义重大,断层破碎带在地表露头容易识别,但在地下难以鉴别。在对断层破碎带进行识别和发育模式划分的基础上,利用测井资料计算获得动态岩石力学参数,再结合三轴应力试验得到的岩石静态参数对其进行校正,最后利用Ansys软件,对3种断层破碎带发育模式,即断层泥、断层角砾岩和派生裂缝带的封闭系数进行数值模拟。济阳坳陷车镇凹陷M地区断层破碎带的发育模式分为只发育派生裂缝带、断层泥不发育及结构完整的断层破碎带;结构完整的断层破碎带封闭性最好,其次为断层泥不发育的断层破碎带,而只发育派生裂缝带的封闭性最差,多为开启断层,裂缝带常成为油气运移的通道。      

柴达木盆地尕斯断陷断层封闭性及其对油气运聚的作用

影响断层封闭性的主要因素包括:断层的活动性、泥岩涂抹系数、断层两盘的岩性对置关系、断面压力与泥地比的关系。将这4个主要影响因素作为评价参数,结合盆地构造演化,综合研究了柴达木盆地尕斯断陷内断层的垂向、侧向封闭性和封闭史。结果表明,柴西地区断层的封闭性在时空上存在着较大的差异性,并在油气运聚过程中起到不同的作用:当断层作为油气运移通道时,可以连接源岩和圈闭,并且控制着油气在垂向上的运聚层位和运聚时期,如Ⅶ号、Ⅺ号等断层;当断层作为遮挡体时,控制着油气聚集圈闭的形成,如乌南断层;断层活动开启还会引起油气藏的破坏和油气的再分配,如油砂山、南翼山地区的断层。     

胜利油区车古20潜山断层侧向封闭性研究

胜利油区车古20潜山断层侧向封闭有3种模式：即岩性对接封闭、泥岩涂抹封闭和断裂带高排替压力封闭模式。利用岩性对接剖面和泥岩涂抹系数对该地区断层侧向封闭性进行了评价，结果表明：二台阶断层和F₁断层侧向是封闭的，对车古20潜山整体油气的富集起到遮挡作用；主力油层层段内潜山内幕断层开启的多，封闭的少，油层的连通性好，车古20潜山为层状油藏且大面积连片。     

川西龙门山前缘主要断层封堵性评价

川西龙门山前缘地区是上三叠统的生烃中心，具有良好的生油气条件，油气圈闭保存条件对油气成藏显得尤为重要。川西龙门山前缘带发育多条断裂带，区内油气圈闭与断层发育密切相关，研究区主要断层的封堵性是油气成藏条件的重要方面，特别是影响制约了须家河组气藏的油气富集及保存条件。断层封堵性研究对于揭示该区的油气成藏机理及确定下一步的勘探方向具有重要意义。在对研究区主要断层发育及演化特征、断层封堵机理及其影响因素进行研究的基础上，重点对断层封堵性参数的计算方法进行了深入的分析，并结合研究区主要断层现有资料，对断面压力及断裂带填充物中泥质含量两个参数进行了计算，并编制程序绘制成图，对主要断层的封堵性进行了定量评价。结果表明，该区主要断层在须家河组地层具有良好的封堵性，能有效的封闭油气，有利于须家河组气藏的聚集与保存。     

埋藏过程中泥页岩非构造裂缝的形成演化模式

通过归纳总结前人研究成果,同时考虑到泥页岩普遍具有层理发育、非均质性、力学性质各向异性、欠压实作用和烃类生成等本身固有的特殊性质,划分了泥页岩非构造裂缝的主要类型,分析了泥页岩非构造裂缝分布的深度区间。依据覆压条件下的孔隙度、渗透率测试数据,获得了泥页岩裂缝覆压闭合的临界围压和对应的深度范围。综合分析认为：泥页岩非构造裂缝主要有干裂裂缝、水下收缩裂缝、成岩层理裂缝、超压裂缝（欠压实超压裂缝和生烃超压裂缝）和现代表生裂缝5种类型。泥页岩覆压渗透率测试数据揭示,当上覆岩层的垂直有效压力达到15 MPa时,常压泥页岩的天然缝裂缝（水平方向）将发生闭合。裂缝覆压闭合门限深度为870～1 138 m,平均为1 000 m。超压泥页岩底界深度与泥页岩裂缝（水平方向）覆压闭合深度一致,超压带底界之下的泥页岩裂缝通常不再保持开启状态。埋藏过程中泥页岩非构造裂缝形成演化具有时序性/阶段性,即从沉积开始到最大埋藏深度的不同阶段,泥质沉积物或泥页岩形成不同类型的非构造裂缝,由浅至深依次形成表层干裂裂缝—浅层水下收缩裂缝—中深层欠压实超压裂缝—深层生烃超压裂缝—超深层闭合裂缝。