油藏斷層研究

油藏斷層研究運用地震資料解釋等方法對油藏中斷層的準確位置和產狀進行研究。

勘探和開發的實踐表明，斷層活動幾乎無所不在，尤其是在斷陷盆地中幾乎所有的構造都可能存在斷層，斷層不僅破壞了地層連續性，而且對於油氣藏的形成和破壞具有非常重要的意義。

基本介紹

• 中文名：油藏斷層研究
• 外文名：Reservoir fault study
• 學科：石油工程
• 方法：地震資料解釋等方法
• 目的：認識油藏
• 特徵：規模差異很大

簡介

在油藏和油田中，一般都發育有大小不同、斷距各異的斷層。在某些油藏中，甚至存在著數量眾多的斷層。這些規模較小的油藏斷層，特別是那些斷距很小的所謂“毛毛斷層”，其準確位置和產狀甚至到油藏開發的中後期也很難弄清。因此，在斷層比較發育的油藏中，斷層研究是油藏描述的一項艱巨而又困難的任務。

油藏斷層的特徵

地球上的斷層規模差異很大。大型斷層如岩石圈斷裂(切穿整個岩石圈到達軟流圈)、地殼斷裂(切穿整個地殼到達上地慢頂部)、基底斷裂(切穿整個花崗岩質層到達玄武岩質層)等可延伸數千千米，它們常成為大地構造或盆地構造的分界。含油氣盆地內也有如基底斷裂這樣的大斷裂，但數量極少，一般一條或少數幾條。在含油氣區或盆地的二級構造帶上，可有一定的蓋層斷裂(切穿沉積蓋層到達結晶基底頂面)，但更多的則是中、小型斷層。

一般來說，在油田範圍內最大的斷層，通常為二級斷層。在油田除少數(一條或很少幾條)為延伸超過10km的二級斷層外，一般都是延伸1至幾千米的三級斷層和四級斷層。

凹陷內的斷層一般劃分為四級:

①一級斷層:一級斷層的斷距可達數千米，延伸長度達數十千米，為繼承性斷層。活動時間長，往往貫穿於一個構造旋迴的始終。它一般是凹陷或盆地的邊界。

②二級斷層:是斷陷內影響二級構造帶形成與發育的主幹斷層，走向與1u}陷內主要構造走向基本一致，延伸長達10km以上，落差達數百米。二級斷層是油田內的主要斷層，常決定油田構造格局及油氣分布特徵，是控制油氣分布的重要斷層。

③三級斷層:是凹陷內主要構造上的重要斷層，落差在100m以上，延伸長度數千米，走向與二級斷層類似，多與四陷或四陷內的構造走向一致。是劃分斷塊區的重要依據。

④四級斷層:四級斷層是油田上分布較多的斷層，往往占油田斷層總數的80%以上，落差小，一般在20~50m，延伸長度1~2km，走向多變，但主要延伸方向仍以平行凹陷內構造走向為主。其產生時間有早有晚，但發育期短。四級斷層主要控制油田內部的油水關係，是劃分斷塊的主要依據。

油田斷層發育情況差別很大。雖然斷層不發育的油藏也有，但一般較少，而且油藏規模偏小。一般油藏尤其大型油藏都發育有一定數量的斷層，這些斷層大小規模不一，延伸長度一般都在幾千米以內，斷距幾十至幾百米。此外，在我國東部盆地，己發現一大批斷層極發育的斷塊油藏。

斷層在油藏形成中的作用

在油藏形成和保存的整個過程中，斷層有著極其重要的作用。斷層的作用主要表現在兩個方面。

（1）作為油氣運移的良好通道

生油凹陷中生成的大量油氣向圈閉中運移時，主要依靠三種類型的通道:靠連續分布的儲集層做遠距離的橫向運移、靠區域不整合界面做橫向和層間運移、靠斷層做垂向和斜向的層間運移。由此可見，斷層在油氣運移和油氣藏的形成中的重要作用。這些擔負油氣運移的斷層一般都是切穿若干地層的較大型的斷層，而且在它們擔負油氣運移通道時必須是開啟的和未封閉的。

（2）作為圈閉形成和油氣藏保存的必要條件

斷層作為圈閉形成的主要遮擋條件而形成的斷層圈閉，在油藏圈閉中占有重要的分量。我國新疆克拉瑪依油田的多數油藏都是斷層遮擋的單斜油藏，我國東部占重要地位的斷塊油藏斷層更是起主要的圈閉作用。在油氣藏形成以後的長時期保存的過程中，斷層具有主要的決定的作用。世界上有許多油氣藏就是由於斷層的封閉性不好或在油氣藏形成以後出現斷層復活，導致己形成的油氣藏遭受破壞。擔負油氣藏形成與保存的斷層必須是密封的或封閉性比較好的。

斷層在油藏開發中的作用

油藏內部的斷層在油藏開發中的作用，有以下2個方面:

①密封的斷層主要起遮斷油層、截斷油層連通性的作用。這樣的斷層常常使油藏開發設計、開發過程中的控制與剩餘油分布研究複雜化。

②開啟的斷層則大量導致油層之間的竄通、注水竄進、甚至出現斷層活動、油水井大面積出砂和套管大量損壞的複雜情況。

從以上方面可以看出，斷層在油藏開發中的作用基本上是負面的，很難找出斷層在油田開發中的正面作用，如果一定要找斷層在油藏開發中的正面作用，大約封閉或部分封閉的斷層可以作為油藏開發單元劃分的地質界線這一點，可能是斷層所起的唯一正面作用。

研究方法

1.地震資料解釋

依據地震資料進行斷層解釋，是地下斷層判斷的主要方法，尤其在勘探階段，鑽井不多，油層對比難以進行，試井及生產動態資料更無。利用地震細測資料判斷斷層的兒種情況如下:

①同相軸產狀變化。在地震深度剖面上，如果發現同相軸的產狀發生明顯變化時，則可視為存在斷層(右圖1)。

②反射層發生錯斷位移。若上下幾個反射層同時發生相應的錯斷位移，則判斷斷層存在的可靠性更大(右圖2)。

③有異常波出現。斷層常有繞射波等異常波出現，在沒有岩性尖滅的情況下，利用異常波判斷斷層是可行的。通常有兩種情況:一是異常波可以追蹤，其產狀與正常產狀不同(右圖3);二是可連線追蹤的斷層波，是斷層面的反射(右圖4)。

地震資料對大型斷層判斷比較準確，但對斷距較小的斷層，尤其油藏內部的“毛毛”斷層(斷距多在20,30m以下)，一般難於判斷。因此，對油藏內部的小斷層，還需要套用多種資料和方法進行綜合分析研究。

2.井下斷層識別

在鑽井過程中有可能鑽遇斷層，而且常常會鑽遇斷層，怎樣識別斷層是鑽井地質中的一個重要問題。實際上斷裂活動將引起一系列地層與構造的變化，也將改變油氣層的埋藏條件，引起流體性質和壓力的變異，利用與斷層共存的各種地質標誌就有助於判斷地下斷層的存在。

（1）地層的重複與缺失

根據地質錄井資料和測井資料，對鑽井剖面進行對比，對井下地層進行橫向追蹤，可以在單井剖面中發現地層的重複或缺失，以及同層地層厚度的急劇增厚或減薄變化。這都是可能存在斷層的表現。

（2）在近距離內地層厚度突變

地層厚度的橫向變化是逐漸的，並有一定的沉積規律可以遵循。如果鑽遇的同一岩層的厚度與近蹌離內的鄰井對比出現同層厚度突變，則有可能是斷層所造成。

（3）石油性質的差異

由於斷層的切割，同一儲油層可能成為互不連通的斷塊。由於不同斷塊中的油氣其運移過程和保存條件可能存在差異，因而石油性質就可能顯不出一定的變化。

（4）地層壓力的差異

由於斷層的切割、封閉作用，可使斷層兩側的油層互不連通，各自形成獨立的壓力系統。在同一壓力系統中，壓力互相傳導並保持平衡，各井的油層壓力應該相等，壓力係數一致。而在不同壓力系統中，其地層壓力與壓力係數則常常不同。這是斷層存在的又一徵兆。

（5）油水界面的差異

當相鄰兩井的同一套油層出現明顯的油水界面高差時，一般都應首先考慮斷層的存在。

3.斷層研究的動態方法

對開發中的油藏斷層的存在與否及其密封性，主要採用動態方法進行判斷。也只有採取動態的方法，才能肯定或否定油藏斷層的存在和密封性。

斷層封閉性研究

斷層對油氣具有雙重作用，一是能阻擋油氣運移，形成油氣圈閉，它是油氣藏的天然邊界;二是成為油氣運移的通道，或注水開發時的水竄道路。即使是同一條斷層在它形成的早期一般是開啟性的，在其後期斷裂活動轉沉寂以後，由於上覆地層的壓實作用與地下水活動產生的充填、膠結作用，斷層又多轉化為封閉性的。因此，研究斷層的封閉性，無論在理論上或在油氣勘探與開發的實踐中都是十分重要的。

判斷斷層的封隔性，可以從以下幾個方面進行分析研究。

1.斷面兩側的岩性條件

斷面兩側的岩性條件是斷層具封閉性的基礎。斷層兩側若為滲透性與非滲透性岩層相接觸時，則該斷層為封閉性斷層的可能性較大。但也要注意，沿斷層延伸方向斷面兩側滲透層與非滲透層的接觸關係是變化的，因此在斷層的不同位置，其封閉差異可能存在變化，因而該斷層的封閉性還需套用其它更可靠的資料予以證實。

2.斷層的力學性質

從力學性質來分析，通常認為張性斷裂易於形成開啟性斷層，而壓扭性斷裂容易形成封閉性斷層。但隨著埋深的增加和時間的延長，張性斷裂的封閉性也會發生變化。埋深增加使壓實作用加強，斷層面會逐漸封閉;在漫長的地質年代裡，時間因素也會使岩石發生蠕變現象，從而使原來開啟的斷層逐漸封閉。而地下水的存在和水中的溶解物質的澱積、膠結、交代等作用，也會加強斷層的封閉。因此，不能僅僅根據斷層的力學性質就做出肯定或否定的斷語，還應參考多方面的資料進行推斷論證。一般來說，長期處於沉寂狀態下的斷蹌較小的斷層，多是封閉性的。

3.斷層兩盤的流體性質及分布差異

斷層兩盤流體性質的差異，尤其油水界面高度的差異，是斷層封閉的重要標誌。

4.鑽井過程中的顯示

在正常鑽井過程中，鑽遇斷層若發現鑽井液漏失、井涌及油氣顯不等現象，以及岩心有斷層角礫岩，岩屑中存在次生方解石，石英含量增高，鑽時減少等現象，這將預不鑽遇的斷層多為開啟性的，否則為封閉性斷層。例如，渤海灣地區很多井都鑽遇了正斷層，有的井鑽遇正斷層多達6~7條，但多數井未發現斷點處有井漏、井涌及油氣顯不等現象，一般都認為斷層是封閉的，並得到證實。

斷層的封閉與否，除應考慮上述因素外，還可在油田的開發過程中，套用壓力恢復曲線或通過觀察開發井與生產井產量與壓力變化，來判斷斷層的封閉性，這對油田開發和剩餘油研究有重要意義。