断层封闭性影响因素研究

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摘 要：本文通过大量文献调研，阐述了断层封闭性的概念，总结了岩性封闭、物性封闭、成岩封闭、压力封闭四种断层封闭机理；断层的埋深、断层的力学性质、产状、构造应力大小和方向、断层带内充填物质、断层组合形式、断面应力、断层带内部结构、异常高压、断层活动性、断层活动时间与油气充注时间、岩性配置等15个方面的影响因素。

关键词：断层封闭性 封闭机理 影响因素

一、断层封闭性的影响因素

断层的封闭性对油气的运聚具有重要影响，影响断层封闭的因素很多归纳起来大约有以下十五点。

1.断层的埋深

深度因素既可以影响断面压力。也可以改变流体压力。在不考虑构造应力的情况下，σn和P都随深度h线性增加，断层封闭系数If常数。对于挤压性盆地，随着深度的增加，封闭系数减小；对于伸展性盆地，断层封闭系数则随深度增加而增加。因此，一概说断层的埋深越大，上覆地层静压力越大，则断层封闭性越好，反之，则封闭性较差是不确切的。

2.断层的力学性质

一般来说，张性断层封闭性较差，挤压断层封闭性较好，扭性断层垂向上封闭性较好[4]。

3.断层的产状

主要是断层的走向和倾角具有较大影响。

断层的走向：构造应力影响断层走向的封闭性变化，构造应力越大，断层走向封闭性的变化就越大；构造应力越小，断层走向封闭性的变化就越小。

断层倾角：断层的倾角与断层的封闭性关系密切：张性盆地，断层的封闭性随倾角的减小而增大；挤压性盆地，断层的封闭性随着倾角的减小而减小；扭性盆地介于压性盆地和张性盆地之间。

4.构造应力大小和方向

挤压性盆地，在3000m 的深度，最大主压应力可达到150MPa，平均主压应力可达100MPa；而张性盆地，在同样深度，构造张应力一般为5MPa到 20MPa。这样在其他条件相同的情况下，压性盆地断层的封闭系数比张性盆地要大得多。

当最大主压应力方向与断裂走向几乎垂直时，断裂趋向于闭合状态，封闭性好；当最大主压应力方向与断裂走向几乎平行时，断裂趋向于张开，封闭性差。

5.断层带内充填物质

5.1泥质

粘土涂抹是指断层形成过程中，断层带内泥页岩层变薄夹在砂岩断面上形成泥质薄层，即断层泥。泥质成分的含量与排替压力有正相关关系。如果泥质成分的含量高，预示着断层封闭性好[5]。

5.2砂质

如果断裂填充物以砂质为主且无胶结时，其致密程度差，孔渗条件好，难以直接成为油、气侧向运移的遮挡物[6]。

5.3碎裂物质

碎裂作用是浅层砂岩断层中一种常见的脆性变形， 它使岩石颗粒产生裂缝，粒度变小，最终使岩石变得更加致密。Antonellini等将砂岩中断层的发展阶段分为3个级别，即变形面、变形带和滑动面，断距从变形面的几毫米或几厘米增大到滑动面的几米或更大。与断层周围未变形的砂岩相比，滑动面的孔隙度降低到接近于零。因此，可以产生极强的封闭能力。

5.4胶结物

断层活动开启时，地下或地表流体在沿垂向裂缝或连通孔隙自下而上或自上而下的渗滤运移过程中，由于温度和压力条件的改变，可造成SiO2和碳酸盐溶解及沉淀，形成致密胶结物质，封闭性强。

5.5沥青

油气沿开启断层运移过程中，由于脱沥青作用、微生物降解和水洗作用等可以在断裂带孔隙与裂缝中形成高粘滞性甚至固态的沥青物质，堵塞渗滤通道而形成封闭。

6.断层组合形式

王奎等（2008）认为断层的形成次序与排列形式对断层封闭性也有一定的影响。鲁兵等研究认为地堑状断层从上向下逐渐收敛，使得各断面间的摩擦力增大，断面间闭合程度较好，有利于油气的聚集如果地堑两侧的断层倾角不对称，就会引起地层的翘倾，使得陡倾角的断层面张开，封闭程度变差。地垒状断层与地堑状断层恰好相反，断层从上向下呈发散状，断面间的挤压不紧密，摩擦力不大，有利于油气的运移。

7.断面应力

张春林通过分析断层的断面压力、断面产状和断裂填充物的性质，认为影响断层垂向封闭性好坏的关键因素是断面的紧闭程度而断层面压力作用可使断裂带内的空腔和倾斜裂缝紧闭。故断面的紧闭程度可用断面所受正压力大小来衡量。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时，断面应是闭合的，否则断面将开启，不具封闭性。

8.断层带内部结构

付晓飞从断层带内部结构评价断层的封闭性，脆性断层断裂带由以断层岩和伴生裂缝为特征的破碎带和诱导裂缝带两部分组成；塑性断层断裂带表现为几条充填断层泥大裂缝的组合，诱导裂缝带不发育. 破碎带内部伴生裂缝、无粘结力断层岩带和诱导裂缝带都可能成为油气运移的通道，只有这三种通道均封闭，脆性断层垂向才是封闭的。只要伴生裂缝封闭，塑性断层就是封闭的。

9.异常高压

沉积盆地在压实中期普遍存在泥岩欠压实带。异常高孔隙流体压力的泥岩欠压实带具有高的延展性和高的排替压力，可形成非常有效的压力封闭。Magara指出，即使是在构造活动地区，压力封闭也几乎可以立即（地质意义上）使裂缝闭合，阻止油气向上运移。故欠压实带可以在断层两侧横向上呈连续分布，形成纵向上的压力封闭。

参考文献

[1] 宋来明，贾达吉，徐强.断层封闭性研究进展[J].煤田地质与勘探，2006，34（5）：13-16.

[2] 赵密福，信荃麟，李亚辉，等.断层封闭性的研究进展[J].新疆石油地质，2001，22（3）：258-261.

[3] 沈传波，梅廉夫，汤济广等.含油气盆地断层封闭性研究探讨[J].断块油气田，2002，9（4）：1-5.

[4]白新华，罗群.断层封闭性评价研究[J].大庆石油学院学报，1998，22（1）：89-92.

[5]吕延防，马福建.断层封闭性影响因素及类型划分[J].吉林大学学报.2003，33（2）：163-166.

[6]付广.断层封闭性影响因素的理论分析[J].天然气地球科学，2002，13（3-4）：40-44.

作者简介：刘明（1979-），男，汉族，2004年7月毕业于石油大学（华东）资源勘查工程专业，在读硕士研究生，现为中国石油大学（华东）科技处科技开发部主任。