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被斷層錯動后蓋層重新形成封閉能力時間的定量評價方法與流程

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被斷層錯動后蓋層重新形成封閉能力時間的定量評價方法與流程

技術(shù)領(lǐng)域:

本發(fā)明涉及一種應(yīng)用于地球物理勘探領(lǐng)域中的被斷層錯動后蓋層重新形成封閉能力時間的定量評價方法。



背景技術(shù):

大量的油氣勘探實踐與石油地質(zhì)理論研究已經(jīng)證實,蓋層對油氣的封閉能力不僅僅取決于其自身的封閉屬性,更重要的是取決于錯動其斷層的封閉能力。而對于被斷層錯動但尚未錯斷的蓋層,斷層雖未使其失去橫向分布的連續(xù)性,但由于斷層上下兩盤塊體的相互研磨,使掉落到斷裂帶內(nèi)的、早已發(fā)生成巖作用的巖石又發(fā)生碎裂,成巖程度降低,導(dǎo)致蓋層失去封閉能力。隨著壓實程度的增強,蓋層內(nèi)斷層充填物逐漸壓實成巖并重新形成封閉能力,此時油氣能否聚集成藏主要取決于蓋層內(nèi)斷層巖石的封閉能力。

一般認為斷層在活動時是開啟的不具有封閉能力,只有當(dāng)斷層停止活動后,在多種地質(zhì)因素的綜合作用下才能形成封閉能力。隨著斷裂帶內(nèi)部結(jié)構(gòu)由“面”至“帶”認識的逐步完善,有關(guān)斷層封閉的機理也逐漸由斷面緊閉封閉機理過渡到排替壓力差封閉機理,考慮的因素越加全面,采用的技術(shù)手段越加科學(xué)合理,推動著被斷層錯動后蓋層封閉性(主要表現(xiàn)為錯動蓋層的斷層的垂向封閉能力)的相關(guān)理論研究不斷前進。目前,有關(guān)斷層巖封閉能力的研究多是圍繞其滲透能力開展的,即使目的盤儲層巖石的對置盤為非滲透性地層,若斷層巖石滲透性較好,油氣也將通過斷層巖石沿斷層發(fā)生運移。

目前對于被斷層錯動后蓋層封閉能力的定量評價主要是基于斷層巖封閉機理得到的斷-儲排替壓力差法,利用現(xiàn)今沉積狀態(tài)下蓋層內(nèi)斷層巖石與儲層巖石資料,通過研究斷層巖石的泥質(zhì)含量和壓實成巖程度,計算現(xiàn)今狀態(tài)下壓實后斷層巖石與儲層巖石排替壓力的相對大小,進而定量評價蓋層在現(xiàn)今的封閉與否及其封閉能力的大小、所能封閉的烴柱高度等,很少考慮錯動蓋層的斷層究竟是在地質(zhì)歷史時期的哪個階段形成了封閉能力,即蓋層重新形成封閉能力的時期。現(xiàn)研究錯動蓋層的斷層封閉能力形成時期的方法主要有3種:①斷層停止活動時期即為斷層封閉能力形式時期;②通過比較斷面所受上覆沉積載荷壓力與泥巖塑性變形極限壓力,間接評價斷層垂向封閉能力形成的時期;③通過分析溫度和壓力變化導(dǎo)致的斷裂帶內(nèi)流體中成巖物質(zhì)過飽和沉淀等現(xiàn)象,判斷斷層發(fā)生垂向封堵的時期。其中,方法①是比較籠統(tǒng)的概念,斷層在停止活動時斷裂帶內(nèi)充填物表現(xiàn)為松散堆積物尚未壓實成巖,該時期遠早于斷層垂向封閉能力形成的時期;方法②并沒有從斷層垂向封閉機理出發(fā),且僅適用于傾斜斷層,對于不同成分、不同埋深的泥巖其物性變化較大,其與斷面所受壓力的變化趨勢相差甚遠,很難通過二者之間關(guān)系確定封閉能力形成時期;方法③也不是從斷層垂向封閉機理出發(fā),多適用于傾角較大的斷層,在實際評價過程中仍存在一定的不確定性因素,如斷裂帶內(nèi)流體中多種離子的過飽和沉淀是否發(fā)生相互促進或抑制作用等等?;诖?,有關(guān)斷層封閉能力形成時期的確定尚沒有較為有效的方法,即有關(guān)被斷層錯動后蓋層重新形成封閉能力時間的研究尚未形成一套系統(tǒng)、有效的方法,這無疑不利于評價被斷層破壞蓋層在油氣成藏期的封閉能力,也不利于含油氣盆地斷層發(fā)育區(qū)油氣勘探的深入。



技術(shù)實現(xiàn)要素:

為了解決背景技術(shù)中所提到的技術(shù)問題,本發(fā)明給出的評價方法是基于斷-儲排替壓力差法的研究思路和影響因素,根據(jù)已知的儲層巖石排替壓力反推在蓋層重新形成封閉能力時斷層巖石的初始排替壓力值,由于該點斷層巖石在圍巖地層中一定能找到一點與其具有相同的泥質(zhì)含量和壓實成巖程度,以此來確定被斷層錯動后蓋層重新形成封閉能力時蓋層內(nèi)斷層巖石相當(dāng)于正常沉積巖石的壓實成巖埋深,通過不同壓實成巖階段斷層巖石與儲層巖石所受壓力關(guān)系,求得被斷層錯動后蓋層重新形成封閉能力時期至現(xiàn)今的時間,以期更好地評價被斷層錯動后蓋層的封閉能力及其對油氣的控制作用。

本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種被斷層錯動后蓋層重新形成封閉能力時間的定量評價方法,其特征在于:通過建立被斷層錯動后蓋層重新形成封閉能力時間的地質(zhì)與數(shù)學(xué)模型,當(dāng)蓋層中斷層充填物壓實后排替壓力大于等于儲層排替壓力時,蓋層重新形成封閉;然后根據(jù)蓋層重新形成封閉能力時斷層巖石所需達到的初始排替壓力值,及研究區(qū)所建立的斷層巖石泥質(zhì)含量和壓實成巖埋深乘積與其排替壓力之間的關(guān)系,確定斷層巖石封閉能力形成時與其具有相同成巖程度圍巖的埋深,最終得到被斷層錯動后蓋層重新形成封閉能力的時期。

上述方法的具體實現(xiàn)步驟如下:

第一步,確定儲層巖石排替壓力;

根據(jù)研究區(qū)儲層巖石樣品實測排替壓力與其埋深、泥質(zhì)含量數(shù)據(jù),建立如公式(1)所述的3者關(guān)系的數(shù)學(xué)統(tǒng)計公式;

pdr—儲層巖石排替壓力,mpa;

vshr—儲層巖石泥質(zhì)含量,%;

zr—儲層巖石埋深,m;

a、b—與地區(qū)有關(guān)常數(shù),通過研究區(qū)實測儲層巖石排替壓力與其壓實成巖埋深和泥質(zhì)含量乘積關(guān)系擬合確定;

實際應(yīng)用時,公式(1)中儲層巖石泥質(zhì)含量vshr根據(jù)附近井的自然伽馬或自然電位曲線獲取,儲層巖石埋深zr在研究區(qū)沒有發(fā)生明顯抬升剝蝕的情況下用現(xiàn)今埋深代替;已知上述兩個參數(shù)后即可確定研究區(qū)儲層巖石排替壓力;

第二步,確定蓋層重新形成封閉能力時斷層巖石壓實成巖埋深;

由于斷層在活動過程中上下兩盤塊體相互研磨形成空腔,此時兩盤滑動削截下來的圍巖物質(zhì)充填在空腔內(nèi)形成斷裂帶,對于被斷層錯動的蓋層,其斷裂帶內(nèi)物質(zhì)表現(xiàn)為松散的、尚未發(fā)生壓實作用的泥巖碎屑,因此不具備封閉能力;有且僅有當(dāng)斷層最后一次停止活動后,斷層內(nèi)充填物才開始壓實成巖,逐漸形成封閉能力;而儲層巖石與斷層巖石不同,其是一經(jīng)沉積便在上覆沉積載荷的作用下發(fā)生壓實成巖作用,所以說斷層巖石在初始狀態(tài)下(斷層剛停止活動后)排替壓力是小于儲層巖石的排替壓力的,但隨著時間的推移壓實成巖作用不斷增強,斷層巖石受泥質(zhì)含量較高的影響,在某一時刻其排替壓力會等于儲層巖石排替壓力,此時蓋層重新形成封閉能力,且有封閉能力隨斷層巖石壓實程度的升高而逐漸增大;

因此,基于斷層垂向封閉機理,將公式(1)中求得的儲層巖石排替壓力視為蓋層重新形成封閉能力時對應(yīng)的斷層巖石初始排替壓力值,即pdf=pdr;其中斷層巖石排替壓力與其泥質(zhì)含量、壓實成巖埋深的乘積具有如公式(2)所示的關(guān)系,則斷層形成封閉能力時斷層巖石的壓實成巖埋深用公式(3)表示:

pdf—斷層巖石排替壓力,mpa;

vshf—斷層巖石泥質(zhì)含量,%;

zf—斷層巖石壓實成巖埋深,m;

c、d—與地區(qū)有關(guān)的常數(shù),通過研究區(qū)實測斷層巖石排替壓力與其壓實成巖埋深和泥質(zhì)含量乘積關(guān)系擬合得到;

實際應(yīng)用時,利用公式(4)求得斷層巖石泥質(zhì)含量vshf;

n—滑過斷點的砂泥巖層層數(shù);

i—滑過斷點的第i層巖層;

△zi—滑過斷點的第i層巖層厚度,m;

vshi—滑過斷點的第i層巖層泥質(zhì)含量,%;

h—斷層垂直斷距,m;

一般情況下,當(dāng)蓋層被斷層錯動但尚未錯開時,斷裂充填物以蓋層物質(zhì)——泥質(zhì)碎屑為主;在斷裂最后一次停止活動后,斷裂帶內(nèi)的泥質(zhì)碎屑在上覆地靜壓力的作用下逐漸排出孔隙水,發(fā)生壓實成巖作用,形成的斷層巖石表現(xiàn)為泥質(zhì)巖類,具有較強的封閉能力,此時蓋層內(nèi)斷層巖石的泥質(zhì)含量即為100%;

因此,由公式(1)中儲層巖石排替壓力值確定蓋層重新形成封閉能力時斷層巖石初始排替壓力值pdf,且蓋層內(nèi)斷層巖石泥質(zhì)含量vshf也已知;即可利用公式(3)確定蓋層重新形成封閉能力時斷層巖石壓實成巖埋深;

第三步,按照以下步驟求取被斷層錯動蓋層重新形成封閉能力的時期;

首先,基于在圍巖地層中一定能找到一點其與目的點斷層巖石具有相同的泥質(zhì)含量和壓實成巖程度這一觀點;在本步驟及隨后的步驟中定義a點為斷裂帶內(nèi)的目的點;b點為圍巖地層中一點,其與a點具有相同的泥質(zhì)含量和壓實成巖程度;c點為斷層的上斷點;則存在公式(5)所示的關(guān)系;

pa·ta=pb·tb(5)

pa—斷裂帶內(nèi)目的點a所受靜巖壓力,pa;

ta—斷裂帶內(nèi)目的點a自斷裂最后一次停止活動到蓋層重新形成封閉能力的時間,ma;

pb—圍巖地層中b點所受靜巖壓力,pa;

tb—被斷層錯動后蓋層重新形成封閉能力時b點沉積所用時間,ma;

然后,根據(jù)圍巖地層與斷層巖石所受壓力的不同對公式(5)進行轉(zhuǎn)化;

z1(ρr-ρw)ta·cosθ+z2·ρr·ta·cosθ=zb·ρr·tb(6)

z1—斷裂帶內(nèi)目的點a到斷層上斷點c的垂直距離,m;

ρr—上覆沉積巖層骨架密度,kg/m3;

ρw—地層水密度,kg/m3;

θ—斷層傾角,°;

z2—上斷點c到蓋層重新形成封閉能力時沉積地層頂面的垂直距離,m;

zb—圍巖地層中b點到蓋層重新形成封閉能力時沉積地層頂面的垂直距離(即第二步中計算得到的斷層巖石壓實成巖埋深zf),m;

其中,對于已知深度的圍巖地層內(nèi)b點,其在蓋層重新形成封閉能力時所經(jīng)歷的沉積時間tb也已知;且斷裂帶內(nèi)目的點a到斷層上斷點c的垂直距離也能根據(jù)地震數(shù)據(jù)解釋成果確定;故公式(4)中僅有ta和z2為未知數(shù),但二者之間存在一定關(guān)系,z2厚度的地層是在ta的時間內(nèi)沉積形成的,其表現(xiàn)為ta的一個函數(shù),根據(jù)現(xiàn)今地層沉積厚度與沉積所經(jīng)歷時間的關(guān)系將公式(6)轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€以ta為未知數(shù)的一元二次方程;

z’—z2所屬地層沉積的總厚度,m;

t’—z2所屬地層沉積經(jīng)歷的總時間,ma;

然后,根據(jù)公式(6)可計算得到一正一負2個ta值,其中為負的ta值不符合實際情況,僅有當(dāng)斷層停止活動后其內(nèi)物質(zhì)才開始壓實,此時充填物仍表現(xiàn)為泥質(zhì)碎屑,蓋層仍不具封閉能力;而為正的ta值就表示斷層最后一次停止活動到蓋層重新形成封閉能力時所經(jīng)歷的時間;

最后,利用公式(8)求得蓋層形成封閉能力距現(xiàn)今的時間段,即為被斷層錯動后蓋層重新形成封閉能力的時期;

tf=t-ta(8)

tf—蓋層形成封閉能力到現(xiàn)今的時間,ma;

t—斷層最后一次停止活動到現(xiàn)今的時間,ma;

當(dāng)tf為正值時,表示在距現(xiàn)今tf個百萬年時斷層充填物的壓實后排替壓力就等于或大于儲層巖石的排替壓力,被斷層錯動的蓋層早已重新形成封閉能力;當(dāng)tf為負值時,表示斷層巖石的排替壓力至今仍小于儲層巖石的排替壓力,蓋層尚未恢復(fù)其封閉能力;

比較tf與油氣成藏期的相對早晚,當(dāng)tf早于油氣成藏期,表明在油氣大規(guī)模運移聚集時,被斷層錯動的蓋層已經(jīng)重新形成封閉能力,可捕獲油氣在相關(guān)圈閉中聚集成藏;當(dāng)tf晚于油氣成藏期,表明在油氣大規(guī)模運移聚集時,被斷層錯動的蓋層尚沒有重新恢復(fù)其封閉能力,即使油氣運移至此,蓋層也不會對其起到封閉作用,油氣仍會繼續(xù)向上運移;

本發(fā)明具有如下有益效果:在以往有關(guān)被斷層錯動后蓋層的封閉能力的評價中,往往是根據(jù)現(xiàn)今蓋層內(nèi)斷層巖石與儲層巖石的沉積狀態(tài),通過綜合考慮影響封閉能力的多個地質(zhì)因素來厘定斷層巖石與儲層巖石的相對大小,進而定量評價蓋層封閉與否及其封閉能力的大小、所能封閉的烴柱高度等。蓋層內(nèi)斷層巖石泥質(zhì)含量越高,壓實成巖壓力越大,壓實成巖時間越長,其排替壓力越大,封閉能力越強;反之封閉能力越弱。且對于斷層垂向封閉能力形成時期——被斷層錯動后蓋層重新形成封閉能力時期的研究多局限在斷面所受壓力與巖石發(fā)生塑性變形臨界壓力的相對大小方面,并沒有形成一套系統(tǒng)的、定量的方法來評價在地質(zhì)歷史的某個階段被斷層錯動后蓋層重新形成封閉能力的時間,這無疑不利于評價被斷層破壞蓋層在油氣成藏期的封閉能力,也不利于含油氣盆地斷層發(fā)育區(qū)油氣勘探的深入。為此,本發(fā)明基于斷層垂向封閉的斷-儲排替壓力差法,通過建立斷層巖石和與其具有相同成巖程度圍巖地層的等式關(guān)系,在確定目的點斷層巖石壓實成巖埋深的基礎(chǔ)上,建立了一套定量評價被斷層錯動后蓋層重新形成封閉能力時間的方法。利用上述方法可直接通過比較蓋層重新形成封閉能力時期與油氣成藏期的相對早晚,來確定蓋層在油氣大規(guī)模運聚期能否有效封閉油氣,該方法對正確認識含油氣盆地斷層發(fā)育區(qū)油氣分布規(guī)律和指導(dǎo)油氣勘探均具有重要意義。

附圖說明:

圖1是被斷層錯動后蓋層重新形成封閉能力時期計算地質(zhì)模型圖。

圖2是研究區(qū)q砂巖樣品及全部巖石樣品排替壓力與其埋深、泥質(zhì)含量之間關(guān)系圖。

圖3是研究區(qū)q內(nèi)斷層f在目的層頂面構(gòu)造圖。

具體實施方式:

下面對本發(fā)明給出詳細說明:

首先,分析蓋層內(nèi)斷層垂向封閉機理及排替壓力影響因素。斷層在錯動蓋層過程中,其上下兩盤塊體相互研磨形成空腔,在空腔內(nèi)往往形成地層負壓或低壓,使圍巖地層內(nèi)地層水迅速進入裂縫,并充滿斷層碎屑充填物的孔隙,使斷裂碎屑充填物相對圍巖有較大孔隙度和含水飽和度,致使蓋層失去封閉能力。隨著壓實程度的升高,該充填物在斷面正壓力的作用下逐漸排出孔隙水,慢慢壓實成巖,形成斷層巖。斷層碎屑充填物向斷層巖演化的過程即是孔隙度逐漸變小、成巖程度逐漸提高、封閉能力逐漸恢復(fù)并變強的過程。斷層充填物的封閉能力即代表油氣穿過蓋層垂向運移的難易程度,可見,評價蓋層封閉能力的關(guān)鍵是評價斷層巖的封閉能力。

評價斷層巖封閉能力的關(guān)鍵參數(shù)是斷層巖石的排替壓力,只有當(dāng)蓋層中斷層充填物的排替壓力大于等于下伏儲層巖石的排替壓力時,蓋層才重新恢復(fù)其封閉能力,反之蓋層仍表現(xiàn)為非封閉。蓋層內(nèi)斷層巖石排替壓力的大小主要受其泥質(zhì)含量和壓實成巖程度的影響,其內(nèi)泥質(zhì)含量越高,壓實成巖程度越高,排替壓力就越大,反之則越小。而斷層巖石壓實成巖程度又取決于其壓實成巖埋深,埋深又受壓實成巖壓力和壓實成巖時間兩方面作用,一般情況下,壓實成巖壓力主要表現(xiàn)為上覆沉積載荷和區(qū)域主壓應(yīng)力的綜合作用,二者合力越大,斷層巖石排替壓力越大;壓實成巖時間則表現(xiàn)為承壓時間越長,巖層孔滲性越差,排替壓力越大。

在以往有關(guān)被斷層錯動后蓋層封閉能力的研究中,多是通過現(xiàn)今蓋層內(nèi)斷層巖石與儲層巖石的埋深、泥質(zhì)含量等數(shù)據(jù)判斷二者排替壓力的相對大小,并依據(jù)斷層垂向封閉機理定量評價蓋層封閉能力,而沒有較為系統(tǒng)地定量評價地質(zhì)歷史時期某一時刻蓋層的封閉能力甚至蓋層重新形成封閉能力時期的地質(zhì)模型,這無疑不利于評價被斷層錯動蓋層在油氣成藏期的封閉能力,也不利于含油氣盆地斷層發(fā)育區(qū)油氣勘探的深入。

為此,本發(fā)明根據(jù)斷層垂向封閉的斷-儲排替壓力差封閉機理,由蓋層下伏儲層巖石的排替壓力推斷出被斷層錯動后蓋層重新形成封閉能力時斷層巖石排替壓力的初始值,通過研究區(qū)不同類型巖石排替壓力與泥質(zhì)含量、壓實成巖埋深乘積關(guān)系確定目的點斷層巖石相當(dāng)于正常沉積圍巖地層的埋深,提出了一套定量評價被斷層錯動后蓋層重新形成封閉能力時期的方法。

本種被斷層錯動后蓋層重新形成封閉能力時期的定量評價方法概述如下:通過建立被斷層錯動后蓋層重新形成封閉能力時間的地質(zhì)與數(shù)學(xué)模型,當(dāng)蓋層中斷層充填物壓實后排替壓力大于等于儲層排替壓力時,蓋層重新形成封閉;然后根據(jù)蓋層重新形成封閉能力時斷層巖石所需達到的初始排替壓力值,及目標(biāo)靶區(qū)所建立的斷層巖石泥質(zhì)含量和壓實成巖埋深乘積與其排替壓力之間的關(guān)系,確定蓋層重新形成封閉能力時斷層巖石相當(dāng)于正常沉積巖石的埋深,最終確定被斷層錯動后蓋層重新形成封閉能力的時期。

具體實施過程如下:

第一步,確定儲層巖石排替壓力;

根據(jù)研究區(qū)q內(nèi)泥質(zhì)含量小于50%的砂巖儲層巖石樣品實測排替壓力與其埋深、泥質(zhì)含量數(shù)據(jù)(如附圖2中左圖所示),建立三者之間的冪函數(shù)關(guān)系,其對應(yīng)的數(shù)學(xué)統(tǒng)計式可用公式(1)表示;

pdr—儲層巖石排替壓力,mpa;

vshr—儲層巖石泥質(zhì)含量,%;

zr—儲層巖石埋深,m;

計算過程中儲層巖石泥質(zhì)含量vshr根據(jù)附近井的自然伽馬與自然電位曲線獲??;由于研究區(qū)沒有發(fā)生明顯抬升剝蝕,儲層巖石埋深zr用現(xiàn)今埋深代替,即可根據(jù)上述兩個參數(shù)利用公式(1)計算研究區(qū)l1~l13測線處儲層巖石的排替壓力值,其結(jié)果如表1所示;

表1研究區(qū)q內(nèi)不同測線處儲層巖石排替壓力數(shù)據(jù)表

第二步,確定蓋層重新形成封閉能力時斷層巖石壓實成巖埋深;

由于斷層在活動過程中上下兩盤塊體相互研磨形成空腔,此時兩盤滑動削截下來的圍巖物質(zhì)充填在空腔內(nèi)形成斷裂帶,對于被斷層錯動的蓋層,其斷裂帶內(nèi)表現(xiàn)為松散的、尚未發(fā)生壓實作用的泥巖碎屑,因此不具備封閉能力;有且僅有當(dāng)斷層最后一次停止活動后,斷層內(nèi)充填物才開始壓實成巖,逐漸形成封閉能力;與斷層巖石不同的是,儲層巖石一經(jīng)沉積便在上覆沉積載荷的作用下發(fā)生壓實成巖作用,所以說斷層巖石在初始狀態(tài)下(斷層剛停止活動后)排替壓力是小于儲層巖石的排替壓力的,但隨著時間的推移壓實成巖作用不斷增強,斷層巖石受泥質(zhì)含量較高的影響,在某一時刻其排替壓力會等于儲層巖石排替壓力,此時蓋層重新形成封閉能力,且有封閉能力隨斷層巖石壓實程度的升高而逐漸增大;

因此,基于斷層垂向封閉機理,將公式(1)中求得的儲層巖石排替壓力視為蓋層重新形成封閉能力時對應(yīng)的斷層巖石初始排替壓力值,即pdf=pdr;其中研究區(qū)q內(nèi)斷層巖石排替壓力與其泥質(zhì)含量、壓實成巖埋深的乘積與儲層巖石相似,3者之間具有一定的冪函數(shù)關(guān)系,為得到斷層巖石所具有的最大封閉能力,確定如附圖2中右圖所示的最大外包絡(luò)線的擬合公式,即公式(2)所示關(guān)系,則斷層重新形成封閉能力時斷層巖石壓實成巖埋深可用公式(3)表示:

pdf—斷層巖石排替壓力,mpa;

vshf—斷層巖石泥質(zhì)含量,%;

zf—斷層巖石壓實成巖埋深,m;

在計算過程中,考慮到蓋層被斷層錯動但尚未錯開,此時斷裂帶內(nèi)充填物以蓋層物質(zhì)即泥質(zhì)碎屑為主;在斷裂最后一次停止活動后,斷裂帶內(nèi)的泥質(zhì)碎屑在上覆地靜壓力的作用下逐漸排出孔隙水,發(fā)生壓實成巖作用,形成的斷層巖石表現(xiàn)為泥質(zhì)巖類,具有較強的封閉能力,故將研究區(qū)q內(nèi)斷層f在蓋層段內(nèi)的斷層巖石泥質(zhì)含量視為100%;

因此,由表1中第一步求取的儲層巖石排替壓力確定蓋層重新形成封閉能力時斷層巖石初始排替壓力值pdf,且蓋層內(nèi)斷層巖石泥質(zhì)含量vshf也已知;根據(jù)公式(3)確定的函數(shù)關(guān)系,計算斷層巖石形成封閉能力時其壓實成巖埋深zf的相對大?。痪唧w結(jié)果如表2所示;

第三步,按照以下步驟求取被斷層錯動蓋層重新形成封閉能力的時期;

首先,基于在圍巖地層中一定能找到一點其與目的點斷層巖石具有相同的泥質(zhì)含量和壓實成巖程度這一觀點;在本步驟及隨后的步驟中定義a點為斷裂帶內(nèi)的目的點;b點為圍巖地層中一點,其與a點具有相同的泥質(zhì)含量和壓實成巖程度;c點為斷層的上斷點;則存在公式(5)所示的關(guān)系;

pa·ta=pb·tb(5)

pa—斷裂帶內(nèi)目的點a所受靜巖壓力,pa;

ta—斷裂帶內(nèi)目的點a自斷裂最后一次停止活動到蓋層重新形成封閉能力的時間,ma;

pb—圍巖地層中b點所受靜巖壓力,pa;

tb—被斷層錯動后蓋層重新形成封閉能力時b點沉積所用時間,ma;

然后,根據(jù)圍巖地層與斷層巖石所受壓力的不同對公式(5)進行轉(zhuǎn)化;

z1(ρr-ρw)ta·cosθ+z2·ρr·ta·cosθ=zb·ρr·tb(6)

z1—斷裂帶內(nèi)目的點a到斷層上斷點c的垂直距離,m;

ρr—上覆沉積巖層骨架密度,kg/m3;

ρw—地層水密度,kg/m3;

θ—斷層傾角,°;

z2—上斷點c到蓋層重新形成封閉能力時沉積地層頂面的垂直距離,m;

zb—圍巖地層中b點到蓋層重新形成封閉能力時沉積地層頂面的垂直距離(即第二步中計算得到的斷層巖石壓實成巖埋深zf),m;

其中,對于已知深度的圍巖地層內(nèi)b點,其在蓋層重新形成封閉能力時所經(jīng)歷的沉積時間tb也已知;且根據(jù)地震數(shù)據(jù)解釋成果,斷裂帶內(nèi)目的點a到斷層上斷點c的垂直距離亦已知;故公式(4)中僅有ta和z2為未知數(shù),但二者之間存在一定關(guān)系,z2厚度的地層是在ta的時間內(nèi)沉積形成的,其表現(xiàn)為ta的一個函數(shù),根據(jù)現(xiàn)今地層沉積厚度與沉積所經(jīng)歷時間的關(guān)系便可將公式(6)轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€以ta為未知數(shù)的一元二次方程;

z’—z2所屬地層沉積的總厚度,m;

t’—z2所屬地層沉積經(jīng)歷的總時間,ma;

然后,根據(jù)公式(6)可計算得到一正一負2個ta值,其中為負的ta值不符合實際情況,僅有當(dāng)斷層停止活動后其內(nèi)物質(zhì)才開始壓實,此時充填物仍表現(xiàn)為泥質(zhì)碎屑,蓋層仍不具封閉能力;而為正的ta值就表示斷層最后一次停止活動到蓋層重新形成封閉能力時所經(jīng)歷的時間;

最后,利用公式(8)求得蓋層形成封閉能力距現(xiàn)今的時間段,即為蓋層重新形成封閉能力的時期;具體結(jié)果如表2所示;

tf=t-ta(8)

tf—蓋層形成封閉能力到現(xiàn)今的時間,ma;

t—斷層最后一次停止活動到現(xiàn)今的時間(在研究區(qū)q內(nèi)的斷層f對應(yīng)的t為15.6ma),ma;

表2研究區(qū)q內(nèi)不同測線處斷層巖石重新形成封閉能力時期數(shù)據(jù)表

表2中tf均為正值時,表示在距現(xiàn)今tf個百萬年時斷層充填物的壓實后排替壓力就等于或大于儲層巖石的排替壓力,被斷層錯動的蓋層早已重新形成封閉能力;

比較tf與油氣成藏期的相對早晚,當(dāng)tf早于油氣成藏期,表明在油氣大規(guī)模運移聚集時,被斷層錯動的蓋層已經(jīng)重新形成封閉能力,可捕獲油氣在相關(guān)圈閉中聚集成藏;當(dāng)tf晚于油氣成藏期,表明在油氣大規(guī)模運移聚集時,被斷層錯動的蓋層尚沒有重新恢復(fù)其封閉能力,即使油氣運移至此,蓋層也不會對其起到封閉作用,油氣仍會繼續(xù)向上運移。

而通過對研究區(qū)q內(nèi)油氣成藏期次的研究可知,該區(qū)共存在三期油氣充注過程,對應(yīng)的時期分別為11.5~8ma、5ma及3.5~2ma,均晚于蓋層被斷層f錯動后重新形成封閉能力的時期15ma,表明油氣是在蓋層重新形成封閉能力后才發(fā)生多期充注的,蓋層能有效阻擋油氣并聚集成藏,該結(jié)果與研究區(qū)q目前得到的勘探成果相吻合,表明該方法能簡單、快速評價被層錯動后蓋層的封閉能力。

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