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第三章 油气运移—4.断层启闭性研究方法与实例分析_油气成藏过程分析

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第三 油气 4. 断层 启闭 研究 方法 实例 分析 过程
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一、油气初次运移 (一 ) 连续稳态初次运移模式 (二 ) 泥 /页岩天然水力破裂与幕式流体初次运移 二、油气二次运移 (一 )输导体系 1. 输导体系定义 非均质输导层中油气运移机理 (二 )超压盆地流体流动机制、流动样式与油气富集 第三章 油气运移 (1) 断层 (带 )结构 (2) 断层封闭 /开启性 (3) 断层输导与封闭机理研究实例 (3) 断层输导与封闭机理研究实例 A. 裂陷盆地,断层的 (垂向 /侧向 )输导与封闭与断层的活动强度相关 活动强度大的主断层起输导作用,强度小的次级断层起封闭作用 同条断层分段式的输导与封闭,活动强度大的部位输导,小的封闭 1 4 A 2 34 5 00 580 660 740 820 900 0 5 10 15 20 25 30 35 40 540 580 620 660 700 740 780 820 860 900 940 980 2 34 5 歧南断阶断层活动速率 歧南断阶 要断裂控油 主断裂输导、次要断裂控制油气聚集 B A B 5 2 2 3 5 00 580 660 740 820 900 980 1 歧南断阶 1主断层输导,次要断裂控油 主断裂输导、次要断裂控制油气聚集 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 580 620 660 700 740 780 820 860 900 2 4 6 A A B 500 580 660 740 820 900 980 N 1大断裂 3 5 6 线号 歧南断阶带 (层活动速率 线号 断层活动速率(m/0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 540 600 660 720 780 840 900 960 2 4 6 主断裂输导、次要断裂控制油气聚集 歧南断阶带 7主断裂起输导、次要断裂控油 断层活动速率(m/断层相对位置 石南斜坡带新构造运动期断层活动速率 石二断层 D E F H 石一断层 0 10 20 30 40 50 60 70 80 0 100 200 300 600 700 800 900 1000 石一断层 石二断层 石二断层 石一断层 2油藏) 主断裂输导、次要断裂控制油气聚集 石南斜坡石一断层与石二断层 主断裂起输导、次要断裂控油 测线号 黄河口凹陷新构造运动断层活动速率 断层活动速率(m/1 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 120 160 200 240 280 320 360 400 440 480 520 560 600 640 680 720 760 800 840 880 920 960 断层 主断裂输导、次要断裂控制油气聚集 黄河口凹陷 但活动微弱区段控油,洼陷内部 次级断裂控油 油气井干井运移路径有利汇聚区烃源灶油气井干井运移路径有利汇聚区烃源灶Q H D 3 0 - 1 - 2Q H D 2 9 - 2 - 1 D 3 5 - 2 - 1Q H D 2 7 - 2 - 1Q H D 2 2 - 2 - 1 D 2 8 - 2 - 10 5 10 5 10条断层分段式的输导与封闭,活动强度大的部位输导,小的封闭 秦南凹陷主凹陷中部主生烃灶油气主要向北部运移,其次是东部;南部断阶带油气主要来源于凹陷南部的两个次级生烃洼陷 秦南凹陷沙二段底界面油气运移路径与聚集区域模拟图 断层活动性差异:活动速率 >10m/动速率 ﹤ 10m/石 臼 坨 起 陷 凹 南 秦 3 A’ B B’ C C’ D’ E E’ 2 D 0 20 40 断层活动速率m/ 2 4 同条断层分段式的输导与封闭,活动强度大的部位输导,小的封闭 1 2 89% 42% 2100 3200 3300 3400 3500 22d 条断层分段式的输导与封闭,活动强度大的部位输导,小的封闭 三角洲前缘砂 前缘席状砂 1 2 4 2 前三角洲半深湖 凸起 断层 油气充注 图 例 0 20 40 断层活动速率m/ 2 4 同条断层分段式的输导与封闭,活动强度大的部位输导,小的封闭 高邮凹陷真武 油气运聚机理与富集模式研究 720000 736000 752000 768000 720000 736000 752000 3608000362400036400003608000362400036400000 5 10 15 68000 高邮凹陷断裂系统图( 富民 真武 始新统油气田 真 2断裂 古新统 /中生界油气田 始新统油井 真 2真 2吴 1断裂 吴 2断裂 主断裂面三维构造形态与油气汇聚 阜四段主力源岩范围 油气运移方向 1. 断裂系统的发育演化与几何学、动力学特征 720000 736000 752000 768000 720000 736000 752000 3608000362400036400003608000362400036400000 5 10 15 68000 高邮凹陷 断裂面三维构造形态与油气汇聚 富民 始新统油气田 真 2断裂 古新统 /中生界油气田 始新统油井 真武 --富民油田区块 0 20 40 60 80 120 650 700 750 800 850 真 2 2 4 6 断层活动速率(m/Ma) 2断裂 25m/b) 油层 富 100 富 50 E1 f E1 f E1 f E1 f (c) 0 1 00 720 740 640 660 680 580 600 620 富 16 富 29 富 43 苏 63 苏 136 富 24 富 83 2 4 6 真 2断裂 始新统油田 强烈活动断裂 微弱活动断裂 井位 (a) 富 21 富 100 A A’ 760 海拔 (222 29 富 10 富 91 富 43 苏 136 富 19 富 21 A A’ 2 5 22221 f 4 E1 f 3 E1 f 2 E1 f 1 1 f 4 E1 f 3 E1 f 2 1 f 2 O( %) : 熟烃源岩 140 典型油藏垂向输导 2. 断裂垂向输导模式 10m/3 --真武油田区块 真 34 真 39 真 12 真 78 真 11 真 15 真 84 真 92 海拔( m) 2000 2800 戴 戴 二 一 段 段 戴 垛 一 二 段 垛 段 段 二 真 2断裂 2 A A’ 真 39 真 12 真 34 真 78 真 11 真 15 真 84 真 92 真 101 真 102 真 164 真 167 真 116 真 56 真 111 真 118 真 1 注:本图为垛一段黑色泥岩标志层构造图 1 真 2断裂 64 144 124 104 64 84 184 204 224 244 264 284 304 324 N A A’ 始新统油田 强烈活动断裂 微弱活动断裂 井位 断层活动速率(m/Ma) 2断裂 0 10 20 30 40 50 60 80 130 180 230 280 330 真 2 1 0 3 3 C C 25m/0m/型油藏垂向输导 720000 736000 752000 768000 720000 736000 752000 3608000362400036400003608000362400036400000 5 10 15 68000 高邮凹陷 断裂活动速率与油气分布 富民 真武 始新统油气田 古新统 /中生界油气田 始新统油井 微弱活动断裂 中等活动断裂 强烈活动断裂 真 2真 2黄 2断裂 吴 1断裂 吴 2断裂 垂向输导与垂向封闭断裂分布 0 1000 2000 3000 4000 5000 y 23 沙 19 沙 37 沙 20 永 21 25 7 6 永 14 真 11 真 12 真 30 许 26 许 10 s d+ 2层 f1 f2 f3 f5 f4 f6 f7 f8 f9 A’ A’ A (a) 0 10 20 30 40 50 60 70 f1 2- 1断层 f3 f4 f5 f6 f7 f8 f9 层活动速率(m/5m/0m/庄 2. 断裂垂向输导模式 垂向输导与垂向封闭断裂分布 油藏主要形成于流体汇聚与输导断层附近 主断层输导、次要断层控制油气聚集 角砾岩 断层泥 泥岩涂抹 碎裂变形带 断距 =D 断距窗口D ( △ Z ) /D 泥岩含量 △ Z— 地层厚度 D— 断距 海拔 (221 1 f 3 E1 f 4 E1 f 2 21 f 4 E1 f 3 E1 f 2 E1 f 1 断裂面泥岩涂抹封闭油气模型示意图 泥岩隔膜 ( 1) 泥岩涂抹封闭机理 3. 断裂侧向封闭模式 —— 泥岩涂抹封闭 --泥岩涂抹模型 油层 泥岩 油气运移路径 砂岩 岩涂抹封闭发育 算 流 程 图 测井研究 地质研究 地层对比 构造图数据 断层模型 构造模型 测井曲线 地震反演数据 泥质含量模型 校正 岩性模型 岩性判别 约束 断层属性计算 件建模方法 ( 1) 泥岩涂抹封闭机理 4. 断裂侧向封闭模式 —— 泥岩涂抹封闭 A B 黄 10 黄 43 2222222 74 黄 52 a’ b’ c’ a’ b’ c’ a b c a b c 52井泥质含量剖面 黄 52 黄 74 黄 74井泥质含量剖面 黄 43井泥质含量剖面 黄 43 A 黄 10北断面涂抹系数 22 黄 74 黄 43 黄 52 (封闭) (开启) --黄珏油田区块 ( 2)典型油藏泥岩涂抹封闭 3. 断裂侧向封闭模式 —— 泥岩涂抹封闭 --黄珏油田区块 A B 黄 64 黄 24 75 4. 断裂侧向封闭模式 —— 砂泥对接封闭 黄 24 75 黄 64 (封闭) (开启) 22 B 黄 75南断面上的涂抹系数 a’ a 黄 64 黄 43 黄 43 a a’ b’ b b’ b 黄 75 c’ c 4 52 c c’ 22222222 52 0 400 800 1200 1600 20000 400 800 1200 1600 2)典型油藏泥岩涂抹封闭 22222222222222-黄珏油田区块 ( 2)典型油藏泥岩涂抹封闭 3. 断裂侧向封闭模式 —— 泥岩涂抹封闭 222B A 富 13 富 43 b b’ a’ a 22b’ b 富 43 - 富 13 222d1 a’ A B 富 13 富 43 222 43北断面涂抹系数 (封闭) (开启) --富民油田区块 ( 2)典型油藏泥岩涂抹封闭 富 43井泥质含量剖面 富 13井泥质含量剖面 a B A 富 5 c 富 83 --富民油田区块 ( 2)典型油藏泥岩涂抹封闭 富 83北断面涂抹系数 d’ d 222d1 c’ d d’ 2222d1 c’ c 富 43 富 83井泥质含量剖面 富 5井泥质含量剖面 富 5 富 83 A B 222封闭 ) (开启 ) 22222222222222222222-富民油田区块 ( 2)典型油藏泥岩涂抹封闭 A B 222封闭 ) (开启 ) ( 1) 砂泥对接封闭模型 --砂泥对接封闭模型 A 砂泥对接 封闭 海拔 (221 1 f 3 E1 f 4 E1 f 2 21 f 4 E1 f 3 E1 f 2 E1 f 1 断层两盘砂泥对接封堵油气模型示意图 (a) 油层 泥岩 油气运移路径 砂岩 4. 断裂侧向封闭模式 —— 砂泥对接封闭 -- 测井研究 地质研究 地层对比 构造图数据 断层模型 构造模型 测井曲线 地震反演数据 泥质含量模型 校正 岩性模型 断层面上两盘的 岩性分布 岩性判别 约束 条件建模方法 ( 2) 砂泥对接封闭的 4. 断裂侧向封闭模式 —— 砂泥对接封闭 --黄珏油田区块 断层走向( M) A 本盘(上盘)砂岩 对盘(下盘)砂岩 泥岩 油层 B 黄 74 黄 43 1100 1150 1250 1350 1450 1600 度(M) 1700 黄 52 2盘泥质含量剖面 A B 22222 B 上盘泥质含量剖面 黄 10北断面岩性并置示意图 黄 74 黄 43 黄 52 黄 74 黄 43 黄 52 A B 黄 10 黄 43 黄 74 黄 52 --黄珏油田区块 A B 黄 10 黄 43 黄 74 黄 52 断层走向( M) A 本盘(上盘)砂岩 对盘(下盘)砂岩 泥岩 油层 黄 10北断面 B 黄 74 黄 43 1100 1300 1500 1700 黄 52 2度( m) 22 B 黄 74 黄 43 黄 52 (封闭) (开启) 黄 10北断面上的涂抹系数 (a) (b) ( 3)典型油藏砂泥对接封闭 —— 泥岩涂抹封闭 --黄珏油田区块 A B 断层走向( M) 黄 64 黄 24 75 黄 75南断面岩性并置示意图 深度(M) 4. 断裂侧向封闭模式 —— 砂泥对接封闭 1490 1100 1975 本盘(上盘)砂岩 对盘(下盘)砂岩 泥岩 油层 黄 64 黄 75 黄 24 A 下盘泥质含量剖面 22 24 75 黄 64 A B 黄 24 75 黄 64 上盘泥质含量剖面 22 A --黄珏油田区块 A B 断层走向( M) 黄 64 黄 24 75 黄 75南断面岩性并置示意图 深度(M) 4. 断裂侧向封闭模式 —— 砂泥对接封闭 ( 3)典型油藏砂泥对接封闭 — 1490 1100 1975 本盘(上盘)砂岩 对盘(下盘)砂岩 泥岩 油层 黄 24 75 黄 64 A B 黄 24封闭) (开启) 黄 75 黄 64 A B 泥岩涂抹封闭 --真武油田区块 断层走向( M) 本盘(上盘)砂岩 对盘(下盘)砂岩 泥岩 油层 真 21400 1500 1700 1900 2200 B 2 173 深度(M) B A 真 173 真 134 22 134 A B 222盘泥质含量剖面 222 B 上盘泥质含量剖面 真 173 真 134 真 173 真 134 --真武油田区块 断层走向( M) 本盘(上盘)砂岩 对盘(下盘)砂岩 泥岩 油层 真 22000 1800 B 173 真 134 222度( m) (a) 真 2 真 173 真 134 (封闭) (开启) A B 222b) 4. 断裂侧向封闭模式 —— 砂泥对接封闭 ( 3)典型油藏砂泥对接封闭 —— B A 真 173 真 134 泥岩涂抹封闭 --真武油田区块 B 真 151 A 2340 2515 2865 本盘(上盘)砂岩 对盘(下盘)砂岩 泥岩 油层 222层走向( M) 深度(M) A B 真 151 真 151南断层岩性并置示意图 222 B 上盘泥质含量剖面 真 151 真 1 真 1 真 1 222 151 真 1 下盘泥质含量剖面 A B --真武油田区块 B 真 151 A 2340 2515 2865 本盘(上盘)砂岩 对盘(下盘)砂岩 泥岩 油层 222层走向( M) 深度(M) A B 真 151 真 151南断面上的涂抹系数 (封闭) (开启) 真 151 222 151南断层岩性并置示意图 真 1 真 1 真 1 B A 泥岩涂抹封闭 --陈堡油田区块 B A 陈 3 3 陈 3层走向( M) 吴 1断层两侧岩性并置示意图 本盘 (下盘 )砂岩 对盘 (上盘 )砂岩 泥岩 层 深度(M) A 1930 1870 B 3 B A 1盘泥质含量剖面 B A 111盘泥质含量剖面 陈 3 3 陈 3 3 --富民油田区块 B A 富 13 富 43 富 83 ( 3)典型油藏砂泥对接封闭 —— A B 3100 2900 2700 2500 2300 13 222 43 富 83 深度( m) 本盘(下盘)砂岩 对盘(上盘)砂岩 泥岩 油层 A B 富 13 富 43 富 83 222封闭) (开启) 富 43北断面 富 43北断面上的涂抹系数 (b) (a) 砂-泥对接封闭 --富民油田区块 深度(M) A B B A 富 5 富 83 本盘(下盘)砂岩 对盘(上盘)砂岩 泥岩 油层 2905 2520 2270 富 83北断面岩性并置示意图 断层走向 M) 3125 3375 富 5 富 83 上盘泥质含量剖面 222 5 富 83 下盘泥质含量剖面 222 B 222 5 富 83 A B --富民油田区块 深度(M) A B B A 富 5 富 83 本盘(下盘)砂岩 对盘(上盘)砂岩 泥岩 油层 2905 2520 2270 富 83北断面岩性并置示意图 断层走向 M) 3125 3375 222 5 富 83 富 5 富 83 A B 222封闭 ) (开启 ) 粘土涂抹封闭 砂-泥对接封闭 共同作用机制 -- “之”字形输导模型 油层 泥岩 油气运移路径 海拔 (223 1 f 3 E1 f 4 E1 f 2 21 f 4 E1 f 3 E1 f 2 E1 f 1 五高导泥岩段 (b) 裂缝 ( 4)典型油藏砂 — 砂对接输导模式 222 本盘(下盘)砂岩 对盘(上盘)砂岩 泥岩 油层 M N 富 13 3000 2600 2200 富 43 富 83 0 1 16 富 29 富 43 苏 63 苏 136 富 24 富 83 2 4 6 真 2断裂 富 21 富 100 A A’ M N --富民油田区块 层 成熟烃源岩 富 100 富 50 海拔 (222 29 富 10 富 91 富 43 苏 136 富 19 富 21 A A’ 2 5 22221 f 4 E1 f 3 E1 f 2 E1 f 1 1 f 4 E1 f 3 E1 f 2 1 f 2 O( %) : 气运移路径 油气垂向注入点 ( 4)典型油藏砂 — 砂对接输导模式 黄珏、真武、陈堡油田:主断裂输导,次级断裂控油; 泥岩涂抹封闭为主导 5. 典型油藏输导与封闭机理 720000 736000 752000 768000 720000 736000 752000 3608000362400036400003608000362400036400000 5 10 15 68000 高邮凹陷 断裂活动速率与油气分布 富民 真武 始新统油气田 古新统 /中生界油气田 始新统油井 微弱活动断裂 中等活动断裂 强烈活动断裂 真 2真 2黄 2断裂 吴 1断裂 吴 2断裂 富民油田: “ 之 ” 字形输导与砂泥对接封闭为主 ( 5)典型油藏输导与封闭机理 720000 736000 752000 768000 720000 736000 752000 3608000362400036400003608000362400036400000 5 10 15 68000 高邮凹陷 断裂活动速率与油气分布 富民 真武 始新统油气田 古新统 /中生界油气田 始新统油井 微弱活动断裂 中等活动断裂 强烈活动断裂 真 2真 2黄 2断裂 吴 1断裂 吴 2断裂 感谢: 尹志军副研究员, 博士生:庄新兵,李军,田金强等 研究生:滕长宇,蔡永吉,何康,谭建才等
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