CN104678436A - 一种覆盖区压性断裂带厚度预测方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种覆盖区压性断裂带厚度预测方法，包括如下步骤：选择工区应力环境是挤压性环境；对挤压性环境断裂带所在位置的地震资料进行解释，识别断层，获取铅直地层断距L；根据公式H = kL^d 计算断裂带厚度，其中，k、d为特定系数。本发明覆盖区压性断裂带厚度预测方法，可以对未钻井地区或没有井钻遇断层的地区，通过地震资料的精细解释，识别断层，并刻画断距，再利用厚度计算公式，预测断裂带厚度，本发明与现有技术（利用钻遇断裂带井，进行测井资料断裂带结构划分后断裂带结构单元厚度）相比，二者产生的误差小于10%，预测结果非常精确，因而，本发明对开展断裂控藏及油气有利目标选择具有重大意义。

Description

一种覆盖区压性断裂带厚度预测方法

技术领域

本发明属于石油天然气勘探与开发技术领域，具体地说，是涉及一种覆盖区压性断裂带厚度预测方法。

背景技术

断裂是岩层在应力作用下发生破裂并沿破裂面产生明显相对移动的一种构造变形现象。破裂面两侧岩层在错动过程中发生挤压研磨，岩石破碎强烈，同时在其两侧产生大量与断层伴生的裂缝(宋到福等，2010)。张庆莲等(2010)通过野外实测发现，断裂控制的构造裂缝的密度与距断裂的距离呈指数递减关系，越靠近破裂面，裂缝越发育。Billi A(2003)等把这种断裂结构划分为断层核和破碎带两部分，断层核是一狭窄带，由主滑动面和断层岩构成；破碎带位于断层核周缘，主要由裂缝发育带和小断层组成(Agosta F et al，2006)。Tveranger J(2005)、Braathen A(2009)等把这种受断裂作用影响的岩石三维空间定义为断层包络体，包括破碎带和诱导裂缝带2个部分，其中破碎带以发育断层岩和伴生裂缝为主要特征，诱导裂缝带内主要发育各种类型的诱导裂缝(付晓飞等，2005)。总之，断层不是一个简单的“面”，而是一个“带”(付广等，2008)，具有复杂的内部结构(Caine，1996；Gudmundsson A，2001；付晓飞等，2005)。吴智平等(2010)依据变形程度，将断裂带划分为滑动破碎带和诱导裂缝带两类结构单元。

滑动破碎带位于断裂带的中心部位，是在一定岩石体积内复杂的、成组交叉排列的断层滑动面和相应地质体的组合。它是断层的主要剪切和滑动部位，在断层形成过程中所受应力最大也最集中，消耗了断层发育释放的大部分能量，集中了断裂带的大部分变形，以发育各种断层岩为主要特征。诱导裂缝带位于滑动破碎带的外围，主要分布在断裂两侧有限区域或断层末端应力释放区，并逐渐过渡到正常围岩，带宽变化较大，通常在几米至几百米不等。诱导裂缝带所受应力较滑动破碎带小很多，岩石没有完全破碎，仅发生局部破裂，发育一些低级别及多次序裂隙，保留母岩的基本特征。

压性断裂是在挤压应力场作用下形成的逆断层。其受力作用强，沿滑动面两侧岩石破碎严重，断裂带结构完整，对油气成藏控制明显，是我国西部盆地油气运聚的关键因素。通常，压性断裂带的滑动破碎带内岩石破碎严重，呈岩粉状，多发育断层泥，部分糜棱岩化，流体通过能力差，对油气具有较强的封堵性(吴孔友等，2012)。而诱导裂缝带发育大量裂缝，流体通过能力强，为油气运移提供了通道(付晓飞等，2005)。因此，断裂带对油气具有输导和封堵双重能力。即断裂带内部结构的时空差异必然导致其在油气运聚过程中扮演不同的角色。

由于断裂具有幕式活动性，活动期能够连通不同时代的砂体，构成油气垂向和侧向的运移通道，稳定期则起到封堵作用，阻止油气运移。断裂带的封闭性一方面与断裂带SGR、Rm值有关，另一方面与断裂带的厚度有关，只有在优势运移方向的断层封闭性良好，才能成藏。因此，明确断裂带的厚度对油气藏勘探极为重要。

刘伟等(2013)利用岩心等资料进行标定，系统总结了断裂带不同结构单元常规测井资料和成像测井资料的响应特征。电成像测井和地层倾角分析资料可以有效进行断层结构的识别，通过提取声波时差、电阻率差比、电阻率变化率、声波变化率、密度变化率和井径增大率等裂缝指示曲线，在对研究区指示曲线进行分析优选的基础上，结合主成分分析可以很好地识别断裂带内部结构单元。压性断裂与张性断裂无论是形成机理或变形强度均具有巨大差异，该方法缺乏针对性，且没有给出利用测井信息识别断裂带结构的具体量化标准，也未能形成断裂带厚度的预测方法。

吴智平等(2010)、陈伟等(2011)利用断裂带内部滑动破碎带和诱导裂缝带的物性差异，初步探讨了断裂带结构的测井响应特征。但该方法主要基于张性断裂，且主要是对断裂带结构的测井响应进行了定性的描述，未能给出定量的评价标准，也未能形成断裂带厚度的定量预测方法。

总之，以上方法均是针对钻井地区，通过测井相应特征进行计算断裂带的厚度，但目前对无钻井地区的压性断裂带厚度的预测尚缺乏有效的方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种覆盖区压性断裂带厚度预测方法，建立地下深部(即覆盖区)压性断裂带厚度与断距之间的关系，形成了定量预测断裂带厚度的方法，可以在无钻井地区，通过地震资料解释，得到断层的断距，进而预测断裂带厚度。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种覆盖区压性断裂带厚度预测方法，所述方法包括如下步骤：

(1)判断工区应力环境是挤压性环境还是张性环境，若是挤压性应力环境，进入步骤(2)；

(2)对断裂带所在位置的地震资料进行解释，识别断层，获取铅直地层断距L；

(3)根据公式H＝kL^d计算断裂带厚度，其中，k、d为特定系数。

如上所述的覆盖区压性断裂带厚度预测方法，所述步骤(2)中，获取铅直地层断距L的方法为：

L＝h₂-h₁＝a(e^bt2-1)-a(e^bt1-1)＝a(e^bt2-e^bt1)

式中：L—断层铅直断距，m；

t1—上升盘断点地震反射时间，ms，可从地震资料读出；

t2—下降盘断点地震反射时间，ms，可从地震资料读出；

h₁—上升盘断点深度，m；

h₂—下降盘断点深度，m；

a，b—反映速度曲线形态的常数。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：本发明覆盖区压性断裂带厚度预测方法，可以对未钻井地区或没有井钻遇断层的地区，通过地震资料的精细解释，识别断层，并刻画断距，再利用厚度计算公式，预测断裂带厚度，本发明与现有技术(利用钻遇断裂带井，进行测井资料断裂带结构划分后断裂带结构单元厚度)相比，二者产生的误差小于10％，预测结果非常精确，因而，本发明对开展断裂控藏及油气有利目标选择具有重大意义。

结合附图阅读本发明实施方式的详细描述后，本发明的其他特点和优点将变得更加清楚。

附图说明

图1是压性断裂带结构及厚度识别图。

图2是断距与断裂带厚度统计关系图。

图3是断裂带所在位置的地震资料示意图。

图4为本发明断裂带厚度预测方法的获取过程示意图。

具体实施方式

下面对本发明的具体实施方式进行详细地描述。

覆盖区压性断裂带厚度预测方法包括如下步骤：

(1)判断工区应力环境是挤压性环境还是张性环境，若是挤压性应力环境，进入步骤(2)；

(2)对断裂带所在位置的地震资料进行解释，识别断层，获取铅直地层断距L；获取铅直地层断距L的方法为：

对研究区地震反射平均速度进行拟合，得到针对研究区地质条件和特点的综合速度，建立时深转换关系：

h＝a(e^bt-1)

式中：h—深度，m；

t—地震反射时间，ms；

a，b—常数(反映速度曲线的形态)。

断层两盘铅直地层断距的计算公式可以表达为：

L＝h₂-h₁

h₁＝a(e^bt1-1)

h₂＝a(e^bt2-1)

式中：L—断层铅直断距，m；

t1—上升盘断点地震反射时间，ms；

t2—下降盘断点地震反射时间，ms；

h₁—上升盘断点深度，m；

h₂—下降盘断点深度，m；

a，b—常数(反映速度曲线的形态)。

得到铅直地层断距的计算公式：

L＝a(e^bt2-e^bt1)

(3)根据公式H＝kL^d计算断裂带厚度，其中，k、d为特定系数。

如图4所示，本发明覆盖区压性断裂带厚度预测方法的获取过程为：

1、查阅前人构造应力场研究成果，或根据区域构造背景，结合岩石变形特征分析，判断工区应力环境是挤压性环境还是张性环境，本方法适用于挤压性应力环境。

2、对研究工区钻井进行统计，明确钻遇断裂带的井及断点深度，根据声波时差测井曲线(AC)、电阻率测井曲线(RXO、RT、RI)及井径测井曲线(CALL)(均为油田常规测井资料)，对比分析断裂滑动破碎带、诱导裂缝带测井响应特征，建立断裂带结构的测井识别标志，划分断裂带结构单元。

以准噶尔盆地为例进行说明，准噶尔盆地是我国西部重要的含油气盆地，经历海西期至喜马拉雅期构造运动，压性断裂发育，断裂活动时间长、平面延伸距离远、垂向断距大，且部分井钻穿断裂带。根据岩心观察，断裂带结构发育，不同结构单元油气渗透能力存在明显差异，依此建立了利用测井信息识别压性断裂带结构的方法。各测井曲线对断裂带结构响应特征明显，如图1所示。诱导裂缝带：声波时差(AC)曲线常显示为尖峰状，具有周波跳跃特征，声波时差幅度差值可达200(μs/ft)；冲洗带电阻率(RXO)变化大，最低接近于1(Ω乘m)，最高可达10(Ω乘m)；底部梯度电阻率(RT、RI)处于基值附近，局部出现高值，两测井曲线近于重合；井径测井曲线摆动，出现扩径现象。滑动破碎带：较高的致密性导致声波时(AC)差值一般低于180(μs/ft)，且曲线稳定无明显波动；冲洗带电阻率(RXO)稳定在5(Ω乘m)左右；底部梯度电阻率(RT、RI)变化幅度大，最大值接近80(Ω乘m)左右，且两曲线幅度差较大；井径测井无扩径现象。

3、利用钻遇断裂带井的测井响应，得到断裂带厚度，同时根据钻井数据(地层重复厚度)，获得铅直地层断距，建立断裂带厚度与铅直地层断距的定量关系，形成断裂带厚度预测模型。

依据断裂带测井响应特征，对准噶尔盆地西北缘发育的压性断裂带结构与规模进行了研究。一级控盆断裂内部结构完整、规模大，发育滑动破碎带厚度达40m-60m，诱导裂缝带厚度100m-140m；二级断裂滑动破碎带厚度较一级断裂小，为30m-50m，诱导裂缝带厚度80m-100m；浅层三、四级断裂规模小但仍显示滑动破碎带及上、下两部分诱导裂缝带，前者厚度10米左右，后者厚度为45m-70m。总结断裂带厚度的控制因素，得出断裂带发育程度与断裂规模有关，级别越高，活动期越长的断裂，断裂带结构越完整，断裂带厚度越大。通过对铅直地层断距与断裂带厚度统计，初步建立了定量模型，断裂带厚度与铅直地层断距呈幂函数关系，如图2所示。

H＝kL^d  公式1

式中：k、d为特定系数，H为断裂带厚度(m)，L为铅直地层断距(m)。

4、对没有钻井的覆盖地区进行断裂带厚度预测。

对地震资料进行精细解释，明确断裂带位置，解释标志层，进而确定上升盘和下降盘断点位置，读出对应的反射时间t1和t2(附图3)。再根据时深转换公式，得到铅直地层断距L，带入公式1，得到压性断层断裂带的厚度H。

利用本发明建立的断裂带结构与厚度识别方法，对准噶尔盆地克-夏地区发育的主要压性断裂带厚度进行了统计和计算。首先利用钻遇断裂带井，进行测井资料断裂带结构划分，并读出断裂带结构单元厚度；再通过三维地震资料精细解释，明确断裂带位置，解释标志层，确定地层铅直断距，并进行时深转换得到铅直地层断距，然后带入断裂带厚度与铅直地层断距关系计算模型，得到断裂带厚度。两者之差小于10％(表1)。对于未钻井地区或没有井钻遇断层的地区，通过地震资料精细解释，识别断层，并刻画断距，再利用该定量模型，预测断裂带厚度，对开展断裂控藏及油气有利目标选择具有重大意义。

表1 压性断裂带厚度计算与统计表

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (2)

1.一种覆盖区压性断裂带厚度预测方法，所述方法包括如下步骤：

(1)判断工区应力环境是挤压性环境还是张性环境，若是挤压性应力环境，进入步骤(2)；

(2)对断裂带所在位置的地震资料进行解释，识别断层，获取铅直地层断距L；

(3)根据公式H＝kL^d计算断裂带厚度，其中，k、d为特定系数。

2.根据权利要求1所述的覆盖区压性断裂带厚度预测方法，其特征在于：所述步骤(2)中，获取铅直地层断距L的方法为：

L＝h₂-h₁＝a(e^bt2-1)-a(e^bt1-1)＝a(e^bt2-e^bt1)

式中：L—断层铅直断距，m；

t1—上升盘断点地震反射时间，ms，可从地震资料读出；

t2—下降盘断点地震反射时间，ms，可从地震资料读出；

h₁—上升盘断点深度，m；

h₂—下降盘断点深度，m；

a，b—反映速度曲线形态的常数。