CN105259591A - 一种油源断层输导能力的量化表征方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种油源断层输导能力的量化表征方法，该方法基于断层输导原理，综合影响输导作用的地质因素，建立油源断层输导能力的量化表征模型，对油源断层输导油气能力进行量化表征，不仅考虑了断层的静态特征及断层所切割烃源岩的排烃强度，还体现了断层活动时间与活动强度对断层输导作用的影响；基于工区地质背景确定量化表征模型的适用性，基于评价结果进行分析，通过拟合浅部层系探明地质储量与其对应的油源断层输导能力，预测有利勘探区域。相对于现有技术，本发明实施例提供的油源断层输导能力的量化表征方法，考虑因素更加全面合理，能够更加科学的表征油源断层的输导能力，从而有效指导勘探。

Description

一种油源断层输导能力的量化表征方法

技术领域

本发明属于油气地质勘探技术领域，具体地说，涉及一种油源断层输导能力的表征方法。

背景技术

断层是油气大规模快速运移的高效通道，但断层级别、类型多样，不同断层输导油气的能力并不相同。断层作为油气运移的重要通道，一直受到石油工作者的重视，国内外专家学者在断层内部结构、输导机理和输导能力评价等方面的研究，取得了丰硕的成果。Caine(1996)认为破碎带在断裂中所占的比例是影响断裂带输导能力的主要因素；付晓飞等(2005)认为断层诱导裂缝带孔隙度高、渗透性好，是油气运移的有效通道；Sibson(1975)提出“地震泵”作用这一观点：断层活动的作用像泵机一样，它将热液从地下深部抽出，使其沿断面进入浅部所受正应力较小的裂缝内；Hooper(1991)认为周期性、突然性是烃类流体沿生长断层流动的重要特征，切割成熟油气源岩的活动断层能作为油气运移的通道；蒋有录(2010)证实了断裂带中存在大量可以作为油气运移优势通道和“中转站”的“断裂空腔”，并提出以断层与成熟烃源岩的切割关系以及成藏期断层的活动能力作为油源断层判定的基本原则。

油源断层输导能力评价是石油勘探工作中的重要一环，尤其对于浅层它源的油气勘探非常重要。目前，国内外学者主要通过计算断层的生长指数、古落差和断层活动速率来评价油源断层的输导作用。在以上基础上，孙波等(2013)提出断层活动停止时间也是输导能力的影响因素之一，并建立输导能力评价公式上述方法仅能体现断层的活动特征，却忽略了断层空间分布对于输导作用的影响，用于表征油源断层输导能力精度较低。仅少数学者针对断层静态特征影响输导能力方面开展了相关工作。付广等(2012)认为断层的输导能力与断层延伸长度、倾角和条数成正比，与断层走向同区域主应力方向之间的夹角成反比，并提出断层输导能力评价参数

综上可知，目前国内外尚未提出统一的油源断层输导能力量化表征方法，前人提出的评价方法及公式更多的是考虑断层的活动特征，考虑因素单一，评价精度较低。少数学者虽然对断层静态特征影响输导作用方面进行了一定探讨，却忽略了断层具有不断演化和幕式活动的特点，同样不能正确有效的评价油源断层输导能力。

发明内容

本发明针对现有油源断层输导能力评价过程中存在的考虑因素不全面、断层输导能力表征精度低等不足，提供了一种油源断层输导能力的量化表征方法，该方法基于断层输导原理，综合影响输导作用的影响因素，对油源断层输导油气能力进行量化表征，为富油断陷的浅层油气勘探提供指导。

根据本发明一实施例，提供了一种油源断层输导能力的量化表征方法，含有以下步骤：样本点选取：选取具有浅层它源成藏特征的地区作为研究区；

统计断层的地质参数：统计与断层静态特征、断层活动性、断层所切割烃源岩排烃强度三者相关的地质参数；

建立油源断层输导能力的定量表征模型：根据统计的断层的地质参数与断层输导能力的关系，建立油源断层输导能力的定量表征模型，油源断层输导能力的定量表征模型的公式如下：

$FCA=\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}Li\·cos\mathrm{\θ}\·sin\mathrm{\β}\·Ei\·Vi\·Ai---\left(1\right)$

式中，FCA为断层输导能力；Li为断层延伸长度，单位：km；θ为断层走向与区域主压应力方向的夹角；β为断层倾角；Ei为烃源岩排烃强度，单位：10⁴t/km²；Vi为主成藏期断层活动速率，单位：m/Ma；Ai为主成藏期断层活动时间，单位：Ma；i为所评价分段断层的自定义序号；n为所评价断层的分段总数；

评价结果分析及有利勘探区预测：在完成工区各条断层输导能力定量表征的基础上，明确浅层油气与烃源岩的对应关系及运移路径，建立烃源岩-断层-油气田的对应关系，得到各油气田对应的断层输导能力，拟合各油气田浅层探明地质储量与断层输导能力的关系，预测未来油气勘探的有利区域。

在根据本发明实施例的量化表征方法中，对所述断层的地质参数进行分段统计，根据油源断层输导能力的定量表征模型的公式计算断层不同分段的输导能力，通过各分段输导能力相加的方式，获得整条断层的输导能力。

在根据本发明实施例的量化表征方法中，统计断层的地质参数包括断层延伸长度、断层走向与区域主压应力夹角、断层倾角、烃源岩排烃强度、主成藏期断层活动速率和主成藏期断层活动时间。

在根据本发明实施例的量化表征方法中，统计烃源岩排烃强度的过程中，根据不同层系烃源岩对油气成藏的贡献将各层段烃源岩排烃强度权重赋值并计算。

在根据本发明实施例的量化表征方法中，统计断层活动速率的过程中，根据不同时期断层活动对油气成藏的贡献将各时期断层活动速率权重赋值并计算。

本发明实施例提出的油源断层输导能力的量化表征方法，基于断层输导原理，综合影响输导作用的地质因素，建立油源断层输导能力的量化表征模型，对油源断层输导油气能力进行量化表征，不仅考虑了断层的静态特征及断层所切割烃源岩的排烃强度，还体现了断层活动强度与活动时间对断层输导作用的影响；然后基于工区地质背景确定量化表征模型的适用性，分段统计油源断层的相关地质参数，利用量化表征模型的公式计算断层不同分段的输导能力，将各段输导能力相加获得整条断层的输导能力；最后基于评价结果进行分析，通过拟合浅部层系探明地质储量与其对应的油源断层输导能力，预测有利勘探区域。通过本发明实施例的油源断层输导能力的量化表征方法对油源断层输导能力进行表征，由于综合考虑了断层静态特征、断层活动性和烃源岩排烃强度对断层输导的影响作用，与现有方法相比，考虑因素更加全面合理，量化油源断层输导能力精准度更高，对指导油气勘探具有重要意义。

附图说明

附图1为油源断层输导能力影响因素原理图。

附图2为本发明具体实施例油源断层输导能力的量化表征方法的流程图。

附图3为本发明具体实施例渤海湾盆地沾化凹陷油源断层输导能力评价结果与新近系油气平面分布图。

附图4为本发明具体实施例渤海湾盆地沾化凹陷油源断层输导能力评价参数与新近系油气探明储量拟合图

具体实施方式

以下结合附图对本发明实施例作进一步说明。

以渤海湾盆地沾化凹陷的油源断层输导能力评价为例，图2为根据本发明实施例的一种油源断层输导能力的量化表征方法的流程图。该方法含有以下步骤：

步骤1：样本点选取

渤海湾盆地沾化凹陷以新近系为主要含油层系，油气来自于下部的沙河街组烃源岩，具有浅层它源的成藏特征。前人研究表明，沾化凹陷油气主要通过断层运移至浅部层系成藏。该地区断层活动对油气藏破坏作用较弱，浅层油气地质储量受控于油源断层的输导能力，因此选取该地区为研究区。

步骤2：统计断层的地质参数

根据断层输导原理，油气通过切割成熟烃源岩的油源断层垂向输导，沿断层面向构造高部位运移，油源断层输导油气的能力受控于断层静态特征、主要成藏期断层的活动特征和烃源岩排烃强度。以下分条目说明各参数对输导能力的影响作用。

(1)断层静态特征

断层走向与构造主压应力的夹角影响了断层面的开启程度。区域主压应力方向与断层走向夹角越小，断层伴生和派生裂缝垂向开启程度和破碎带内充填物松散程度越高，断层输导油气能力相对越强；夹角越大，断层面越趋于紧闭状态，断层输导油气能力相对越弱。

断层倾角影响了浮力沿断层面方向分解力的大小。浮力是油气垂向运移的重要驱动力之一。倾角越大，浮力沿断层面方向分力越大，断层垂向输导能力越强；反之则越弱。

此外，断层的延伸长度也是影响断层输导的因素。断层延伸长度越大，断层与烃源岩接触面积越大，其相应的输导能力越强，反之则越弱。

(2)断层活动性

油源断层的活动时间、活动强度不同将导致其输导能力存在较大差异。断层输导能力表征不仅要考虑断层的静态特征，还必须赋予时间的概念。主成藏期断层活动速率越大，断裂带结构越破碎，越有利于油气的运移；断层停止活动时间越晚，断层输导的时间越长，其输导能力也相对越强。

(3)烃源岩排烃强度

研究区不同部位及不同层系的烃源岩排烃强度存有较大差异。烃源岩排烃强度高，不仅能为断层输导提供充足的油源条件，还在一定程度上提供了油气沿断层运移的动力条件。因此，烃源岩排烃强度与断层输导能力呈正相关关系。

基于上述分析，油源断层输导能力受控于断层走向与区域主压应力夹角、断层倾角、断层延伸长度、主成藏期断层活动强度、主成藏期断层活动时间和烃源岩排烃强度等多个因素。由于地下地质环境复杂，单一因素分析往往具有多解性，因此定量表征断层输导能力需要将各影响因素综合考虑。

对上述与断层静态特征、断层活动性、烃源岩排烃强度三者相关的地质参数进行统计，统计的地质参数包括断层走向与区域主压应力夹角、断层倾角、断层延伸长度、主成藏期断层活动强度、主成藏期断层活动时间和烃源岩排烃强度。

步骤3：建立油源断层输导能力的定量表征模型

由于油源断层输导能力与断层延伸长度、断层走向与区域主压应力夹角的余弦值、断层倾角的正弦值、烃源岩排烃强度、主成藏期断层活动速率和主成藏期断层活动时间均成正比关系，根据统计的断层的地质参数与断层输导能力的关系，建立油源断层输导能力的定量表征模型，油源断层输导能力的定量表征模型的公式如下

$FCA=\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}Li\·cos\mathrm{\θ}\·sin\mathrm{\β}\·Ei\·Vi\·Ai---\left(1\right)$

式中，FCA为断层输导能力；Li为断层延伸长度，单位：km；θ为断层走向与区域主压应力方向的夹角；β为断层倾角；Ei为烃源岩排烃强度，单位：10⁴t/km²；Vi为主成藏期断层活动速率，单位：m/Ma；Ai为主成藏期断层活动时间，单位：Ma；i为所评价分段断层的自定义序号；n为所评价断层的分段总数。

本实施例中，因研究区断层切穿多套烃源岩层，考虑到沙河街组烃源岩对新近系成藏供烃以沙三段烃源岩为主、沙四段次之、沙一段最少的特点，将沙四段、沙三段、沙一段烃源岩排烃强度分别权重赋值为2、3、1，即烃源岩排烃强度计算公式细化为：

Ei＝2E_Es4+3E_Es3+E_Es1(2)

类似的，考虑到不同时期油源断层活动对油气成藏的贡献不同，将馆陶组沉积时期和明化镇组沉积时期的断层活动速率分别权重赋值为1、2，即断层活动速率计算公式细化为：

Vi＝V_Ng+2V_Nm(3)

在此基础上，建立研究区断层输导能力定量表征模型，其模型公式如下：

$FCA=\frac{1}{{10}^5}\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}Li\·cos\mathrm{\θ}\·sin\mathrm{\β}\·(2E_{Es4}+3E_{Es3}+E_{Es1})\·(V_{Ng}+2V_{Nm})\·Ai---\left(4\right)$

式中，E_Es4为沙四段烃源岩排烃强度，单位：10⁴t/km²；E_Es3为沙三段烃源岩排烃强度，单位：10⁴t/km²；E_Es1为沙一段烃源岩排烃强度，单位：10⁴t/km²；V_Ng为馆陶组沉积时期的断层活动速率，单位：m/Ma；V_Nm为明化镇组沉积时期的断层活动速率，单位：m/Ma；Ai为明化镇组沉积时期断层活动时间，单位：Ma；为计算结果去数量级操作，无量纲常数。

本实施例中渤海湾盆地沾化凹陷油源断层输导能力计算参数统计表如表1所示。

表1

步骤4：评价结果分析及有利勘探区预测

由表1可知，根据油源断层输导能力的定量表征模型公式对沾化凹陷油源断层输导能力进行量化表征，结果表明，埕东断层、邵家断层、义南断层、罗西断层、孤西断层、五号桩断层的输导能力评价参数均小于1，孤东断层、垦利断层、垦东断层的输导能力评价参数均介于1-10之间，而埕北断层、孤南断层、孤北断层、埕南断层、义东断层的输导能力评价参数均大于10。基于评价结果，以1、10为界点，将油源断层输导能力划分为A、B、C三个级别。

图3为渤海湾盆地沾化凹陷油源断层输导能力评价结果与新近系油气平面分布图。由图3可知，从沾化凹陷新近系油气平面分布上看，油气主要分布于输导能力较强的A、B级油源断层附近，而受C级油源断层输导控制的浅层油气富集程度低。从油源断层输导能力评价结果与新近系探明地质储量拟合结果上看，两者呈良好的正相关关系，油源断层的输导能力控制了浅层油气的富集程度。

综上，可以看出油源断层输导能力定量表征结果符合实际地质规律，说明本发明实施例中建立的油源断层输导能力的定量表征模型可行。

此外，图4为渤海湾盆地沾化凹陷油源断层输导能力评价参数与新近系油气探明储量拟合图。由图4可知，根据新近系探明储量与油源断层输导能力拟合结果发现，埕南断层和义东断层所控制油气田的探明储量尚不能与断层输导能力匹配，说明其仍具有较大的勘探潜力，为下一步的有利勘探区域。

上述实施例用来解释本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明做出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种油源断层输导能力的量化表征方法，其特征在于：含有以下步骤：

样本点选取：选取具有浅层它源成藏特征的地区作为研究区；

统计断层的地质参数：统计与断层静态特征、断层活动性、断层所切割烃源岩排烃强度三者相关的地质参数；

建立油源断层输导能力的定量表征模型：根据统计的断层的地质参数与断层输导能力的关系，建立油源断层输导能力的定量表征模型，油源断层输导能力的定量表征模型的公式如下：

$FCA=\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}Li\·cos\mathrm{\θ}\·sin\mathrm{\β}\·Ei\·Vi\·Ai---\left(1\right)$

式中，FCA为断层输导能力；Li为断层延伸长度，单位：km；θ为断层走向与区域主压应力方向的夹角；β为断层倾角；Ei为烃源岩排烃强度，单位：10⁴t/km²；Vi为主成藏期断层活动速率，单位：m/Ma；Ai为主成藏期断层活动时间，单位：Ma；i为所评价分段断层的自定义序号；n为所评价断层的分段总数；

评价结果分析及有利勘探区探测：在完成研究区各条断层输导能力定量表征的基础上，明确浅层油气与烃源岩对应关系及运移路径，建立烃源岩-断层-油气田的对应关系，得到各油气田对应的断层输导能力，拟合各油气田浅层探明地质储量与断层输导能力的关系，预测未来油气勘探的有利区域。

2.根据权利要求1所述的油源断层输导能力的量化表征方法，其特征在于：对所述断层的地质参数进行分段统计，根据油源断层输导能力定量表征模型的公式计算断层不同分段的输导能力，通过各分段输导能力相加的方式，获得整条断层的输导能力。

3.根据权利要求1或2任意一项所述的油源断层输导能力的量化表征方法，其特征在于：统计断层的地质参数包括断层延伸长度、断层走向与区域主压应力夹角、断层倾角、烃源岩排烃强度、主成藏期断层活动速率和主成藏期断层活动时间。

4.根据权利要求3所述的油源断层输导能力的量化表征方法，其特征在于：统计烃源岩排烃强度的过程中，根据不同层系烃源岩对油气成藏的贡献将各层段烃源岩排烃强度权重赋值并计算。

5.根据权利要求3所述的油源断层输导能力的量化表征方法，其特征在于：统计断层活动速率的过程中，根据不同时期断层活动对油气成藏的贡献将各时期断层活动速率权重赋值并计算。