CN108241181A - 一种断层封闭性的评价方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及油气田勘探技术领域内的断层封闭性的评价方法，步骤为：⑴在储集层错断的断层上选择需要进行封闭性评价的断点，确定对盘滑过该断点的各砂泥地层，确定各砂泥地层的厚度ΔZ_i；⑵依次获取滑过断点的各砂泥地层的泥质含量Vshi；⑶依次求取滑过各砂泥地层的加权系数W_i；⑷计算断点的加权泥岩断层泥比率WSGR值；⑸利用加权泥岩断层泥比率WSGR值对储集层在断点位置的封闭性进行评价，当WSGR值大于等于0.6时表明该断点位置的断层封闭性较好，能够对油气形成有效的封堵，大概率为油层或含油水层；反之大概率为水层。该方法充分考虑了断层两盘对接关系，加入了距离系数来体现对盘各点对计算点的贡献程度，提高了对断层封闭性的判断准确性与精度。

Description

一种断层封闭性的评价方法

技术领域

本发明涉及一种断层封闭性的评价方法，尤其涉及断块圈闭的断层封闭性评价，属于油气田勘探技术领域。

背景技术

圈闭是指具备油气聚集条件的空间场所。一般由三部分组成：储集层；阻止油气逸散的盖层；从各方面阻止油气继续运移，造成油气聚集的遮挡物，如背斜、断层、岩性尖灭、不整合遮挡等。圈闭主要有构造圈闭、地层圈闭和水动力圈闭三种类型。当油气在圈闭中聚集，并具有统一的压力系统及油水边界时，即为一个油气藏。

由于断层使储集层错断，使得原来向上倾方向运移的油气受到遮挡，从而形成断层遮挡油气藏，称之为断层油气藏。如由多组不同方位的断层切割后形成的油藏，其边界多为断层所限制，这样的油藏称之为断块油藏，这类油气藏成藏的关键因素之一是断层的封闭性。

断层封闭性是指断层上下盘岩石或断裂带与断层上下盘岩石由于排替压力的差异，而阻止流体继续流动的性质。断层与地层物性的各向异性相配合，能够阻止油、气继续运移，使其聚集起来形成新的物性和压力系统。它在空间上表现为侧向封闭性和垂向封闭性。

断层对油气具有双重作用，一是能阻挡油气运移，形成油气圈闭，它是油气藏的天然边界；二是成为油气运移的通道，或注水开发时的水窜道路。即使是同一条断层在它形成的早期一般是开启性的，在其后期断裂活动转沉寂以后，由于上覆地层的压实作用与地下水活动产生的充填、胶结作用，断层又多转化为封闭性的。因此，研究断层的封闭性，无论在理论上或在油气勘探与开发的实践中都是十分重要的。

断层封闭性是一个十分复杂的石油地质问题。在断层发育形成过程中，两盘地层的岩石被挤压、破碎或研磨，在断层带中演变形成断层岩。实验研究证实，泥质中的细粒物质可有效降低断层岩的孔隙度，故泥质含量越大的断层封闭能力越强。

基于断层岩定量研究断层封闭性的现有方法主要有三种：一是通过对比断层两盘砂泥岩地层对接关系间接评价断层的侧向封闭能力，如Allan(1989)提出的对接图解法；二是通过分析断层岩的泥质含量，利用统计学方法定量研究断层的侧向封闭能力，主要有页岩涂抹系数(SSF)法、泥岩涂抹势(CSP)法、泥岩含量(CCR)法、泥岩断层泥比率法(SGR)法等；三是通过研究断层岩与储层之间排替压力差异关系，定量评价断层封闭能力，称之为断-储排替压力差法。

泥岩断层泥比率法是目前应用最为广泛的，尤其针对砂-泥互层地层。该方法根据断距和断层所错断的泥岩层厚度计算出断层岩的泥质含量，建立断层岩泥质含量与断层圈闭封闭性能的统计关系：

式中L为断层在所述评价断点处的总断裂垂直断距，单位为米；h_i为被断开的第i层泥岩垂直厚度，单位为米；n为被断开泥岩层的数目。

该方法依据了断层岩及其中的泥质含量通过统计规律定量研究断层的封闭性，简单方便。但是该方法也存在缺点：一方面是没有考虑计算点的对接关系，从而会导致判断的误差；另一方面由于统计模型缺少非封闭性断层的数据，因此对非封闭性断层会产生误判，对断层封闭性的判别可能产生较大误差。

结合技术应用领域来看，存在这些问题和缺陷的原因主要是断层泥比率法用断距范围内页岩或粘土的百分比来表述泥岩的涂抹能力，是将累计的泥岩看作一层泥岩，但由于泥岩分布也影响泥岩涂抹的强度，因此这种方法只适应于泥岩厚度分布较为均匀的地层，适用范围相对局限。而且该公式实际是断距范围内的泥岩含量，不能反映各点的泥岩对目标位置封闭性的贡献。另外，该方法没有考虑计算点对接盘的岩性差异，当断距相同，且断距内的泥岩厚度相同，而计算点对接盘的岩性不同时(泥岩或砂岩)，虽然计算的SGR值相同，但是断层的封闭能力却可能完全不同。

发明内容

本发明的目的在于，克服现有技术中存在的问题，提供一种断层封闭性的评价方法，可以提高评价断层封闭性的准确性。

为解决以上技术问题,本发明的一种断层封闭性的评价方法，依次包括如下步骤：⑴在储集层错断的断层上选择需要进行封闭性评价的评价断点，以该评价断点为基点，确定该基点的对应盘面滑过该评价断点的各砂泥地层，滑过该评价断点最近的砂泥地层为第1层，由近及远，滑过该评价断点最远的砂泥地层为第n层；确定各砂泥地层的厚度ΔZ，ΔZ_i为第i层砂泥地层的厚度，i取值1到n；⑵依次获取滑过所述评价断点的各砂泥地层的泥质含量V_sh，V_shi为第i层砂泥地层的泥质含量；⑶依次求取滑过所述评价断点的各砂泥地层的加权系数W,W_i为滑过所述评价断点的第i层砂泥地层的加权系数；⑷计算所述评价断点的加权泥岩断层泥比率WSGR值，具体公式为：式中L为所述断层在所述评价断点处的总断裂垂直断距，单位为米；⑸利用加权泥岩断层泥比率WSGR值对储集层在所述评价断点位置的封闭性进行评价，当WSGR值大于等于0.6时表明该评价断点位置的断层封闭性较好，能够对油气形成有效的封堵，大概率为油层或含油水层；当WSGR值小于0.6时表明该评价断点位置的断层封闭性较差，对油气的封堵能力较低，大概率为水层。

相对于现有技术，本发明取得了如下技术效果：根据断层断面泥岩涂抹的特点，认为滑过计算点的对应盘面每个点都对其有封闭能力贡献，在断距范围内泥质成分越多对泥岩涂抹的贡献越大，这方面由各层的泥质含量来表征。本发明在计算断层岩的泥质含量时，不是整体计算断层岩的泥质含量，而是对断层岩的每个位置点分别计算泥质含量，并通过给予断层形成过程中路过该计算点的每个地层点的泥质含量一个加权系数，该加权系数用来反映断距范围内各地层点泥质含量对计算点断层岩的封闭能力的贡献。本发明考虑到滑过评价断点的各砂泥地层的泥质含量对封闭能力的贡献不同，利用加权泥岩断层泥比率WSGR值评价断层封闭性，比泥岩断层泥比率SGR方法评价断层封闭性，准确性得到大幅度提高。

作为本发明的优选方案，W_i为滑过所述评价断点的第i层砂泥地层的反距离加权系数，具体公式为：式中，L_i为滑过所述评价断点的第i层砂泥地层到所述评价断点的断裂垂直断距，单位为米。因为距离断点越远，即滑过该点的时间较早，会被后来滑过的地层即距离断点近的地层所影响，导致其贡献越小，所以断距范围内，距离断点越近的地层点的泥质含量对断层岩评价断点处的封闭能力的影响越大；反之距离断点越远的地层点的泥质含量对断层岩评价断点处的封闭能力的影响越小。本发明的反距离加权系数W_i以该层距离评价断点的断距差比各层的断距差之和为权值，来计算该点的断层封闭性，形成一种量化表征断层封闭能力的方法。由于考虑到滑过评价断点的各砂泥地层的泥质含量因滑过距离远近不同从而对封闭能力的贡献不同，得到的加权泥岩断层泥比率WSGR值来评价断层封闭性，准确性更高。

作为本发明进一步的优选方案，滑过所述评价断点的第i层砂泥地层的泥质含量V_shi的数值通过测井数据获取。

作为本发明进一步的优选方案，所述测井数据为直接包括各层泥质含量V_shi的测井数据。获得直接包括各层泥质含量V_shi的测井数据，既方便又准确，可降低计算的工作量。

作为本发明进一步的优选方案，所述测井数据为自然伽马测井数据，第i层砂泥地层的泥质含量V_shi的计算公式为：式中GCUR为与地层年代有关的经验系数，新地层取值为3.7，老地层取值为2；SH_i为第i层砂泥地层的泥质含量相对值，计算公式为：式中GR_i为第i层砂泥地层的自然伽马值，GR_max为纯泥岩的自然伽马值，GR_min为纯砂岩的自然伽马值。自然伽马法基于储层中除了泥质外其他物质不含放射性矿物，各地层中泥质含量增多，放射性增强，自然伽马度数增大，因此通过统计大量的地层泥质含量数据与自然伽马值的关系，得到其相对应的经验公式；GCUR为希尔奇指数，新地层指古近系及其后地层，其余为老地层。由于自然伽马测井是将地层中的放射性强度转化为电脉冲信号，经仪器转变得到与其成一定比例的电位差，为相对数值，故在砂泥地层的泥质含量相对值SH_i计算时用级差法来消除相对性影响，得到可对比的绝对数值。当测井数据不包括各层泥质含量V_shi时，可采用自然伽马测井数据计算各层泥质含量V_shi，区分新老地层，且计算简单，结果准确。

作为本发明进一步的优选方案，所述测井数据为自然电位测井数据，第i层砂泥地层的泥质含量V_shi的计算公式为：式中SP_i为第i层砂泥地层的自然电位值，单位为mV；SP_min为纯砂岩地层的自然电位值，单位为mV；SP_max为纯泥岩地层的自然电位值，单位为mV。该方法基于一定埋深情况下纯泥岩的渗透率一定，而当泥质含量发生变化时，地层的渗透率也发生变化，自然电位也会相应变化，而自然电位测井为相对数据，所以用级差法可计算出地层的泥质含量。该方法适用于没有泥质含量测井及自然伽马测井时对本发明中所需的地层泥质含量的计算，该计算方法较为简单。

作为本发明进一步的优选方案，各砂泥地层的厚度ΔZ采用固定的厚度间隔。采用固定厚度间隔能够简化计算过程，并且计算单元划分的越小，越能够有效反应地层泥质含量变化对断层封闭性的影响。

作为本发明进一步的优选方案，各砂泥地层的厚度ΔZ采用测井数据的采样间隔。测井数据采用每米八个点的采样间隔，采用测井数据的采样间隔一方面能够细化计算单元，另一方面可以直接使用测井数据而减少工作量。

附图说明

图1为本发明实施例一黄80断层圈闭的构造图(图1a)和剖面图(图1b)，图1b为图1a中A-A'所示位置的剖面。

图2为本发明实施例一黄80断层圈闭断层封闭性分析图。

图3为本发明实施例二富29断层圈闭的构造图(图3a)和剖面图(图3b)，图3b为图3a中B-B'所示位置的剖面。

图4为发明实施例二富29断层圈闭断层封闭性分析图。

图1、图2中：1.自然伽马GR测井数据曲线；2.泥质含量V_sh数据曲线；3.纯砂岩自然伽马GR_min取值位置；4.纯泥岩自然伽马GR_max取值位置；5.加权泥岩断层泥比率WSGR值曲线；6.未加权泥岩断层泥比率SGR值曲线；7.加权泥岩断层泥比率WSGR值封闭评价分界线；8.泥岩断层泥比率SGR值封闭评价分界线；9.综合解释的储集层及编号。

图3、图4中：10.自然电位SP测井数据曲线；11.泥质含量V_sh数据曲线；12.纯砂岩自然电位SP_min取值处；13.纯泥岩地层自然电位SP_max取值处；14.加权泥岩断层泥比率WSGR值曲线；15.未加权泥岩断层泥比率SGR值曲线；16.加权泥岩断层泥比率WSGR值封闭评价分界线；17.泥岩断层泥比率SGR值封闭评价分界线；18.综合解释的储集层及编号。

具体实施方式

苏北盆地高邮凹陷三垛组垛一段多发育断块油藏，且反向断块与顺向断块皆有油气成藏。下面结合附图，通过具体实施例，对本发明作实施说明。所述实施例及附图，旨在用于解释本发明，不能理解为对本发明的限制。

实施例一

黄80断块为顺向断层控制的圈闭，如图1所示。在图1a中A-A'剖面位置的断层断距为30米。

第一步，选取需要进行封闭性评价的评价断点。对黄80断层圈闭控制断层，在研究深度范围内，沿断面按测井数据的记录测量步长，逐点计算。

对每个计算点，滑过该断点的地层，按测井数据的记录测量的0.125米的固定步长划分地层，每层厚度0.125米。按断距为30米计算，地层层数n＝30/0.125＝240。

第二步，计算滑过评价断点的各砂泥地层的泥质含量V_sh。在研究深度范围内，沿断面按测井数据的记录测量步长，逐点计算滑过该断点的砂泥地层的泥质含量V_shi，i取值1到240。

由于断层两侧地层的沉积、成岩等地质条件一致，断层两侧地层的泥质含量也相对一致。黄80井紧邻断层，认为黄80井钻遇地层的泥质含量可以代表断层两侧地层的泥质含量。

由于黄80井没有直接的泥质含量测井数据，有自然伽马GR测井数据，如图2所示。利用自然伽马GR测井数据曲线1，求取泥质含量V_sh数据曲线2。黄80井自然伽马GR测井数据曲线1为每米8个点，故每间隔0.125米用公式和计算出泥质含量V_sh数据曲线2。

选取1462.125米位置的砂岩作为纯砂岩自然伽马GR_min取值位置3，读取GR_min值为41.862API；选取1371.625米位置的泥岩作为纯泥岩自然伽马GR_max取值位置4，并读取GR_max值为128.222API。垛一段为古近系地层，GCUR取值3.7。

对每一个需要进行封闭性评价的断点，用以上公式计算滑过该断点的第i层地层泥质含量V_shi。按0.125米的深度间隔，计算研究深度范围内一个深度的断点的泥质含量V_sh，图2所示，就可以得到的泥质含量V_sh数据曲线2。

第三步，求取反距离加权系数W_i。i取值1到240，L取30米,L_i＝0.125i，代入公式,计算滑过该断点的第i层地层泥质含量的反距离加权系数W_i。

需要注意的是，地层错断过程中，两侧地层的运动是相对的。在研究断层圈闭或断块圈闭的断层封闭性时，简单起见，以圈闭所在盘为观测点，认为地层错断过程是对盘进行滑动。顺向断层，对盘是向上滑动；反向断层，对盘是向下滑动。L_i最大不超过L，并且可以发现顺向断层对盘地层越向上反距离加权系数W_i越小，反向断层对盘地层越向下反距离加权系数W_i越小。

第四步，利用公式计算一深度断点的加权断层泥比率WSGR值。i取值1到240，ΔZi均为0.125米。如图2所示，在研究深度范围内，按测井数据的记录测量步长，计算得到每一个深度断点的加权泥岩断层泥比率WSGR值曲线5。

作为对比，用公式计算出不含加权系数Wi的未加权泥岩断层泥比率SGR值曲线6。

第五步：利用加权泥岩断层泥比率WSGR值对储集层在所述评价断点位置的封闭性进行评价应用。

如图2所示，以值0.6为加权泥岩断层泥比率WSGR值封闭评价分界线7，将加权泥岩断层泥比率WSGR值曲线5分为两部分，WSGR值在0.6以上的，认为断层中断层泥对储集层具有较强的封挡能力，能够形成油气藏，储集层应为油层或油水同层。WSGR值小于0.6的，认为断层中断层泥对储集层的封挡能力较差，形成油气藏的可能性小，储集层应为水层。

同样，以值0.6为泥岩断层泥比率SGR值封闭评价分界线8，将未加权泥岩断层泥比率SGR值曲线6分为两部分，SGR值在0.6以上的，认为断层中断层泥对储集层具有较强的封挡能力，能够形成油气藏，储集层应为油层或油水同层。SGR值小于0.6的，认为断层中断层泥对储集层的封挡能力较差，形成油气藏的可能性小，储集层应为水层。

将实际储集层的综合解释的储集层及编号9情况，与加权泥岩断层泥比率WSGR方法和未加权的泥岩断层泥比率SGR方法的断层封闭性评价进行统计对比，如下表1：

表1黄80断块断层封闭性评价对比表

从上表1中可以看出，泥岩断层泥比率SGR法对断层封闭性评价存在与实际的生产情况是不符合的情况，可靠性不高；而加权泥岩断层泥比率WSGR法对黄80断块的断层封闭能力评价与实际生产情况十分吻合，且灵敏度高。

实施例二

富29块为反向断块，富29块井位于该块低部位，如图3所示。在图3a中B-B'剖面位置的断层断距95米。

第一步，选取需要进行评价封闭性评价的断点。对富29断层圈闭控制断层，在研究深度范围内，沿断面按测井数据的记录测量步长，逐点计算。

对每个计算点，滑过该断点的地层，按测井数据的记录测量的0.125米的固定步长划分地层，每层厚度0.125米。按断距为95米计算，地层层数n＝95/0.125＝760。

第二步，计算滑过评价断点的各砂泥地层的泥质含量V_sh。在研究深度范围内，沿断面按测井数据的记录测量步长，逐点计算滑过该断点的砂泥地层的泥质含量V_shi，i取值1到760。

由于断层两侧地层的沉积、成岩等地质条件一致，断层两侧地层的泥质含量也相对一致。富29井紧邻断层，认为富29井钻遇地层的泥质含量可以代表断层两侧地层的泥质含量。

由于富29井没有直接的泥质含量测井数据，也没有有自然伽马GR测井数据，但有自然电位SP测井数据，如图4所示。

利用富29自然电位SP测井数据曲线10，代入公式求取泥质含量V_sh数据曲线11。所利用自然电位SP测井数据曲线10，SP_min取2180.75米位置，纯砂岩自然电位SP_min取值处12的电位为-52.628mV；SP_max取1987.25米位置，纯泥岩地层自然电位SP_max取值处13的电位为36.469mV。

第三步，求取反距离加权系数W_i。i取值1到760，L取95米,L_i＝0.125i，代入公式,计算滑过该断点的第i层地层泥质含量的反距离加权系数W_i。

第四步，利用公式计算一深度断点的加权断层泥比率WSGR值。i取值1到760，ΔZ_i均为0.125米。如图4所示，在研究深度范围内，按测井数据的记录测量步长，计算得到每一个深度断点的加权泥岩断层泥比率WSGR值曲线14。

作为对比，用公式计算出不含加权系数W_i的未加权泥岩断层泥比率SGR值曲线15。

第五步：利用加权泥岩断层泥比率WSGR值对储集层在所述评价断点位置的封闭性进行评价应用。

如图4所示，以值0.6为加权泥岩断层泥比率WSGR值封闭评价分界线16，将加权泥岩断层泥比率WSGR值曲线14分为两部分。同样，以值0.6为泥岩断层泥比率SGR值封闭评价分界线17，将未加权泥岩断层泥比率SGR值曲线15分为两部分，在0.6以上的，认为断层中断层泥对储集层具有较强的封挡能力，能够形成油气藏，储集层应为油层或油水同层；小于0.6的，认为断层中断层泥对储集层的封挡能力较差，形成油气藏的可能性小，储集层应为水层。

将实际储集层的综合解释的储集层及编号18情况，与加权泥岩断层泥比率WSGR方法和未加权的泥岩断层泥比率SGR方法的断层封闭性评价进行统计对比，如下表2：

表2富29断块断层封闭性评价对比表

从上表2对比来看，泥岩断层泥比率SGR法对断层封闭性评价存在与实际的生产情况是不符合的情况，可靠性不高；而本发明的加权泥岩断层泥比率WSGR法对富29断块的断层封闭能力评价与实际生产情况十分吻合，且灵敏度高。

Claims (8)

1.一种断层封闭性的评价方法，其特征在于，依次包括如下步骤：

⑴在储集层错断的断层上选择需要进行封闭性评价的评价断点，以该评价断点为基点，确定该基点的对应盘面滑过该评价断点的各砂泥地层，滑过该评价断点最近的砂泥地层为第1层，由近及远，滑过该评价断点最远的砂泥地层为第n层；确定各砂泥地层的厚度ΔZ，ΔZ_i为第i层砂泥地层的厚度，i取值1到n；

⑵依次获取滑过所述评价断点的各砂泥地层的泥质含量V_sh，V_shi为第i层砂泥地层的泥质含量；

⑶依次求取滑过所述评价断点的各砂泥地层的加权系数W,W_i为滑过所述评价断点的第i层砂泥地层的加权系数；

⑷计算所述评价断点的加权泥岩断层泥比率WSGR值，具体公式为：

式中L为所述断层在所述评价断点处的总断裂垂直断距，单位为米；

⑸利用加权泥岩断层泥比率WSGR值对储集层在所述评价断点位置的封闭性进行评价，当WSGR值大于等于0.6时表明该评价断点位置的断层封闭性较好，能够对油气形成有效的封堵，大概率为油层或含油水层；当WSGR值小于0.6时表明该评价断点位置的断层封闭性较差，对油气的封堵能力较低，大概率为水层。

2.根据权利要求1所述的断层封闭性的评价方法，其特征在于，W_i为滑过所述评价断点的第i层砂泥地层的反距离加权系数，具体公式为：式中L_i为滑过所述评价断点的第i层砂泥地层到所述评价断点的断裂垂直断距，单位为米。

3.根据权利要求1所述的断层封闭性的评价方法，其特征在于，滑过所述评价断点的第i层砂泥地层的泥质含量V_shi的数值通过测井数据获取。

4.根据权利要求3所述的断层封闭性的评价方法，其特征在于，所述测井数据为直接包括各层泥质含量V_shi的测井数据。

5.根据权利要求3所述的断层封闭性的评价方法，其特征在于，所述测井数据为自然伽马测井数据，第i层砂泥地层的泥质含量V_shi的计算公式为：式中GCUR为与地层年代有关的经验系数，新地层取值为3.7，老地层取值为2；

SH_i为第i层砂泥地层的泥质含量相对值，计算公式为：

式中GR_i为第i层砂泥地层的自然伽马值，GR_max为纯泥岩的自然伽马值，GR_min为纯砂岩的自然伽马值。

6.根据权利要求3所述的断层封闭性的评价方法，其特征在于，所述测井数据为自然电位测井数据，第i层砂泥地层的泥质含量V_shi的计算公式为：式中SP_i为第i层砂泥地层的自然电位值，单位为mV；SP_min为纯砂岩地层的自然电位值，单位为mV；SP_max为纯泥岩地层的自然电位值，单位为mV。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的断层封闭性的评价方法，其特征在于，各砂泥地层的厚度ΔZ采用固定的厚度间隔。

8.根据权利要求7所述的断层封闭性的评价方法，其特征在于，各砂泥地层的厚度ΔZ采用测井数据的采样间隔。