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第三章 油气运移—3.断层(带)结构、物性与启闭机理_油气成藏过程分析

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第三 油气 3. 断层 结构 物性 启闭 机理 过程 分析
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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 九十年代以前,主要是断层圈闭样式及断层带毛细管力相对遮挡能力的评价 ( 1966, 1980; 1979; 1987; 1989; 989)。 九十年代以后,关于断层研究才真正进入到实质性阶段 —— 如何描述断层和断层作用 : 1、断层损伤带及断岩物理特性( 1992, 1994, 1998); 2、断层发育过程( 1987; 1989; et 1993; 1994); 3、各种尺度断层几何学及其关系( 1994); 4、断层总体及簇( et 1993; et 1996); 5、断带与汇聚式流体流动( et 1994, 1999)。 n ., J., J 998,完成上述 “ 描述 ” 工作需要运用 野外露头测量、地震数据、钻孔 成像、取芯测量和 的层析 片观 测以及模拟实验等, 来获得断层 各种尺度下和三维传播过程信息 (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 (1)两盘相对滑动位移 10角砾岩带、节理带内带和节理带外带三部分构成,其中节理带内带为流体运移的优势通道,角砾岩带为流体运移的有效隔挡层。 碳酸盐岩层系脆性 地层内部断裂带的渗透性结构模型 断层 (带 )结构与孔隙度、渗透特征 (a) 断距 1m,孔隙度 5% 40× ,透射光 (c) 断距 150m,孔隙度 10宣汉樊哙羊鼓洞飞二段浅灰色中 断层 (带 )结构与孔隙度、渗透特征 —— 实例分析 羊鼓洞断裂带渗透率分布特征 0 2000 4000 6000 1 2 3 4 5 6 7 渗透率/离角砾岩带的距离 /m 低密度节理带 角砾岩带 高密度节 理带 层 (带 )结构与孔隙度、渗透特征 —— 实例分析 5汉樊哙羊鼓洞飞二段浅灰色中 ① 角砾岩带内部孔隙呈不连通的孤立状,内部无方解石充填物; ②高密度节理带内部节理均被方解石充填。 4× 10 孤立孔隙 4× 10 断层 (带 )结构与孔隙度、渗透特征 —— 实例分析 加利福尼亚中部靠近 过 断层 (带 )结构与孔隙度、渗透特征 —— 实例分析 砂岩断裂带变形强度 of 1994) 断层 (带 )结构与孔隙度、渗透特征 —— 实例分析 a in of 1994) 断层 (带 )结构与孔隙度、渗透特征 —— 实例分析 断层 (带 )结构与孔隙度、渗透特征 —— 实例分析 老龙头 山海关 孟姜 山东堡 秦皇岛市 户远寨 杜庄 上平山 南刁部落 石门寨 驻操营 义院口 山神庙 山神庙 东贺庄 蔡各庄 海滨 鸽子窝 老虎石 Q Q Q r r Q Q Q Q Q Q Q Q r r Q Q Q 52r 3s λξ53 Q P P P P 2l 1b 1 C P C 1 C 1 C P π 53 C 1b r C P λξπ r 52r r 鸽子窝断裂 秦皇岛地区太古界混合花岗岩断层带结构 结晶岩断层 (带 )结构与孔隙度、渗透特征 —— 实例分析 ② 局部断裂带 碎裂带 节理密集带 鸽子窝断裂带裂缝发育模型 鹰角亭 22m 13m 裂缝发育带宽度 >48m 两条走滑断面之间的碎裂带 位于鹰角石南侧,两条宏观裂缝之间可见有碎裂角砾带, 岩石破碎,内部小裂缝、微裂缝十分发育。 为断裂形成的断层角砾带。 碎裂带 ② 局部断裂带 碎裂带 节理密集带 鹰角亭 22m 13m m 6条 /m 9条 /m ② 局部断裂带 主节理长度几十米 节理密集带裂缝发育特点 鹰角石西侧(观测点 5),走向 度 43条 /8m,产状 108° ∠ 60 ° 、 120° ∠ 64 ° ,倾向北西、南东两组,相互切割,将岩石切割成碎块状。 其成因可能为受北西 鸽子窝裂缝发育特征 节理密集带 秦皇岛地区混合花岗岩基岩构造裂缝发育模式图 风化土壤 (3)混合花岗岩裂缝发育机理与模式 节理外带 (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 (2) 断层封闭、开启性研究 裂 /成岩胶结与泥岩涂抹 层面分析 应力时间 应力积聚 应力释放应力积聚 应力释放时间 时间 断层(带)应力演化 断层(带)裂缝开启 断层(带)流体 (油气水 )汇聚 开启闭合汇聚 排放汇聚 排放流体势断层带应力积聚 → 释放 (驱动机制 ) 断层裂缝带开启 → 闭合 (运移通道) 油气水幕式汇聚(排烃) → 排放(穿层) (流动样式) 断裂作用引起的 瞬态流体流动 (A) (B) (C) (D) 剩余压力等值线 超压顶面 超压顶面 周期性幕式流体流动 压力/应力幕次 1 幕次 2 幕次 3 幕次 4 开启 封闭 排放 补给积累 稳态 汇聚期 瞬态充注期 注后 调整期 方 1考虑天然气散失的充注速率达 140m3/d 超压流体沿断层的流动 —— 幕式快速运移 原生氧化沉积 近地表氧化带 硫化物带 粘土矿物带 置换带 硫化物矿化带 含水层 表层水的流动 含水层 铁离子消失 铁离子富集 贫铁 富铁 } } 富硫化物原生水流动 氧化型大气水流动 { { 南德克萨斯砂岩中矿物分带示意图,由大气水引起的氧化作用和由沿断层向上运移的原生水的还原作用 ( et 1982) 断裂 (带 )流体流动标志-成岩、成矿、油气成藏 般流体势随深度增加, 但是沿主断裂面流体势降低,表明有地层水向上流动 ( 1982) 10000 11000 10000 10000 10000 9000 8000 7000 11000 12000 13000 13000 12000 14000 15000 10000 12000 13000 11000 9000 8000 7000 9000 15 13 11 9 7 深度(103 4000 沿断裂的低流体势异常 渤海海域新构造运动期 Ⅰ 级和 Ⅱ 级断裂活动速率与古近系、新近系油气分布图 辽 西 凹 辽 西 低 凸 起 辽 中 凹 陷 辽 东 辽 东 凹 陷 起 凹 陷 凸 东 低 凸 起 渤 东 凹 陷 渤 中 凹 陷 石 臼 坨 渤 凸 起 沙 垒 田 起 沙 南 凹 陷 埕 北 低 凸 起 黄 河 口 凹 陷 莱 北 低 凸 起 莱 州 湾 陷 庙 西 凹 陷 庙 西 凸 歧 口 凹 陷 南 堡 凹 陷 凸 起 秦 南 凹 陷 凸 起 埕 子 柏 各 庄 凸 起 秦 南 凸 起 青 坨 子 凸 起 唐山 秦皇岛 绥中 兴城 华铜 118° 41° 00’ 0 20 40 60 00’ 119° 00’ 120° 00’ 121° 00’ 122° 00’ 40° 00’ 39° 00’ 38° 00’ 大连 旅顺 7海湾海岸线 盆地边界 渤 凸 起 低 南 34 面 Ⅰ 剖面 Ⅲ 剖面 Ⅱ 古近系与潜 山油气田 凸起边界 25m/近系油气田 10~25m/25m/要起油气的输导作用 活动速率 25m/构造运动断裂活动速率 10~25m/近系油气富集与古近系油气贫化模式 A: 渤中地区 — 高过成熟活跃气源岩、断裂运移通道, B: 10~ 25m/跃气源岩 断裂活动速率 >25m/%) 2900 3000 3100 3200 3300 3400 3500 3600 0 5 10 15 深度(m) 油气运移路径 新近系古油层 k 8 9 1g 1p 1 2 3 4 5 6 7 深度(构造运动断裂活动速率 <10m/ A 新近系油气贫化模式 较强烈的晚期构造活动 动态聚散: 4类有利圈闭 (2) 断层封闭、开启性研究 裂 /成岩胶结与泥岩涂抹 层面分析 a. 断层带侧向封闭机理:碎裂 /成岩胶结 — a) in b) of a 40′, of of a. 断层带侧向封闭机理:碎裂 /成岩胶结 断层带侧向封闭机理:碎裂 /成岩胶结 碎裂带孔隙度极低,远小于未变型原岩的孔隙度 岩层的岩石性质与断裂带构成 a. 断层带侧向封闭机理:泥岩涂抹 泥岩涂抹断层的演化过程 断层带侧向封闭机理:泥岩涂抹 砂泥涂抹比率 评价标准: 时渗漏 断层封闭性研究中的泥岩涂抹系数 断层带侧向封闭机理:泥岩涂抹 泥岩涂抹系数 :T/L(断距 /泥岩层厚度)评价标准::泥岩涂抹 控制断层两盘渗透层对接的主要因素 b. 断层面两侧渗透性岩层的对接: 层面分析 从三维上来看,油气的运移路径明显的是一个三维行为 b. 断层面两侧渗透性岩层的对接
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