油田开发地质学-第4章-油气田地下构造研究VIP

第四章油气田地下构造研究,研究地下构造现状具有重要的现实意义：为了有效地勘探油气田，合理地开发油气田，需要正确地、详细地认识油气田地下构造特征。油气田地下构造的研究成果，是勘探部署(如预探井、详探井部署)；油气储量计算；拟定开发方案（井位、井网等）；进行油气动态分析及调整开发方案等工作的重要地质依据。,第一节利用地层倾角测井资料研究地下构造和褶曲要素,第二节断层研究,第三节油气田地质剖面图的编制与应用,第四节油气田构造图的编制与应用,第四章油田地下构造研究,一般情况下，利用1口井的一般测井资料很难判断地下构造类型、分析有无断层、确定断层性质和断面要素。但是，利用1口井的地层倾斜测井资料，可以解决上述问题。,一、确定井孔剖面的地层产状二、判断地下构造的偏移方向三、褶皱构造的识别方法,回顾-倾角矢量图像的分类绿模式红模式蓝模式杂乱模式(空白模式),1、在矢量图上确定地层产状在矢量图上确定地层产状时要集中注意：泥岩或粉砂岩-沉积环境稳定、能量小、沉积呈水平层理，其等时层面大部分平行于单元内的岩性界面(利用SP或GR曲线挑出低阻大段泥岩)。,一、确定井孔剖面的地层产状,在矢量图上确定地层产状用矢量平均法求构造倾角,短相关长度算出来的地层产状较分散。研究地质构造和断裂时，采用长相关对比为好。,2、用矢量平均法求构造倾角,以同心圆表示地层倾角，最外一圈为0，向内增大；用坐标和四个象限表示地层倾斜方位角；给定间隔(如10弧度区)。,参考井段(一般l00m一段)施密特图或方位频率图等极性图，帮助确定被研究层段的倾斜方位角和构造倾角。,二、判断地下构造的偏移方向,川东地区井在4032m处由西翼进入东翼剖面示意图,第一节利用倾角测井资料研究地下构造和褶曲要素,一、确定井孔剖面的地层产状二、判断地下构造的偏移方向三、褶皱构造的识别方法,目前，利用地层倾角测井资料识别褶曲构造常用的有两种方法：(一)依据矢量图测井曲线确定褶曲类型(二)利用井段产状统计成果判断褶曲类型,三、褶皱构造的识别方法,褶曲按轴面产状和两翼地层倾斜情况分为：对称(直立)、不对称(倾斜)、倒转、平卧、翻卷褶曲褶曲按枢纽的倾伏情况分为：无倾伏、倾伏、双倾没、圆形弯窿,1、对称背斜对称背斜特点：轴面近于直立，两翼倾角相等、倾向相反。,钻遇对称背斜轴部的矢量图,(一)依据矢量图及测井曲线确定褶曲类型,井眼穿过背斜顶部，测得地层倾角很小，倾斜方位角也较乱。,井眼钻遇背斜一翼，矢量图呈绿模式-与单斜显示相同。两翼分别钻井，矢量图在同一岩层倾向相反(相背)。,特点：轴面倾斜，两翼倾角不等且倾向相反。,2、不对称背斜,3、倒转背斜,特点：轴面倾斜很大，两翼倾向相同，下翼倾角比上翼大,穿过轴面的井眼：矢量图呈现：绿-蓝-红-绿模式,倒转背斜矢量图,与非对称背斜差异？,倾向：上下相同；倾角：穿过轴面后突然变陡。,4、平卧褶曲,特点：轴面接近水平，上下两翼地层倾向相反或接近相反,矢量图特征：红-蓝模式，倾向相反。,平卧褶曲倾角矢量特征,在测井曲线(如自然电位曲线)上：以轴面为中心，向上向下地层重复(对称)出现。,因此，单纯用矢量图判断褶曲形态，有多解性，必须结合地质资料及测井曲线进行综合分析，力求作出正确的判断。,由以上分析可以看出：单斜地层与对称背斜或对称向斜一翼-矢量图相似倒转褶曲、平卧褶曲与非对称背斜-矢量图相似,矢量的井段产状统计成果图有五种：,(二)利用井段产状统计成果判断褶曲类型,第二节断层研究,一、研究油气田地下断层的实际意义二、地下断层存在的标志三、井下断点的确定与井间断点的组合四、断层面等高线图的编制和应用五、断层线图的编制和应用六、断层封闭性研究,封闭性断层，是拟定开发方案、划分开发区块、进行油田动态分析的主要地质依据之一。,根据断层研究的结果作出断层图件，指导新井的布井工作，减少开发井落空的可能性。,计算油气田的油气储量时，断层图可帮助准确地确定含油气面积。正断层切割油气层含油气面积内出现不含油气的空白带；逆断层切割油气层含油气面积内部分重叠。,一、研究油气田地下断层的实际意义,断层在油气田地下构造中普遍存在。,二、地下断层存在的标志,1、井下地层的重复与缺失2、非漏失层发生泥浆漏失和意外的油气显示3、近距离内标准层的标高相差悬殊4、近距离内同一岩层厚度突变5、在短距离内，同一层内流体性质等明显差异6、断层在地层倾斜矢量图中的特征,根据井综合解释剖面图与该区的综合柱状剖面图对比，可以确定地层的重复或缺失。,1、井下地层的重复与缺失,地层缺失,钻遇逆断层,断面倾向与地层倾向一致，且地层倾角断层面倾角时：,值得注意：,正确判断地层重复-倒转背斜与断层造成的地层重复差别：,正确区分断层、不整合所造成地层缺失的差异,缺失层段之下出现比正常剖面更老地层-不整合面上下找不到相对应的同一套地层；不整合具有区域性、角砾岩、风化壳等,不同井缺失层位及深度不同，且按一定方向逐渐变化；若断距小、断面陡、井距大，仅一口井中表现缺失；断层面上下可以找到同一套地层；伴有因牵引造成的倾角变化、断层角砾及破碎带等现象。,仅从一口井的地层缺失区分是正断层或不整合相当困难,1井2井3井4井EEEEDDDDC2C2C2C1C1C1C1B2B2B2B1B1B1B1A2A2A2A1A1A1A1,图9-21钻遇同一正断层的各井地层层序示意图,1井2井3井4井EEEEDDDDCBABBAAA,图9-22钻遇不整合面时各井地层层序示意图,钻井过程中，在不该有油气显示的地层中出现油气显示-可能钻遇断层；在渗透性很差或致密岩层中，突然产生泥浆漏失现象-可能钻遇断层。,2、非漏失层发生泥浆漏失和意外的油气显示,断层引起标准层标高相差悬殊示意图,注意：,此时，判断时必须参考地震资科和区域地质构造特征等,4、近距离内同一岩层厚度突变,由于断层的切割，断层两侧同一地层互不连通，埋深不同，各自形成独立的压力系统，折算压力各不相不同，油水或油气界面高度发生突变。,断层造成折算压力差异示意图,5、在短距离内，同一层内流体性质、油气层折算压力和油水界面有明显差异,由于断层的切割，使同一层流体处于不同的地球化学条件下，造成流体性质上的差异。,受构造应力作用，断层本身及其附近产生一些特殊现象,6、断层在地层倾斜矢量图中的特征,根据倾斜矢量的上述变化，可比较准确地确定断点位置。资料完好时，还可确定断层走向及断面产状。,断层带附近发生牵引现象，局部地层变陡或变缓，在倾斜矢量图上表现为红、蓝模式；,断层面附近形成破碎带，倾斜矢量图上呈现杂乱模式或空白带。,断层上、下两盘地层产状不同，倾斜矢量图上存在较明显的差异。,不同类型断层的倾角矢量特征P173,利用地层倾斜矢量图判断断层的缺点：当断层两盘地层产状一致又无牵引现象时，断层在倾斜矢量图上无明显反映。,利用地层倾斜矢量图判断断层的最大优点：,直观，且只需要1口井的资料即可；尤其是在测井曲线对比难以确定断点具体位置时，倾斜矢量图可以准确地确定断点位置。,第二节断层研究,一、研究油气田地下断层的实际意义二、地下断层存在的标志三、井下断点的确定与井间断点的组合四、断层面等高线图的编制和应用五、断层线图的编制和应用六、断层封闭性研究,1、井下断点的确定,在钻井地质剖面上确定断点时，首先要对该井剖面从上到下再从下到上反复地与正常剖面(研究区综合柱状剖面图)逐层进行对比，逐渐缩小断点可能出现的范围。,最后，在可能存在断点的范围内，根据测井曲线、岩性变化、钻时录井等资料仔细地分析并确定断点的具体位置。,逆断层：,图中乙井是正常剖面；甲井剖面中的D1、D2、E、F重复出现穿过逆断层。,乙井,甲井,851米,利用地层剖面及电测曲线对比确定断点示意图,重复地层的钻遇厚度：F层两次出现时的底界之差-27米(878851米)。如果是铅直井，此厚度就是地层的垂直断距。,正断层断点的确定-与正常地层对比，地层缺失位置即断点位置；,正断层：,缺失层段在相邻对比井中的钻遇厚度-为垂直断距。,正常地层,断点,井间断点组合的一般原则断点组合方法,2、井间断点的组合,井间断点组合-把各单井钻遇同一条断层的断点联系起来，研究整条断层特征的工作。,井间断点组合的一般原则,钻遇同一条断层的各个断点，断层性质应该一致，断面产状及垂直断距应大体一致或有规律地变化。,断点附近的地层界线：其升降幅度与垂直断距基本符合；各井断失层位应大体一致或有规律地变化。,经组合后的断层，同一盘的地层厚度不能有突变。,断层两盘的地层产状要符合构造变化的总趋势。,断点组合方法,有倾角测井资料时，可用其确定各断点断层面的走向和倾向，然后按上述4条组合原则进行断点组合。,无倾角测井资料时：通过尽量多的井，作构造剖面(草图)，进行断点组合。,作断面等值线图组合断点：在断层彼此交叉的复杂地区，一口井往往钻遇多条断层，具有多个断点，此时应绘制断面等值线图来组合断点。,一般先从远离复杂区的单断区编制断面等值线图获得断层产状要素，再根据走向、倾向、倾角和断距等资料向复杂区延伸，把多断点区分开来进而作出各条断层的断面等值线图。,多条断层交汇区编制断面等值线图,在地下构造复杂区，为了较合理的进行断点组合。应先将断面等值线图、构造剖面图和构造草图互相验证；同时，还应参考地震资料、油气水分布及动态资料来验证。,第二节断层研究,一、研究油气田地下断层的实际意义二、地下断层存在的标志三、井下断点的确定与井间断点的组合四、断层面等高线图的编制和应用五、断层线图的编制和应用六、断层形成时期和发育历史的研究七、断层封闭性研究,四、断层面等高线图的编制和应用,断层面等高线图(断面构造图)-以等高线的方式表现断层面起伏形态的图件。,编图原始资料：断点标高数据、井位分布图；编图方法：三角网法和剖面法，但多采用三角网法。,断面构造图的应用：了解断层面在地下的产状及其变化(起伏形态)；了解断层的延伸范围(长度和深度)；了解断层互相切割的关系；检查断点组合是否正确,五、断层线图的编制和应用,断层线图指在断面构造图的基础上，绘制出的断层面与油气层(地层)界面的交线图。,六、断层形成时期和发育历史的研究,一次性(后生)断裂活动形成的断层，其形成时期：根据被它切割的地层、岩体的时代关系来确定的。断层总是形成于被错断的最新一套地层时代之后。,同生断层及其活动时期：同生断层-指沉积盆地发育过程中，与沉降、沉积过程同时发生、发育的断层。同生断层的特征：地层厚度：下降盘明显增大，落差：一般随深度增加而增大。,同生断层的活动时期：可根据断层两侧同层厚度变化研究；活动强度：可用“生长指数”表征：,生长指数或1断层停止活动或无断裂活动；生长指数1断层发生或断裂活动；生长指数越大断裂活动越强烈地层沉积期间断层的垂直位移(古落差)断层两侧的地层厚度之差,第二节断层研究,一、研究油气田地下断层的实际意义二、地下断层存在的标志三、井下断点的确定与井间断点的组合四、断层面等高线图的编制和应用五、断层线图的编制和应用六、断层形成时期和发育历史的研究七、断层封闭性研究,七、断层封闭性研究,1、断面两侧的岩性条件储层与对盘非渗透性岩层接触；储层与对盘砂岩(渗透性岩层)接触；储层与对盘低渗透性岩层接触；储层与断裂带发育的非渗或低渗断层岩(墙)接触。,完全封闭型部分封闭型不封闭型,2、断层面及两侧岩层的排驱压力,断层两侧岩层的排驱压力相同或接近-断层不封闭；排驱压力差别大-断层封闭；,同时，某断层的封闭性不是一成不变的。当油气柱高度增加到某一值(最大高度)homax时，油气可从断盘一侧油气藏中向另一侧运移；或通过断层面向上倾方向运移。,若断面(断裂带)排驱压力两侧岩层排驱压力-断层封闭断面(断裂带)排驱压力两侧岩层排驱压力-断层开启,当油气柱高度增加到某一值homax时：,PdR-储层1的排驱压力PdB-储层2的排驱压力homax-油气柱连续高度,油气柱达最大高度时：A点处毛管压力Pc=PdB，过量油气通过断面向储层2运移。,油气柱达最大高度时，A点处毛管压力Pc=PdB，油气通过断面向上运移，断层成为油气再运移通道。,PdRPdB断层封闭,PdRPdBPdsh，A点Pc=PdB,通常认为：张性断裂-易造成开启性断层，压扭性断裂-易造成封闭性断层。具体情况：应视作用于断层面裂缝的压应力p的大小：,3、断层的力学性质,H-断点井深，mr-岩石密度，103kg/m3w-地层水密度，103kg/m3-断面倾角,一般而言，压应力岩石强度，断面裂缝封闭；若压应力岩石强度，断面裂缝开启。,活动弱破裂轻，裂隙不发育封闭。活动强烈破碎严重、裂隙发育开启；,4、断层活动强度,6、单井断点的测井曲线特征,封闭性断层：组合测井曲线上，断层面为非渗透性。,开启性断层，因断层和断裂破碎带具有渗透性：砂泥岩剖面：测井曲线一般声波时差大，井径扩大，密度和电阻率降低；碳酸盐岩剖面：低中子伽马、低GR、低R，井径扩大、声波时差大，密度小。,声波时差大、密度小、声阻抗曲线明显的低异常-断层不封闭。,川东井断层破碎带声阻抗曲线图(1in=0.0254m),7、断层两盘的流体性质及分布,对比断层两侧流体性质、油-水界面标高等可以判断断层封闭性。若断层两盘流体性质差异，油-水界面高差悬殊-断层封闭（重要标志）。,8、钻井过程中的显示,钻井过程中，钻遇断层时若发现：,第三节油气田地质剖面图的编制与应用,油气田地质剖面图-沿油气田某一方向切开的垂直剖面图。包括：横剖面图、纵剖面图。反映：油气田的构造情况；地层接触关系；岩性和厚度变化；油气水纵横向分布状况。,一、资料的准备和比例尺的选择二、剖面方向选择三、井位校正四、井斜校正-斜井或弯井五、油气田地质剖面图的绘制-习题课六、油气田地质剖面图的应用,第三节油气田地质剖面图的编制与应用,1、资料准备：主要依靠录井、测井、地球物理勘探资料。井位图(或井距数据及井间相对位置资料)；各井分层厚度数据和岩性、接触关系资料；各井含油气井段数据；各井断层数据，包括断点位置、落差、断失层位等；井口海拔数据；斜井井斜资料。,一、资料的准备和比例尺选择,2、比例尺选择-确定合适的作图比例尺一般情况下，剖面图比例尺可以和油田地质图、构造图比例尺相同，也可适当放大。,二、剖面方向选择,为了正确反映地下地质情况、满足生产的需要，选择剖面方向和位置时，主要考虑4个方面的问题：,1、剖面线应尽可能垂直于地层走向，或垂直或平行构造轴向-真实地反映地下构造(倾角、厚度)。2、通过较多的井-提高剖面图的精度；3、剖面应均匀分布-全面地了解油气田情况；4、需要了解构造细节的部位，并通过新拟定探井井位。,剖面方向选择示意图,三、井位校正,移位方法有以下2种：1、剖面线与地层走向斜交或垂直情况；2、剖面线与地层走向平行情况。,井位校正-把不在剖面上的井移到剖面线上的过程。主要目的-充分利用剖面附近井资料，提高剖面图的精度。,若垂直移到剖面线上标高被歪曲，将导致有断层存在的错误结论。,井位校正示意图,1、当剖面线斜交或垂直地层走向时,井位应沿地层走向线(等高线)移到剖面线上，校正前后井位标高不变。,海拔标高校正示意图,井位应沿地层倾向投影到剖面线上。校正前后井位标高发生变化，需校正。,2、当剖面线与地层走向平行时,四、井斜校正-斜井或弯井,1、计算法2、图解法-习题课讲解,L-斜井段长度；L-校正到剖面上的斜井段长度；-井斜角；-校正到剖面上斜井段的井斜角；-井斜方位角；1-地层走向线方位角；2-剖面线方位角S-斜井段水平投影；S-剖面上斜井段水平投影；-剖面方向与井斜方向夹角；-地层走向与井斜方向夹角；-地层走向与剖面方向夹角；,1、计算法,ABD中，BDS=ADtgACD中，CDS=ADtg,又在BDC中,校正后井斜角,六、油气田地质剖面图的应用,1、根据需要，可以编制出不同类型的剖面图构造剖面图；地层剖面图；油气层剖面图；岩相剖面图，等等。,2、油气田地质剖面图的用途-油气层剖面图如，-对分析油气藏类型、断层产状、不整合、油气层纵向分布规律、新井设计等，都起着重要的作用。,第四节油气田构造图的编制与应用,油气田构造图-表示油气层顶、底面或标准层构造形态的等高线图。资料来源：地质录井、测井和地震剖面等。,1、选择作图标准层,选择与油层相距较近的标准层，或直接选择油层顶面(或底面)作为标准层。一般不选择不整合面、冲刷面为制图标准层。,2、检查各项作图原始资料的正确性,如：井位、井口海拔、标准层井深等数据。,3、确定图的比例尺和等高距,比例尺-根据精度要求确定，如1：5000、1：10000等高距-视具体情况而定，其大小没有统一的规定,一、编制油气田构造图的准备工作-4项,4、斜井(弯井)地下井位的校正和标高换算,目的-获取作图标准层的准确海拔高度，保证图件质量,对弯井的处理，可采用：计算法或作图法来完成,斜井段水平位移在直角坐标中的投影,计算法,L-斜井段长度-斜井段井斜角-斜井段方位角,某一斜井段水平位移(矢量)在直角坐标X、Y轴上的投影分别为x、y,计算法求取制图标准层海拔标高：,对于铅直井-将补心海拔K减去制图标准层顶(底)界面井深h，即得制图标准层顶(或底)界面海拔标高。,对于弯井-首先，求取各斜井段的铅直投影之和：h=L0L1cos1L2cos2Lncosn再求制图标准层顶(或底)界面海拔标高：h=Kh=K(L0L1cos1L2cos2Lncosn),二、油气田地下构造图的编制方法,地下构造图的编制方法中，最常用的有2种：三角网法、剖面法和地震构造图深度校正法,等高线从高部位井点到低部位井点间内插穿过；不同翼和不同断块之间等高线不能互相穿越。,等高线彼此一般不能相交；倒转背斜及逆断层例外(下盘被隐蔽部分一般不画图或以虚线表示）,当层面近于直立时，等高线重合。,勾绘等高线的原则-注意事项：,按上述原