断层封闭性定量研究现状

断层定量封闭性研究进展大庆石油学院吕延防2009.1.7一、断层封闭机理(类型)二、影响断层封闭性的因素三、断层封闭的差异性四、断层封闭性研究的层段区别五、断层侧向封闭性定量研究

(一)根据断层两盘油水界面高差确定断层封闭程度

(二)根据断层两盘砂泥岩对置状态评价断层封闭性

(三)泥岩涂抹层状态研究判断断层封闭性六、断层垂向封闭性定量研究

(一)断层封堵系数法

(二)根据断裂充填物压实程度评价断层封闭性

(三)根据断裂带化学沉淀胶结评价断层封闭性

(四)根据断面压力大小评价断层封闭性七、断层连通概率法定量研究断层封闭性八、断层封闭性定量研究需注意的问题

1.对接封闭（Juxtaposionseal）：早在1966年，D.Smith就从分析断层封闭性的本质入手，建立了断层两盘岩性对接封闭的理论模型，其基本含义为：目的盘岩层中的排替压力小于与之对置的断层另一盘地层排替压力时，断层封闭，所以陆相盆地目的层砂层与对盘泥岩层对置，断层是封闭的。这种机理只适用于断裂带无充填，两盘直接接触的断层，一般断距小于砂岩层厚度的断层属于此类。断层侧向渗漏模型断层侧向封闭模型一、断层封闭机理(类型)2.泥岩涂抹封闭（Claysmearseal）：K.J.Weber（1978）等人利用一种环形剪切实验装置来模拟断层泥的形成，证实了在剪应力作用下的塑性地层可以形成断层泥，对所产生的断层泥进行了封闭性能测试，确认断层泥可对流体起遮挡作用。一般在塑性地层段断层的初次活动形成泥岩涂抹。

环形剪切装置示意图

涂抹层分布图3.碎裂岩封闭（Cataclasticrockseal）：形成于纯的粘土含量低的砂岩中。这种封闭起因于破裂作用，颗粒磨擦滑动以及伴随有粒径减小的伴生孔隙的崩塌（Knipe，1992a，1992b），一般形成于大套的砂砾岩层段。辽河油田莲花油藏剖面图4.层状硅酸盐/框架断层岩（Phyllosilicate/frameworkfaultrockseals）：一种重要的断层岩类型，是由具有一定层状硅酸盐含量的不纯砂岩的变形而形成的。层状硅酸盐与框架石英的混合形成断层岩，这些断层岩在封闭性分析中曾经被忽视（Knipe，1992a，b）。这些互相联结的微观泥质带可能具有与粘土封堵相似的特性，其封闭性是受变形层状硅酸盐的连续性和结构控制的，并不一定像泥岩涂抹那样要求厚而且塑性较强的粘土地层单元。一般在砂泥岩薄互层段均发育此类封闭。矿物颗粒泥岩断层岩层状硅酸盐/框架断层岩分布示意图5.胶结封闭（Cementedseal）：断层带的封闭性受新矿物的沉淀所控制，这些封闭可被限定在变形造成局部溶解和溶解物质再沉淀，或者与沿断层或接近断层胶结扩张侵入。常见的胶结封闭有两种类型：（1）深部热液胶结封闭；（2）变形造成局部溶解和再沉淀胶结。二、影响断层封闭性的因素

1.地层岩性和断距

地层岩性特征和断距是影响断裂带中断层泥比率的关键因素，它们决定着断裂充填物的性质，断移地层若均为泥岩，充填物为泥质，若均为砂岩，充填物一般为砂岩充填，若为砂泥岩互层，充填物一般为二者的混合物。如果断距不大，充填物的厚度不大;如果断距很大，充填物的厚度也很大，且充填物的性质复杂。海拉尔免渡河-扎敦河林场公路10km处南平组小型正断层断距约为40cm，断裂带宽度约为15-20cm；海拉尔免渡河林场泥盆系大明山组断裂断裂带宽度达1-2Km

2.地层岩石力学特征脆性断层带和韧性断层带内部结构的差异说明岩石力学特征影响断层的封闭性，相同泥岩厚度和相同断距，但岩石力学特征不同的地层，断层的行为及封闭性是不同的，脆性地层中的断裂作用主要发生破碎过程，泥岩涂抹并不发育，而塑性地层断层泥涂抹作发育，破碎的程度也小。

3.次级破裂网络影响主断裂的封闭性

次级破裂网络影响主断裂的封闭性，主断裂可能是封闭的，但由于次级断层和裂缝开启，导致油气垂向导通（RDR公司，2004，2005）。

柴达木盆地南八仙地区T2层（N21底）平面构造图柴达木盆地南八仙构造剖面图

典型实例为柴北缘南八仙地区，由于晚期左行压扭应力场作用，在仙北断裂上盘产生大量的次级断层和裂缝，极大破坏了盖层的完整性，油气不能在上盘聚集，主要聚集在下盘地层中

4.断裂后期活动对早期断层封闭性影响

早期活动的断裂晚期再活动时，对早期形成的断层岩有改造和破坏的作用，主要有两个方面：一是早期形成的泥岩涂抹，由于后期活动断距增大，从而将泥岩涂抹拉断（吕延防等，2000）；二是早期形成的断层岩在晚期活动时产生裂缝，成为油气的运移通道（RDR公司，2004，2005）。因此早期形成的断层岩在晚期活动时容易被破坏，断层封闭性变差。

5.胶结作用

胶结作用有利于断层封闭，特别是对断裂带伴生的次级破裂网络的封闭是及其重要的（FisherandKnipe，2001；Leveilleetal.，1997）。海拉尔盆地布达特群断裂带岩心

6.应力与断层封闭性

a.断面正压力与断层垂向封闭性：断面正压力是影响断层垂向封闭性的关键因素，一般认为断面压力越大，断层垂向越易于紧闭封闭，将断面正压力与泥岩的屈服强度和抗压强度之间的关系作为封闭性的判别标准（陈发景，1989；刘泽容和邓俊国，1998；吕延防等，1996；周新桂，2000；童亨茂，1998；付广等，2005；付晓飞等，2005）。一般认为断面正压力大于泥岩的屈服强度而小于抗压强度时，断层泥易于塑性流变，填塞断裂带内部的裂缝空间，使断层易于封闭。

b.应力方向与断层封闭性：万天丰（2004）认为断裂的展布方向与该地区当时所经受的构造应力场的特征是决定断裂封闭性的主要地质因素，如果断裂没有被愈合，随着应力场的变化，在不同时期断层的封闭性也在不断变化之中。当最大主压应力方向与断裂走向几乎垂直时，断裂趋向于闭合状态，断裂带内的充填物的磨碎和压实程度高，其封闭性较好，带内流体的渗透率低，断裂带有利于油气的聚集；当最大主压应力方向与断裂走向几乎平行时，断裂趋向于张开，断裂带内的充填物松散程度高，开启性好，带内流体的渗透率高，或者说封闭性差，不利于油气的聚集，但有利于油气的运移；当最大主压应力方向与断裂走向斜交时，交角越小，断裂的封闭性越差，开启性越强；交角越大，断裂的封闭性越好，开启性越差。辽河油田莲花油藏剖面图三、断层封闭的差异性1.断层封闭能力的差异性

弯曲断层的断面剖面图2.空间上断层封闭的差异性3.时间上断层封闭的差异性

目前开启的断层，地史时期一定是开启的；目前封闭的断层，地史时期一定开启过。

当断层处于活动期时，断层以垂向开启为主，所有被断穿的盖层都可能沿断层走向发生全部或局部渗漏，只有当断层停止活动以后，在地应力的作用下或胶结作用下，断层裂缝在盖层段内慢慢愈合，盖层才能重新形成封闭[11]。柴北缘冷湖0－3号构造在晚期再生前陆盆地时期由于断层再活动垂向开启（0－2号构造）和盖层的剥蚀作用（3号构造），早期聚集的油气大量散失形成地表油气苗，之后由于沥青的封堵作用重新封闭，只保留了少部分油气。四、断层封闭性研究的层段区别储层段与盖层段内油气运移方向示意图储层段内应研究断层的侧向封闭性，盖层段内应研究断层的垂向封闭性。五、断层侧向封闭性定量评价

侧向封闭性的决定因素—差异排替压力断层封闭的条件：目的盘储层与对置盘非渗透层对置，断层充填物质的排替压力大于储层的排替压力。断层侧向封闭性形成机理(一)根据断层两盘油水界面高差确定断层封闭程度(吕延防，1996)辽河油田莲花油藏剖面图优点：定量判断准确，不用考虑其他因素。不足：只能适用于开发阶段。

呼图壁构造断层侧向封闭性Knipe图解

1.Knipe.R.J

图解法判断断层封闭性(二)根据断层两盘砂泥岩对置状态评价断层封闭性

优点：适用于对接封闭类型断层封闭性的判断。不足：没考虑断裂充填物质，钻井少或无钻井区不适用。

2.横向封堵系数法(刘泽荣，1998)C:构造封堵系数;R：储层封堵系数;G：岩性封堵系数;F：断层横向封堵系数;L:断层垂直落差;H：盖层厚度;:断层倾角;:储层倾角;h:

储层厚度。F值越大，横向封堵能力越强;反之越弱。岩性封堵系数G值在0-1之间，封堵层为纯砂岩G为0,泥质砂岩G为0.5,砂质泥岩G为0.75，泥岩G为1.0.断层横向封闭示意图优点：考虑的因素较多。不足：没有考虑断裂充填。讨论：该公式是否应该限定应用条件?当断距很大时封闭性不一定好!3.砂泥对接概率数值模拟法评价断层封闭性

砂泥对接概率是指占断层目的盘砂岩层总厚度的某一百分数的砂岩被对置盘泥岩层封堵的可能性大小。通过模拟计算，如果大多数砂岩层被对置盘泥岩封堵的概率高，说明该断层侧向封闭性好，反之则差。模拟步骤：（1）根据已知钻井剖面，在细分沉积相的前提下，分别统计各相砂泥岩小层厚度分布，通过马尔柯夫概率分析，确定不同砂地比值条件下的小层厚度分布规律。

(吕延防，1996)

(2)砂泥小层厚度的求取(建立地层柱子)

对于要评价但周围没有钻井的断层，在确定了沉积相和泥地比值以后，就要选择相应的厚度分布模型进行抽样，获得服从随机分布的厚度变量，可应用伪随机数技术来实现地层剖面上小层厚度分布模拟。

A.如果小层厚度为正态或近于正态分布，厚度计算公式为：其中

——实际地层的砂泥层厚度；——此地层的小层数B.如果小层厚度为对数正态分布，则小层厚度为：

其中C.如果小层厚度为指数分布，则小层厚度为：其中

延吉盆地东部凹陷断层封闭概率直方图当断层两盘地层柱子被模拟出来以后，将断层两盘每次地层剖面的模拟结果进行对接，计算目的盘储层被对置盘泥岩层封堵的厚度，进行千次模拟，千次对接，可得到目的盘储层某一被封堵厚度的概率。(3)断层两盘砂泥对接概率模拟被封堵砂岩百分数(％)0—2020—4040—6060—8080—100断层封闭能力差较差中较好好断层侧向封闭能力分级表选择大庆和辽河油田已知封闭能力的断层采用上述方法进行砂泥对接概率模拟，发现模拟结果与实际断层的封闭能力基本一致，模拟误差均值为0.08，说明该方法用于断层的侧向封闭性研究是可行的。延吉盆地构造分区图(4)应用实例延吉盆地Ⅲ14断层断面剖面图①对钻井剖面细分沉积相并统计各相砂地比值;②计算各相不同砂地比值的小层厚度分布规律;③准备各层沉积相平面分布图。④根据地震剖面做断层面剖面图，并标注两盘沉积相。⑤根据断层各处两盘相互对置地层的沉积相类型和砂地比值，正确选择模拟的对接概率模型，确定该层段内断层的侧向封闭性。延吉盆地东部坳陷断层侧向封闭性评价⑥将沿走向上不同位置的侧向封闭性模拟结果标注在平面图上，便得到侧向封闭性评价平面图。西部坳陷大拉子组断层侧向封闭性评价图

优点：对于无钻井区实现了断层封闭性的定量评价。缺点：只考虑了砂泥岩对接情况，没考虑断裂带内部的充填，且只能了解断裂走向上某一剖面的封闭性特征。4.Allen图解法判断断层封闭性

断层侧向封闭性评价的Allen图解(AllenUS,1989)

岩性并置图显示，B68断层断层面上砂岩与砂岩并置区发育，因此靠岩性并置不能形成断层侧向条件。海拉尔盆地贝尔凹陷B68断层岩性对接剖面(Allen图)优点：可直观地看到断层两盘沿走向砂泥岩层的对置情况。不足：没考虑断裂充填性质，只适用于对接封闭类型。

Weber（1978）等人利用一种环形剪切实验装置来模拟断层泥的形成，Bouvier在尼日利亚农河油田利用三维地震资料作过断层切片，Allen提出了三维图解方法，Lindsay等提出了泥岩涂抹因素SSF,Lehner改进了Lindsay的SSF计算方法，提出了CSP，Yielding提出了断层泥分布率SGR，Knipe（1998）提出了ESGR的概念。(三)泥岩涂抹层状态研究判断断层封闭性

Lindsay等提出了泥岩涂抹因素SSF（ShaleSmearFactor），

SSF=断距/泥岩层厚度=H/hh-泥岩层厚度H-断距1、泥岩涂抹因子法判断断层封闭性

SSF主要用以表征断层涂抹层的连续程度，SSF小于4涂抹层连续分布，断层侧向封闭，SSF大于7时泥岩涂抹变得不完整。SSF计算图解(LindsayNC,1993)

SSF表示单个源页岩层沿断层面发生涂抹的相对粘土量，对于复合涂抹，SSF不应相加，应该对最厚泥岩层进行单层计算。

SSF主要适用于研磨涂抹。复合泥岩涂抹分布图赵密福利用该方法对东辛油田营32断层的SSF进行了计算，其判断结果与油层分布不一致。

经分析后认为，该公式过于简单，不能真实反应断层的纵向涂抹情况。

Lehner改进了Lindsay的SSF计算方法，提出了CSP（ClaySmearPotential）方法：CSP=∑（泥岩层厚度2/涂抹距离）=∑(h2/H)CSP<15断层开启CSP=15-30封闭与开启过渡CSP>30断层封闭h-泥岩层厚度H-涂抹距离2.粘土涂抹势法判断断层封闭性CSP计算图解(LehnerFK,1996)

赵密福研究认为，CSP公式的页岩厚度自乘平方已经得到了流体动力学的证明，该公式考虑了泥岩最初滑动时的泥岩涂抹量最大的问题，是研究涂抹层长度最好的公式。该公式适用于同生断层初期活动形成的涂抹状态。

不足：一是应用复杂，二是只能对同生断层的初次活动形成的涂抹层长度进行计算，不适用于断层的后期活动对涂抹层产生破坏后涂抹层的分布情况。实验装置简图④①③②①底座

②剪切施力杆

③正应力施力杆④滑动箱

3.模拟实验对泥岩涂抹的认识(吕延防，2001)泥岩涂抹层分布：砂岩断面粗糙时，涂抹层发育，否则不发育。泥岩层越厚，涂抹层越厚。塑性泥岩有涂抹，脆性泥岩无涂抹层。涂抹层与断层活动时间的关系：断层初期活动对涂抹层起建设性作用，继续活动的断层，对已经形成的涂抹层起破坏作用。先期断裂后期剪切泥岩涂抹规律：泥岩涂抹的连续性与断层断距关系先期断层的基础上，断层的再次活动，基本不形成泥岩涂抹层。当断距较大时，涂抹层的连续性变差。

大量的实验结果显示，涂抹层空间上的分布主要受泥岩厚度、断距、泥岩塑性程度的影响。对实验数据进行回归，得出涂抹层厚度、长度与泥岩层厚度,泥岩含水量,断层断距之间的关系统计规律为：HS=H1.2248S0.1504T-1.245LS=H0.9405S0.4644T0.05128

G.Yielding（1997）在前人研究的基础上，提出了断层泥分布率SGR（ShaleGougeRatio）及计算公式：

SGR=(∑泥岩层厚度）/断距=(∑h）/Hh–

泥岩层厚度H–

断距4.断层泥比率法判断断层封闭性SGR计算图解

（YieldingG，1997）

实际的断裂作用过程中，砂岩中的泥（硅酸盐）对断裂带中断层泥的比率贡献很大，为此Knipe（1998）提出了ESGR的概念，即有效断层泥比率，同一条断裂ESGR与SGR的值存在很大的差异，ESGR更能准确预测断裂带中断层泥含量和泥岩涂抹的程度。

ESGR=泥质成分总厚度×100%/断距当ESGR＜14％时，断裂带内部主要发育碎裂岩；当14％＜ESGR＞40％时，断裂带内部主要发育类泥质砂岩；当ESGR＞40％时，主要发育泥岩涂抹。海拉尔盆地贝尔凹陷B68断层断面埋深断层面属性标定利用Traptester5.4断层分析软件系统研究海拉尔盆地贝尔凹陷B68断层封闭性海拉尔盆地贝尔凹陷B68断层断层倾角

海拉尔盆地贝尔凹陷B68断层断层走向海拉尔盆地贝尔凹陷B68断层断距变化

岩性并置图显示，B68断层断层面上砂岩与砂岩并置区发育，因此靠岩性并置不能形成断层侧向条件。海拉尔盆地贝尔凹陷B68断层岩性对接剖面(Allen图)SGR图显示，B68断层靠泥岩涂抹具有较强的封堵能力。

海拉尔盆地贝尔凹陷B68断层SGR分布图泥岩涂抹率与所能支撑的流体压力差之间关系(yielding,1997)

H为断层面某点支撑的烃柱高度，m；SGR为断层面某点断层泥比率，0-100之间的数，%；d为需要标定的参数，0-200；c为常数，当埋深小于3000m时为0.5，当埋深介于3000m-3500m之间时为0.25，当埋深超过3500m时为0；ρw为油藏中水的密度，kg/m3；ρo为油藏中油的密度，kg/m3；g为重力加速度，m/s2。

下盘（油）上盘（水）断层能够承受的最大烃柱根据SGR推出的烃柱叠置的油藏砂岩某断裂不同SGR界限所对应的烃柱高度和深度关系SGR=25%SGR=30%SGR=35%SGR=40%当d值取70时，油柱高度与埋藏深度关系的内包络线在1070m处支撑的油柱高度为210m，与实际油柱高度一致;故d取70为宜，SGR则为(d×0.5÷100)35%(如果埋深为3000-3500m，应乘0.25,埋深大于3500m，乘零)。

断层面上能支撑的烃柱高度图显示，B68断层靠泥岩涂抹能够支撑一定的烃柱高度,下部地层比上部地层能支撑的烃柱高度明显要大。

海拉尔盆地贝尔凹陷B68断层断层面支撑烃柱高度分布图（Badley公司，Yielding，1998）SGR＜15%：碎裂岩封闭；15%＜SGR＜50%：层状硅酸盐-框架断层岩封闭；SGR＞50%：泥岩涂抹封闭。（RDR，Knipe2004，2005）SGR＜14%：碎裂岩封闭；14%＜SGR＜40%：层状硅酸盐-框架断层岩封闭；SGR＞40%：泥岩涂抹封闭。断层封闭类型判断标准：优点：①根据SGR的大小确定了断层的封闭类型;②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，抓住了断层封闭性的本质。不足：①对断裂充填物性质的分布没能细致刻画;②没考虑影响断裂充填物成岩程度的断面压力这一关键因素，只是统计规律的定量描述。

(1)断层封闭性形成机理断层岩厚度不等地平铺在断层面上，恰似于沿断层面倾置于沉积地层之间完全由断层岩构成的一油气薄盖层，其对围岩储层中的油气起着封堵或输导作用，如果断层岩的排替压力小于储层排替压力，断层不封闭且起输导油气的作用，反之，断层起封闭作用，其封闭能力的强弱取决于排替压力差的大小，排替压力差越大，断层的封闭能力越强。5.排替压差计算法判断断层封闭性

(吕延防，2008)

断层岩并不像沉积地层那样既使在手标本的规模上也可能具有成层特征，大都情况下为砂泥岩碎屑的混杂堆积而成，所形成断层岩的物性不具有方向性，因此，某一点断层岩的封闭性既反映了断层的侧向封闭能力，也代表着断层的垂向封闭能力。也正因如此，既使目的盘储层与对置盘泥岩层相对接，也要认清断层岩的封闭性，如果此种情况下断层岩的排替压力小于目的储层的排替压力，由于断层岩垂侧向均不具备封闭能力，油气仍可通过断层岩发生渗漏(图1,A点)，只有断层岩排替压力高于目的储层的排替压力时，油气才能被封堵形成油气藏(图1，B点)。可见，只要存在断层岩，断层岩的封闭能力是断层可否形成封堵的关键，而与砂岩层相对接的泥岩层起到的是辅助封闭作用。尤其在砂泥岩薄互层段更是如此!

断层岩对油气输导与封闭作用图解

根据断层封闭性形成机理分析，评价砂泥岩薄互层段内断层封闭性的实质是计算断层岩的排替压力，其影响因素为：

(1)断层岩的泥质含量

(2)

断层岩的成岩程度

(3)断层的埋深与断层倾角

如果能计算出断层岩的泥质含量和所承受的断面压力，可将该泥质含量和该断面压力下的断层岩看成是具有该泥质含量并承受着与该断面压力相同的静岩压力的沉积地层，如果获取了该泥质含量地层并承受着该静岩压力沉积地层的排替压力，此排替压力即可看成是该断层岩的排替压力。(2)断层封闭性研究的基本思路(3)断层封闭能力定量评价方法(1)静岩压力与埋藏深度关系的确定。(2)断面正压力的计算

(3)断层岩泥质含量的求取(4)不同泥质含量地层排替压力与埋藏深度关系的确定(5)断点处断层岩排替压力的求取(6)断层封闭性的定量评价设：断层岩排替压力为P1，储层的排替压力为P2，如果P1>P2断层封闭，差值越大，封闭性越强。

P1<P2断层开启贝尔凹陷不同泥质含量岩石排替压力与埋深关系图

呼和-7号圈闭是呼和诺仁构造带上的主体圈闭，该圈闭是在西部斜坡背景下，上倾方向由北东向早期发育的反向同生正断层—B29号断层遮挡形成的东南倾没的继承性断鼻构造，该圈闭倾向155

。长轴长10.2km，短轴长3.0km，贝302井就位于该圈闭上，并在南屯组地层中发现了油气。海拉尔盆地贝尔凹陷呼和－7号圈闭平面构造图

该区自下而上发育三叠系布达特群(基岩)，白垩系铜钵庙组、南屯组、大磨拐河组、伊敏组、青元岗组，古近系呼查山组及第四系地层。在贝302井处，除大磨拐河组一段在该井区尖灭外，其余地层均有分布。贝302井原油主要来自于贝西洼槽中的南屯组源岩，储层为南屯组薄层粉砂岩和砂砾岩，其上的大二段地层泥岩较为发育,是该区油气成藏的主要盖层。

贝302井南屯组地层为一套典型的砂泥岩薄互层段，泥岩单层厚度从0.5~7.9m之间均，一般为2~3m。砂岩及砂砾岩单层厚度为0.5~11.6m之间，一般在2~4m左右。

构成呼和-7号圈闭西边界的B29号断层是呼和诺仁断鼻构构造带上一条重要的同生正断层，呈北东向展布，延伸长度13.4Km，剖面上断面西倾，从基底断至伊敏组地层，断距下大上小，T1反射层断距10~55m，基底断距达80~1650m，断层倾角15°～50°，上陡下缓，呈产式。该断层是否封闭，决定了呼和－7号圈闭的存在与否，其封闭能力的强弱，决定了呼和－7号圈闭中所能聚集油气藏高度的大小，对B29号断层封闭能力的正确认识，是判断呼和－7号圈闭有效程度的关键。海拉尔盆地B29号断层断面剖面图(Allen图)海拉尔盆地B29号断层ESGR分布图贝尔凹陷B29号断层SGR分布图贝尔凹陷呼和－7号构造油藏剖面图

以上研究成果与勘探成果吻合得特别好，目的层段发现9层储层，其中第1、2、3、6层为含油层，其它5层为含水层。按本文提出的方法研究结论证实，本层段内含水层的断层岩与储层排替压力差均为负值，表明该断层在本段内对这些储层不具封闭能力，油气进入这些储层后通过断层岩发生了逸失;造成断层对这5层储层不封闭的原因除断层岩自身的封闭能力弱外，储层的泥质含量较高所导致的自身排替压力过大也是其重要因素所在。所发现的4层含油层断层岩与储层的排替压力差均为正值，尽管其值不大，但表明断层对该4层储层具封闭能力;

根据本区发现的原油密度计算，本段断层所能封闭的最大油柱高度为209m,这与该圈闭上已完成的71口开发井所揭示的油柱高度是一致的。优点：①抓住了断层岩与储层排替压力差这一断层封闭性的本质因素;②真正意义上实现了断层封闭性的定量评价。不足：①断裂充填物性质及分布描述不细;②断层岩成岩程度的时间因素没被考虑。六、断层垂向封闭性定量研究(一)断层封堵系数法(刘泽容，1998)封堵系数;盖层厚度;断层垂直落差储层倾角;断层倾角;比例系数(K=h/H,h:盖层叠盖层厚度)。断层纵向封闭示意图R值越小，断层垂向封闭能力越强，反之越弱。优点：①最早将断层垂向封闭性的着眼点放到了盖层段内。不足：只考虑了盖层被断层的错开程度，没考虑断层裂缝的愈合程度。1.断裂充填物压实封闭形成机理不同性质断裂重填物分布示意图

在泥岩层段内充填的物质主要是碎屑物质和断层涂抹层，碎屑充填物质的成岩程度决定了断层的垂向封闭能力，其成岩程度又取决于断面正压力的大小和成岩时间的长短。(二)根据断裂充填物压实程度评价断层封闭性(吕延防，2006)2.断层垂向封能力的定量评价方法评价参数：断裂充填物的排替压力评价思路：碎屑充填物质可被视之为斜置的沉积地层，确定上升盘盖层底部断面正压力大小，转换成沉积地层的相当埋深，根据该埋深下泥质岩排替压力，确定断裂充填物的排替压力。(1)静岩压力与埋藏深度关系的确定。(2)断面正压力的计算(3)盖层排替压力与埋藏深度关系的确定(4)断点处断层岩排替压力的求取(5)断层封闭性的定量评价

relationshipmapofdisplacementpressureofcaprockchangeswithdepthforYingmai9wellinKuchedepression

如果被评价的盖层段存在孔隙流体超压，该超压必然传递到断裂充填物中，并与断裂充填物排替压力方向一致，二者形成合力共同阻止油气通过断裂穿盖层向上运移，因此，当盖层段存在孔隙流体超压时，断层的垂向封闭能力应为断裂充填物的排替压力值与盖层段孔隙流体超压值之和。

岩石的封闭能力也可用所能封闭的气柱高度表示，研究表明，1MPa的封闭能力大约可以封闭100m高的气柱。知道了断裂充填物质的排替压力和盖层的孔隙流体超压，实际上也就知道了断层所能封闭的气柱高度，由此便可达到了定量评价断层垂向封闭性的目的。3.应用实例

thedistributionofgypomudstonecaprockandfaultsofKumugeliemugroupinKuchedepression盖层厚度100m～1000m，坳陷北部较厚，向南向东及向西逐渐减薄。断层的延伸长度为30-150km。库车坳陷库姆格列木盖层底部断层断距等值图断穿库姆格列木群膏泥岩盖层的断层断距一般200-800m，最大可达2000多米。

库车坳陷库姆格列木盖层底部断面压力分布图

库车坳陷库姆格列木群盖层底部断裂重填物排替压力等值图评价结果：克拉3—牙哈3以西库姆格列木盖层底部断层充填物排替压力一般大于零，最大值在西秋1—西秋4和牙哈3构造一带，目前所发现的以库姆格列木群膏泥岩为盖层的油气田均分布在此区域。

库姆格列木盖层底部断层封闭能力评价图图东秋5构造及其以东地区，库姆格列木盖层均被断层破坏，该盖层已经失去了封闭能力，以库姆格列木膏泥岩为盖层的圈闭在这个地区均为假圈闭，一般情况下，在这些圈闭中很难有油气的聚集。勘探的实践表明，在这个区域内库姆格列木盖层之下确实没有油气的发现，已发现的迪那2气田的盖层是吉迪克组膏泥岩层，说明上述认识是正确的。

库姆格列木群底部断层所能封闭的气柱高度等值图这是目前定量研究断层垂向封闭性最好方法!一是抓住了断层垂向封闭性的本质因素－断裂充填物的排替压力，二是把研究的目的层放到了盖层段。其不足之处在于没有考虑侧向地应力的影响。

1、化学沉淀胶结封闭形成机理对于近垂直的断裂，由于上覆沉积载荷压力对其垂向封闭不起作用，由于地下水在沿断裂进行的渗滤运移过程中，由于温度和压力条件的改变，使其所携带的成岩物质SiO2和CaCO3发生过饱和沉淀胶结堵塞了断层渗漏空间，使其在垂向上形成了封闭。

2、评价方法由垂向封闭机理可知，能否确知断层垂向上是否被CaCO3或SiO2沉淀胶结，是判断其垂向封闭与否的关键。(三)根据断裂带化学沉淀胶结评价断层封闭性

(付广，2002)

根据张义刚研究，对于东濮凹陷持续埋藏的沉积盆地，SiO2和CaCO3在地层剖面中有机质的镜质体反射率Ro分别为0.3%~0.5%(Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ型干酪根），0.6%~0.7%（Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ型干酪根）和0.8%~1.0%（Ⅱ型干酪根）或以1.2%~1.4%（Ⅲ型干酪根）3处发生沉淀，使砂岩发生胶结封闭。如果断层垂向上处于SiO2和CaCO3三个沉淀带内，将被胶结形成垂向封闭；如果处于异常孔隙发育带内，其不能被SiO2和CaCO3沉淀胶结形成垂向封闭，仍呈开启状态。

可以根据断层垂向上所处的镜质体反射率，判断其是否处于SiO2和CaCO3三个沉淀带内，从分布模式上来看，如果断层处于SiO2和CaCO3的3个沉淀带内，断层垂向上便可被SiO2和CaCO3沉淀胶结，形成垂向封闭；反之，断层垂向上就不能被SiO2和CaCO3沉淀胶结而形成垂向封闭，而呈开启状态，成为油气渗滤运移的输导通道。3、实例

从乌尔逊凹陷大一段镜质体反射率平面分布图中可看出，有机质镜质体反射率0.4%~0.9%，高值区主要分布在乌7井南部，Ro可达0.9%以上，第2个高值区主要分布在苏3井以西地区，其Ro可达0.7%以上。由此向凹陷四周大一段Ro逐渐降低，在凹陷边部Ro下降至0.4%以下。根据SiO2和CaCO3三个沉淀胶结带形成所需要的Ro标准，乌尔逊凹陷大一段内断层垂向封闭主要是通过在其内形成第1个和第2个SiO2和CaCO3沉淀带胶结形成。

通过对乌尔逊凹陷大一段断层垂向封闭性评价可知，大一段内断层垂向封闭由SiO2和CaCO3第1个沉淀带胶结形成的区域，主要分布在乌尔逊凹陷的四周边界处,凹陷北部面积大于凹陷南部，东部大于西部。大一段内断层垂向封闭由SiO2和CaCO3第2个沉淀带形成的区域，主要分布在凹陷南部中部乌7-巴2-新乌4井的1个环形区、苏13-苏132区、凹陷北部西侧苏8-乌2-苏301井区和凹陷北部铜3井等周围地区。这可为乌尔逊凹陷大一段钻井取心垂直裂缝均被石英或方解石脉填充得到证实。优点：对高角度断层封闭性提出了评价方法。不足：①有否SiO2和CaCO3沉淀胶结是推断性的;②达不到定量评价的目的。式中：为异常压力系数;为水的密度;为静水压力;断层倾角;断层走向与构造主应力夹角;断面正压力;水平方向上的构造应力。

当流体压力大于断面上的正压力，即时，断面就可以张开成为油气运移的通道，这样就可以根据流体压力和断面正压力的关系来确定断层的张开与封闭，用断层封闭系数表示：

当时，断层封闭，值越大，封闭程度越高;当时，断层开启，值越小，开启程度越大。(四)根据断面压力大小评价断层封闭性

(童亨茂，1998)优点：该模型考虑了构造应力、断层走向、倾角、深度、两盘岩石性、流体压力等，考虑的影响因素较全。不足：①没考虑断层充填物质及其成岩程度;②构造应力很难测量准确，导致封闭程度计算误差大，③有时断层的开启不一定受储层流体压力的控制，流体压力小，断层也可能处于开启状态。七、断层连通概率法研究断层封闭性断层面不是一个简单的面，而是包括了主要断层面、破碎带、次级断裂和裂缝、断层泥及泥质涂抹层的断层带。将断层的活动性及对应的启闭性特征的放在一个地质时间阶段考虑，而不去考察该点在一次断层的活动过程中（这可能对应于一次地震活动）的表现。因而所考虑的是断层带在一段地质时期内在油气运移过程中所起输导作用的综合表现。(罗晓容，2007)断层在油气的运移过程中是起通道作用还是起封堵作用受多种地质因素的控制，如断层的走向、埋深、断距、倾角、错断地层剖面的岩性、力学性质、断层两侧地层对接情况、断层带填充物的物质组成、构造应力的大小与方向、流体性质、温压