惠民凹陷临南洼陷断块油气藏断层封堵机理研究

【摘要】：在石油地质成藏理论的指导下，综合应用地震、测井、岩心和分析化验资料，对临南洼陷断层封堵的类型和机理进行了研究，通过对研究区断面附近地层的系统取样，探讨了成岩作用、深部流体以及动力变质作用对断层封堵的影响，并采用断层封闭系数和模糊数学等方法对研究区断层封堵能力进行综合评价。 影响断层封闭性的影响因素可分为断距、断移地层泥岩含量以及主应力三个因素。本文根据临南洼陷断层附近岩心详细取样分析，分别对岩性对接、泥岩涂抹、成岩作用、深部流体以及动力变质作用5个方面对断层封闭机理进行研究，重点是前人研究较少的成岩作用、深部流体以及动力变质作用等微观机理。 通过取心井铸体薄片、扫描电镜、粘土矿物、全岩矿物、碳酸盐含量、同位素分析以及孔隙度、渗透率和压汞等测试，分析成岩作用对断层封堵的影响，以解释高砂地比情况下断层的封堵性。断层是流体运移的通道，不同温压条件下形成不同的成岩相、自生矿物组合，其孔隙度、渗透率等物性特征有明显的差别；因此，与正常砂岩相比，断层附近砂岩的自生矿物组合明显不同，物性明显变差，原因是碳酸盐胶结、粘土矿物胶结、沥青质和铁质胶结等成岩作用对储层的物性具有破坏作用。另外，与断层上盘目的层对接的下盘对接层往往是比较老的地层，两盘的压实程度不同，孔隙度和渗透率也不相同，因此，压实作用对断层封闭性有一定的影响。 不同期次的深部流体，影响到沉积盆地尤其是断层附近的成岩作用。深部流体富含CO_2、CO、H_2、K~+、Na~+、卤素等，其中的K~+、Mg~(2+)的存在使碎屑岩、泥岩发生广泛的伊利石化、绿泥石化等；在C02流体参与下，碳酸盐岩发生白云岩化、铁白云岩化。这些化学反应均在较高温度下发生。在岩浆活动期熔融的岩浆沿断层运移，释放出所携带的C02与水反应形成HCO~(3-)和H~+，增加的酸度引起长石等不稳定矿物的溶蚀溶解，流体中的HC03’与溶蚀溶解形成的Ca~(2+)、Mg~(2+)、Fe~(3+)十结合则形成铁白云石。深部流体引起以上对温度变化敏感的砂岩填系物的重新分配，大大降低了储层的物性，增加了断层的封堵能力。 在断层活动中，上下两盘相对错动，在巨大的应力作用下断面两侧发生动力变质作用。如碎裂岩中长英质矿物颗粒被错移并形成棋盘格式构造、断面附近砂岩发生了具有S-C组构的糜棱岩化等。断裂发育初期,断裂带表现为张裂缝发育的脆性变形,断裂带的物性较好,断层对油气具有垂向输导作用；随着断裂活动的进一步加强,断面附近发生糜棱岩化,颗粒受力破碎直至研磨、粉碎成细粒的糜棱岩,孔隙度也由正常地层向断面附近糜棱岩的逐渐减小,对油气起侧向封堵作用；其后,随着断裂活动的消亡,胶结充填带的裂缝被碳酸盐胶结充填,使孔隙不再具有连通性,断裂带的物性变差,断层在垂向和侧向均具有较好的封堵能力。 在综合考虑断层带泥岩含量、区域应力、流体压力、断面产状等因素影响的基础上,提出断层封闭系数和断层封闭性模糊评价方法对断层封堵能力进行评价。断层所能封堵的油柱高度越高,则其封闭性越好；其所能封闭的油柱高度越低,则其封闭性较差。根据研究区大量实测数据分别回归出排驱压力与油柱高度、SGR、孔喉半径以及与孔隙度和渗透率的关系；泥岩含量与排驱压力之间呈正相关的关系,孔喉半径与排驱压力呈负相关关系,孔隙度和渗透率与排驱压力之间呈负相关性。 断层是否具有封闭性,关键在于断层的活动时期与油气的运移时期的配置关系。惠民凹陷开始油气运移时间为东营末期,主要油气运移期为明化镇期—至今。当油气运移时断层处于静止期,断层在垂向上是封闭的,油气以侧向运移为主；当油气运移时断层仍旧活动时,在纵向上常常具有开启性,油气沿断裂自深部向浅部运移,在浅层适当的圈闭中聚集成藏,在垂向上形成多套含油层系。