乌伦古坳陷滴北构造滴北1号断层封闭性研究

【摘要】通过对断层的泥岩涂抹系数、断面压力和断移地层泥岩含量的分析可以研究断层的侧向封闭性和纵向封闭性。在对卡拉萨依及滴北1号断层构造发育特征研究的基础上，通过对黄山街组-头屯河组泥岩涂抹系数进行分析，认为其侧向封闭性好；通过对断面垂向正压力和断层两侧断层泥质分析，确定断层垂向封闭性好。综合分析卡拉萨依及滴北1号断层为封闭性断层，通过地层水分析进一步证明了该结论。

【关键词】断层封闭性 泥岩涂抹系数 断面压力 断层泥含量 地层水分析

乌伦古坳陷是准噶尔盆地北部的大型Ⅰ级构造单元。卡拉萨依断层是位于乌伦古坳陷南部斜坡区与三个泉凸起相隔的边界逆冲大断层，而滴北1号断层是卡拉萨依断层的伴生逆冲断层，二者共同控制了滴北构造带的形成了演化（图1）。研究这两条断层在乌伦古坳陷油气运移过程中的作用对滴北构造带下步油气勘探具有重要意义。

断裂在油气藏的形成过程中既可以起油气运移的通道作用，又可以起遮挡作用，断层究竟起何种作用关键取决于其封闭性。

断层封闭就是断层带对它所靠近的储层中流体的封闭。断层封闭性包括侧向封闭性和垂向封闭性两个方面[1]。

目前断层封闭性研究有多种方法，多数方法对有关断层数据资料要求比较精细。乌伦古坳陷目前勘探程度很低，还处于盆地勘探阶段，能够获取断层封闭性研究的有关资料信息很少，针对该坳陷具体情况，卡拉萨依及滴北1号断层封闭性分析主要从断层侧向封闭性和垂向封闭性两个方面分别研究。断层侧向封闭性分析，主要利用盆地周缘地层岩性组合特征，结合沉积相分析、地震剖面断层解释，采用泥岩涂抹系数判断断层侧向封闭性；断层垂向封闭性主要采用断面所受正压力与泥岩变形强度大小变化进行研究；在断层侧向与垂向封闭性研究基础上，综合分析与评价断层封闭性。

1.1 断层侧向封闭机理

根据断裂带对断层侧向封闭所起作用的因素不同，可将断层侧向封闭分为以下两种情况：一种是泥质填充封闭；另一种则为泥岩涂抹封闭。泥岩涂抹系数可由断层发生的位移及断开的泥岩厚度等信息计算求得，并可用于判断断层的侧向封闭性。利用泥岩涂抹系数判断断层侧向封闭性是一种比较实用的研究方法。

泥岩涂抹是断裂带中普遍存在的地质现象，是在断层活动过程中，由于泥岩塑性大，在挤压应力或重力的作用下，使泥岩粉碎成粘土在其上下盘削截砂岩层上形成的一个糜棱岩化的泥岩隔层。这种泥岩涂抹层，由于受挤压应力或重力的作用，不仅可以使泥质颗粒侵入砂岩断面堵塞其孔隙，并且还要受不同程度的动力变质，使泥岩涂抹层中成分发生致密化，而具封闭性。

根据 Richard G.Gibson（1995）对特立尼达海哥伦布盆地第三系沉积物中的断层研究发现，泥岩涂抹只能形成于泥岩位移经过的断层部位，其在空间上连续性好坏集中反映在断层位移大小和断开泥岩层数及厚度大小上，即断层位移越小，断开泥岩层数越多，厚度越大，泥岩涂抹层在空间上的连续性相对越好。由此可以采用泥岩涂抹系数（式1或式2）来定量描述泥岩涂抹层的空间发育程度。

当断面所受正压力大于泥岩的变形强度时，因泥岩变形而导致断层裂缝愈合，由此造成断层垂向封闭，否则断层垂向开启。目前较普遍接受的断面垂向正压力界限值为5Mpa，当断面所受正压力大于5Mpa，就可能垂向封闭，否则垂向开启[4]。

断层的垂向封闭性除与断面压力有关外，还受断移地层泥岩含量的影响，尽管断面所受正压力较大，但断移地层剖面上泥岩所占地层比例很小，断裂充填必然以砂质为主，以砂质为主的断裂充填恰似一斜置于断层面上的储集层（图3），若使该储层具有封闭能力，单纯靠断层压力使其渗透率降低到泥质岩的程度是极其困难的。即使无断裂充填，因断层两盘泥岩少、砂岩多，两盘泥岩层相互不见面，油气仍可沿断面迂回向上运移。

3 卡拉萨依及滴北1号断层封闭性分析

控制滴北构造带主要勘探目的层侏罗系、三叠系在头屯河组、西山窑组中上部、三工河组上部及下部、八道湾组上部煤系地层中泥质岩相当发育，横向分布稳定。尤其是滴北1号构造钻探的滴北1井西山窑组中上部-头屯河组厚达451m地层中泥质岩累计370m，占地层82.0%。单层厚度大，泥岩质较致密，块状结构，含有较丰富的可塑性粘土矿物，是该构造圈闭良好的封盖层。

控制滴北构造带的卡拉萨依断层、滴北1号断层，断层倾角52-58度，在白垩纪至现今活动微弱或甚至无活动。

卡拉萨依断层在黄山街组-头屯河组泥岩涂抹系数1.14-2.40，一般在1.14-1.40之间，泥岩涂抹层在空间上分布的连续性越好，断层侧向封闭性好（表1）。

卡拉萨依断层断面所受正压力在头屯河组-黄山街组，以断层倾角52度计算为9.40-16.89Mpa，以断层倾角58度计算为8.09-14.54Mpa（表1）。根据目前较普遍接受的断面垂向正压力界限值为5Mpa，结合断层两侧断层泥质岩较发育分析，断层垂向封闭性好。

综合断层侧向、垂向封闭性分析，结合现今地层岩性组合、成岩阶段，卡拉萨依断层属于封闭性断层，作为伴生断层滴北1号断层与该断层具有相似的特征，也应是封闭性断层。从滴北1井1801.0-1806.5m黄山街组完井试油地层水为MgCl2水型也说明卡拉萨依断层和滴北1号断层现今是封闭性断层。

参考文献

[1] 周英，王文强，朱立新. 断层封堵分析技术在油气地质勘探中的应用.石油地球物理勘探，1998，33（5）：649-657

[2] 付广，王朋岩，付晓飞. 塔中地区石炭系主要断层的侧向封闭性.新疆石油地质，1998，19（5）：364-367

[3] 任森林，刘琳，徐雷.断层封闭性研究方法.岩性油气藏，2011，23（5）：101-105

[4] 宋来明，贾达吉，徐强，等.断层封闭性研究进展[J].煤田地质与勘探，2006，34（5）：13-16

作者简介

孙福刚（1978—），男，山东临清人，工程师，2000年毕业于西北大学石油天然气地质专业，2005年取得石油大学（北京）工程硕士学位，从事中石化新疆探区油气勘探地质研究工作。