断层封闭性研究与构造精细解释
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发布时间：2022-05-10 15:36
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时间：2023-10-13 23:15
（一）断层封闭性研究
高邮凹陷的油藏类型以断块或断层－岩性油藏为主，断层在其中起着不可替代的重要作用。因此，断层封闭性是断层油气藏控藏作用研究的重要内容。
1.断层封闭主控因素
大量研究成果表明：断层封闭性的控制因素包括对置盘砂地比、断层活动期次、断层倾向与地层配置、倾角及埋深等，其中对置盘砂地比和断层活动期次占主导地位（吕延防，2002；王来斌，2003；李储华，2009；刘启东，2010）。在高邮凹陷选择了真武、永安、陈堡、沙埝、花庄等14个油田的75个油藏和22个典型未成藏的断块进行了解剖，研究结果如下：
图5-129 斜坡带阶梯状成藏模式图
图5-130 断层调节多源复合成藏模式图
1）对置盘地层砂地比
通过对由三、四级断层控制形成的油藏和未成藏的断块的分析认为，三、四级断层封闭性的主控因素是对置盘地层砂地比。在三、四级断层控制的阜宁、泰州组43个圈闭中，对置盘砂地比小于18%的23个圈闭都成藏，封闭性良好；而大于37%的3个圈闭都未成藏，认为断层封闭性差；介于18%～37%之间的17个圈闭中，13个圈闭已经成藏，4个圈闭未成藏，圈闭成藏或充满程度具有不确定性，表明该类断层的封闭性具有随机性。
2）断层活动期次
对三、四级断层来讲，断层活动期也是封闭性的主要影响因素。从不同活动期的断层控制圈闭的成藏情况看，对置盘地层砂地比介于18%～37%时，早期断层控制构造总数14个，其中13个成藏，占93%；同期断层控制构造总数18个，其中10个成藏，占56%。表明早期活动的断层的封闭性要好于同期断层的封闭性，断层活动期对断层封闭性具有重要影响。从不同活动期的断层控制油藏的油柱高度看：由早期活动的断层（真武期、吴堡期）控制形成的15个油藏中，油柱高度大于断层断距的为9个，占总数的60%，油柱高度与断层断距相当的为5个，占总数的33%，而油柱高度小于断层断距的只有1个，仅占总数的7%；而由同期断层控制形成的油藏的油柱高度大部分小于断层断距。表明早期活动的断层具有良好的封闭性，小断层也可控制形成较大规模的油藏。
3）断层倾向与地层配置
根据断层倾向与目标盘岩层倾向的结合关系，可分为三种配置方式（图5-131）：
A型：断层两盘地层倾向与断层倾向一致。B型：断层两盘地层倾向一致，与断层倾向相反。C型：目标盘与对接盘和断层倾向均相反。
在高邮凹陷，已发现的斜坡区阜宁组、泰州组油藏均为由反向断层控制的油藏；已发现的戴南组、三垛组构造油藏大多由反向断层控制，由顺向断层控制的规模较大的16个构造圈闭中，只有3个（19%）油藏，其中两个具有滚动背斜背景，另一个控制断层为一级断层。因此，在三种配置方式中，B、C型配置的圈闭封闭性较好，A型配置的圈闭封闭性较差。
4）断层倾角及埋深
断层面的倾角及埋深控制断层面所受正压力的大小，从而影响断层面的紧闭程度和封闭性。因此，在具有相似的地质条件下，断层面倾角越小，断层面压力越大，断层面紧闭程度高，断层封闭性好；反之，断层封闭性差。结合高邮凹陷的实际情况，认为断层倾角＜25°，断层封闭性好。同时，在其他地质条件相似的情况下，地层的埋藏越深，断层的封闭性越好。
图5-131 断层倾向与地层倾向配置关系示意图
2.断层封闭机理与封闭模式
根据封挡物质及封挡作用的不同，将高邮凹陷的断层封闭机理总结为三种（表5-26、图5-132）。
1）断裂带致密充填物封闭机理与模式
断层级别影响断裂带充填物的致密程度，断层活动期影响着断裂带充填物成岩作用，进而影响断层封闭性。在高邮凹陷，一、二级断层由于断距大，研磨时间长，能够形成颗粒细小的断层泥，造成断裂带致密，使得一、二级断层具有很好的横向封闭性。而高邮凹陷的三、四级断层由于断距相对较小，一般来讲断裂带的研磨不够，当三、四级断层形成时间早，断裂带内成岩作用较为强烈，从而形成良好的纵、横向封闭性。大断层研磨和早期断层的成岩作用有利于形成排替压力较大的断裂带，从而阻止流体流动，是断层封闭机理之一。
表5-26 断层封闭影响因素及机理分析
图5-132 高邮凹陷断层封堵类型图
2）两盘地层排替压力差封闭机理与模式
统计研究表明，三、四级断层依靠砂地比较低的对置盘地层封挡，是断层封闭的重要形式。对置盘砂地比较低可使对置盘与目标盘地层之间具有较大排替压力差，是断层封闭的重要机理。根据对置盘砂地比及断层封闭性，可分为三种情况：Ⅰ型——砂泥混接完全封挡式，对置盘砂地比小于18%，封闭性好；Ⅱ型——砂泥岩混接部分封挡式，对置盘砂地比介于18%～37%，断层封闭具有随机性；Ⅲ型——砂泥混接泄漏式，对置盘砂地大于37%，断层封闭性差。
3）断面压应力封闭机理与模式
断层倾角及埋深是断面压应力的主要控制因素，而断面压应力是影响断层闭合程度的重要因素，直接影响断层的封闭性。当断层倾角缓、地层埋深大时，断层面受到的压应力就大，断层在纵向、横向上的封闭性就好；反之，断层封闭性差。
4)时间配置封闭模式
早期断层由于断层活动停止时间长，断裂带充填物成岩作用充分，断层具有良好的封闭性。
(二）隐蔽性断层精细解释技术
高邮凹陷隐蔽性断层是指常规资料中难以识别的四级、五级及以下规模的小型断层。这些断层与主控断层息息相关，可形成y型、反y型、帚型、地堑型和地垒型多种断裂组合样式。经长期解释技术摸索和经验总结，建立了*断层发育区的“隐蔽性”断层解释主要技术流程（图5-133），从分析发育在三、四级断层间小断层的形成机理出发，加强对断距小、延伸短的断层识别和描述。
图5-133 隐蔽性断层精细识别技术流程
依据区域构造应力分析，目前已发现的隐蔽性断层的形成机制主要有两类：一类为局部引张应力环境，另一类为扭应力。高邮凹陷北斜坡隐蔽性断层主要以前者为主。
识别和描述隐蔽性断层的关键技术主要有随机测线法、相干体（方差体）技术、数据融合技术、切片及三维可视化等技术（图5-134）。
1.随机测线法
三维随机测线在方向和长度上的任意性可以帮助了解区域构造格局和局部构造细节，以往的随机测线主要应用在检查层位的闭合解释上。但近几年发现，对于大构造背景落实的地区有方向地切取随机测线可以辅助开展四级以下断层的识别和落实，尤其适合像高邮
反射波组不清楚的目的层断层解释。以高邮东部地区为例，由于E1f3资料信噪比低、断层密集，如果断块过于狭窄，在主测线或联络测线上控制断块的地震道少，就难以确定该块内地层反射的产状，从而也识别不出与相邻断块的产状差别；而且对于某些断层来说，主测线和联络测线的方向都不是其断面或断点的最佳成像方向。而通过对不同方向随机线的观察，可以更好地发现断层。首先，通过测线走向变化，可以显示断块内更多的地震道便于确定反射产状，进而通过产状突变识别断层；其次，在可疑断点处进行不同方位角的随机线扫描，可以看到更明显、更突出的断层现象，比如在剖面上表现为一条相位中断、产状突变、振幅频率突变的斜线或有断面反射的出现（图5-135）。因此在这些地区，除了进行主测线和联络测线的解释控制大的断裂格局外，还要在不同方向的随机测线上寻找断层的“蛛丝马迹”，通过多方求证，确定断层的存在。在花－瓦和沙埝东部地区采用了大量的地震随机线辅助进行断层的识别，结合其他方法，发现了一系列北东向小断层，这些断层对形成油藏起到了关键的控制作用。
图5-134 隐蔽性断层识别技术
图5-135 花瓦地区主测线（左）与随机线（右）地震剖面
2.相干体（方差体）技术
作为识别断层的有效技术之一的相干体（方差体）技术，如何根据资料特点选取合适的参数是技术关键。首先从常规参数相干数据体出发，对比调节相干计算方向及考虑地层倾角计算方法，卡准主要断裂系统的走向。在此基础上，使用滤波技术提高资料信噪比，达到在*断裂系统内部突出隐蔽性断层的识别效果。在识别出断层位置后，再通过在地震数据体内研究地震反射的细微变化以验证解释结果的可靠性，最后再通过各种方位角的地震随机测线上断面产状的变化确定断层走向。应用上述断层识别方法，对高邮凹陷东部拼接三维工区进行了不同相干参数实验处理，形成了相应8套实验数据，重点对地层倾角、相关时窗、相关类型、相关道数及方向开展相干效果分析，新发现了一批隐蔽性断层控制的圈闭。
相关类型有最大值、最小值和中值之分，选择时一般由地震资料的品质来决定。对于地震资料品质较好的地区，检测断层选择最小属性；对于地震资料品质较差的地区，则选择中值属性，或者在相干处理前，对地震数据体进行滤波或影像加强处理后，再选择最小属性。以本区T33为例，其地震资料品质相对较好，实验中基本可选择最小属性。为了进一步突出识别效果，在其他参数不变的情况下，针对性地进行了滤波处理和影像加强处理。从处理效果看，影像加强处理仅对东西方向延伸较长的具一定规模的断层有好的视觉加强作用，但对北东方向的次级断层识别效果较差。而进行带通滤波后由于突出主频范围内信息，一定程度上提高了信噪比，相干效果较好，尤其是北东方向的小断层识别得到加强（图5-136）。
3.时间切片技术
高邮凹陷花瓦、刘五舍等地区的勘探实践证明：时间切片是解决断层断距小，剖面上表现为层断波不断，断点位置落实难、同序级断层发育集中，断层平面组合关系确定难等复杂问题的有效技术手段。具体工作中要紧紧抓住地震剖面上清晰的地层产状特点，对比时间切片敏感时间范围内的同相轴走向突然变化地带，结合关键方向随机线解释，有效提高隐蔽性断层的可信度，提高圈闭落实程度（图5-137）。
图5-136 相干体不同技术方法应用效果对比图
图5-137 刘五舍地区时间切片、断裂分布、剖面对比图
（三）复杂断裂带解释技术
高邮凹陷复杂断裂带往往因断层发育密集使构造复杂化，也间接导致地震波场复杂，无法得到良好地震资料。因此，针对其特殊性，通过区域应力机制、小型分支或伴生断层存在的合理性研究及其展布方向分析，更加精确地解释复杂断裂带，进而落实圈闭（图5-138）。
图5-138 复杂断裂带圈闭识别技术流程
对于构造极其复杂的断裂带，必须加强区域地质、构造演化规律的分析，深入区内基底类型、边界条件、区域构造应力场等情况，建立本区构造及断层模式，指导断裂复杂带的构造及断层解释。
用地质模式指导构造解释，其思路就是通过建立较落实区的构造及断层样式，结合区域地质认识，指导地震低信噪比地区的构造解释，达到减少方案多解性、增加合理性的目的。具体步骤如下：第一步，搞清区内断裂基本特征；第二步，明确构造复杂区和构造较可靠区域；第三步，搞清构造不落实区的地震资料特点；第四步，根据已有断裂宏观特征和构造面貌，推测可能的构造样式；第五步，结合地震资料情况，通过各项解释技术先落实大断层后解释小断层，确定能符合某种构造样式的构造解释方案。
在对深大断裂带进行解释和空间组合时，除了要运用复杂断块区的断层解释方法外，还需要解决用地震资料合理描述大断裂发育模式，准确描述次生断层的发育等问题。应用井剖面控制法、断层趋势面法、倾角方位角法、叠后滤波法等有效技术取得了一定的效果。
1.断层趋势面法
将断层空间展布特征以平面方式显示，利用断面来考察断层横向展布的合理性。其深度值表示其在某个位置上纵向切入地层的深度，等值线的走向代表断层平面上伸展方向，等值线的疏密程度表示着断层在剖面上的陡缓程度。由于重点研究的是断层的空间延展趋势，因此该方法主要适用于二级以上大断层空间展布规律性的研究。
2.倾角方位角法
主要是通过提取地层倾角和方位角数据，沿层逐道计算样点间的时间变化率和方位角，斜率和方位角突变位置反映了断层的存在。倾角方位角突变处往往是断层或特殊地质体发育的地方，如深大断裂带的上升盘、断阶和下降盘地层通常具有不同的产状（图5-139）。该技术适用条件是断层两边的地层具有明显的倾角方位角变化。
3.叠后滤波法
断裂带附近地震资料信噪比低，断层识别困难。可以尝试对叠后偏移成果数据进行滤波处理，其目的是滤除较高频成分，保留地震资料中的主要频宽范围信息，进一步提高断裂带地震资料信噪比，从而突出较低频的断层信息。
图5-139 黄珏南地区倾角方位角法识别断层
