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摘要：断层封闭性是形成油气藏及控制油气藏规模的重要因素，它的研究对于了解断层在油气成藏和石油勘探开发中具有重要意义。因此，对断层封闭性的研究显得很重要。同时，影响断层封闭性的因素有很多，对这些因素进行分析是十分必要的。
关键词：断层封闭性 毛管压力 影响因素
中图分类号：P618.13 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）26-357-01
断层在油气运移聚集过程中既可成为油气运移的通道，又可成为油气聚集的遮挡物，对油气聚集分布有重要的控制作用。断层究竟在油气运移、聚集和注水开发过程中起何作用，主要取决于断层的封闭性。
一、断层封闭性的的研究现状
自20世纪50年代以来，国内外许多地质工作者对断层封闭性进行了大量的研究工作，取得了一系列的研究成果。
在国外，Perkins首先于1961年最早发现“砂-砂”对接封堵油气的现象，他通过研究认为：泥岩在滑动的过程中，泥岩被挤压注入到砂岩里形成了不渗透的物质，从而导致了断层的封闭。Bouvier[1]于1989年提出了用“泥岩涂抹潜力（CSP）”判断断层的相对封闭程度，同时指出泥岩涂抹潜力与泥岩的厚度成正比，与断距成反比。Lindsay等[2]于1993年提出运用泥岩涂抹因子来判别断层的相对封闭程度，且泥岩涂抹因子与泥岩的厚度、层数成反比，而与断层的断距成正比。Yielding等于1997年提出了断层泥岩比率（SGR）的计算方法，在断层位移段内测定泥岩和页岩所占的比例，用上盘和下盘均可测定。
在国内，1992年曹瑞成等利用“逻辑信息法”建立起勘探初期的断层封闭性判别、预测模式[3]。1993年张树林等利用对断面分析和差异聚集模式研究断层的封闭性。吕延防等提出了应用“非线性映射分析法”和“概率模拟分析法”研究断层封闭性[4-5]，提出了砂岩对接概率的计算方法。1996年鲁兵等基于断裂的理论分析，通过模拟实验确认了断层倾角随岩性变化的规律 [6]。
二、断层封闭性原理
断层封闭能力主要取决于断裂带物质及其两侧岩性的排替压力，即烃类进入水湿岩石的最大孔喉所需的毛管压力，其公式为：
Pd=2σcosθ/R （1）
式中：pd为毛管压力，Mpa；σ为两相界面张力，10-3N/cm；θ为固液相接触角，（°）；R为岩石孔喉半径，cm。
而地层中油气的浮压（Pb）可以通过浮力求得：
Pb=（ρw-ρp）gh （2）
式中： Pb油气的浮压，psi；ρw为水的密度，g/cm3；ρp为烃的密度，g/cm3；g为重力加速度，m/s2；h为烃柱的高度，m。
在特定的时刻，油气要通过断层进行运移，首先必须排替其中的水，克服毛管压力的阻力，即油气的浮压必须要达到进入毛细管的最小压力（毛管压力），如果油气的浮压小于毛管压力的阻力，则油气就被遮挡在断层之下。
三. 影响因素
研究表明，影响断层封闭性的因素可归结为以下几个方面：
3.1 岩性配置
岩性配置是决定断层是否封闭的重要条件，也是经典的研究断层封闭性的主要手段。通常研究认为，断层上下两盘砂岩与泥岩对接时，断层的封闭性较好；砂岩与砂岩对接且具有相似的排替压力时，断层的封闭性较差；砂岩与砂岩对接但具有不同的排替压力时，断层的封闭性取决封堵砂岩的排驱压力与储集层的排驱压力差[7]。一般认为当断层两盘砂岩与泥岩接触时，封闭性好；当断层两侧接触的砂岩具有不同的排驅压力时，断层的封闭程度取决于封堵砂岩排驱压力与储集层的排驱压力差。
3.2 泥岩涂抹
泥岩涂抹作用是指构造活动期，泥岩塑性大，在挤压或者重力的作用下，泥岩被挤碎，形成一个糜棱岩化的泥岩隔层条带。这种涂抹作用，在重力和挤压力的作用下，泥岩颗粒被挤入到砂岩中，同时泥岩涂抹层中发生均质化作用，其作用过程类似于钻井过程中砂岩中沉淀的泥饼。因此，泥岩涂抹层具有较好的侧向封堵性。
3.3 断裂带充填物
断层带内，由于地下水溶解物质（如碳酸钙）易将破碎带胶结在一起，形成所谓的断层墙而起封闭作用。原油在开启的断裂带运移过程中易受到空气的氧化作用，形成沥青的物质，堵塞了通道，也可起封闭作用。
3.4 应力状态
应力状态主要影响断面正压力，断面正压力决定断层岩的成岩程度，断层岩的成岩程度影响断层封闭性。处于张应力状态的断层，断面承受的正压力主要来自于上覆地层的静岩压力；处于挤压应力状态的断层，断面正压力除静岩压力以外，还受水平方向挤压应力的影响。因此，在其他条件相同的情况下，处于挤压应力状态的断层封闭性更好
3.5 断距
地层被断层切割后，非同期沉积的地层相连接，如果断层的断距刚好使断层两盘砂泥岩地层相互对置，砂岩中的油气在侧向运移的过程中遇到上盘泥岩的遮挡作用，形成断层封闭油气藏。也有研究认为，随着断距的增大，断层带物质经挤压与摩擦形成断层泥，能够形成较好的物性，但是断层封闭性与断距之间很难确定有没有线性关系，这也是下一步的研究方向之一。
3.6 断层密度
单位面积内发育的断层条数越多，岩石的破碎程度越高，变形程度越大，断层的封闭性越差；反之，断层的封闭效果越好。
结论
1.断层的封闭性受控于多个因素， 如何识别这些因素并赋予合适的权值是研究断层封闭性的核心问题。
2.目前的研究还没有考虑后期成岩作用对断裂破碎带的改造作用，现今的断层封闭理论是建立在对砂泥岩研究的基础上，关于碳酸盐岩这类特殊储层研究相对较少， 这就需要研究新的封闭机制，探讨新的评价方法。
3.在研究中，更多考虑的是断层对油的封堵性，而没考虑到对气的封堵性。
参考文献：
[1] BOUVER J D ，MAHDIG，PILAAR W F，et al.The role of faults in hydrocarbon migration and trapping in Nigeria growth fault structures[J].Offshore Technology Conference 10，1978：2643-653
[2] LINDSAY N G，MURPHY F C，WALSH T T，ET al.Outcrop studres of shale smear on fault surface[J].International Association of Sedimentogists Special Publication 15，1993：113-123
[3]曹瑞成，陈章明.早期探区断层封闭性评价方法[J]，石油学报，1992，13（1）： 19- 22.
[4]吕延防，陈章明.非线性映射分析判断断层封闭[J].石油学报，1995， 16（2）：33- 37.
[5] 吕延防， 李国会， 王跃文， 等. 断层封闭性的定量研究方法[J].石油学报， 1996， 17（3）：39- 45.
[6] 鲁兵， 孔宪政， 黎冰， 等. 断块构造与断块封闭间的关系[J].石油勘探与开发， 1999， 26（4）：14- 17.
[7] 赵密福.断层封闭性研究现状[J].新疆石油地质，2004，25（3）333-336
作者简介
郝守翠， 本科，女，山东德州人，汉族，1985年8月生，2008年毕业于中国石油大学（华东）资源勘查工程专业，现主要从事油气田动态开发分析研究。
关键词：断层封闭性 毛管压力 影响因素
中图分类号：P618.13 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）26-357-01
断层在油气运移聚集过程中既可成为油气运移的通道，又可成为油气聚集的遮挡物，对油气聚集分布有重要的控制作用。断层究竟在油气运移、聚集和注水开发过程中起何作用，主要取决于断层的封闭性。
一、断层封闭性的的研究现状
自20世纪50年代以来，国内外许多地质工作者对断层封闭性进行了大量的研究工作，取得了一系列的研究成果。
在国外，Perkins首先于1961年最早发现“砂-砂”对接封堵油气的现象，他通过研究认为：泥岩在滑动的过程中，泥岩被挤压注入到砂岩里形成了不渗透的物质，从而导致了断层的封闭。Bouvier[1]于1989年提出了用“泥岩涂抹潜力（CSP）”判断断层的相对封闭程度，同时指出泥岩涂抹潜力与泥岩的厚度成正比，与断距成反比。Lindsay等[2]于1993年提出运用泥岩涂抹因子来判别断层的相对封闭程度，且泥岩涂抹因子与泥岩的厚度、层数成反比，而与断层的断距成正比。Yielding等于1997年提出了断层泥岩比率（SGR）的计算方法，在断层位移段内测定泥岩和页岩所占的比例，用上盘和下盘均可测定。
在国内，1992年曹瑞成等利用“逻辑信息法”建立起勘探初期的断层封闭性判别、预测模式[3]。1993年张树林等利用对断面分析和差异聚集模式研究断层的封闭性。吕延防等提出了应用“非线性映射分析法”和“概率模拟分析法”研究断层封闭性[4-5]，提出了砂岩对接概率的计算方法。1996年鲁兵等基于断裂的理论分析，通过模拟实验确认了断层倾角随岩性变化的规律 [6]。
二、断层封闭性原理
断层封闭能力主要取决于断裂带物质及其两侧岩性的排替压力，即烃类进入水湿岩石的最大孔喉所需的毛管压力，其公式为：
Pd=2σcosθ/R （1）
式中：pd为毛管压力，Mpa；σ为两相界面张力，10-3N/cm；θ为固液相接触角，（°）；R为岩石孔喉半径，cm。
而地层中油气的浮压（Pb）可以通过浮力求得：
Pb=（ρw-ρp）gh （2）
式中： Pb油气的浮压，psi；ρw为水的密度，g/cm3；ρp为烃的密度，g/cm3；g为重力加速度，m/s2；h为烃柱的高度，m。
在特定的时刻，油气要通过断层进行运移，首先必须排替其中的水，克服毛管压力的阻力，即油气的浮压必须要达到进入毛细管的最小压力（毛管压力），如果油气的浮压小于毛管压力的阻力，则油气就被遮挡在断层之下。
三. 影响因素
研究表明，影响断层封闭性的因素可归结为以下几个方面：
3.1 岩性配置
岩性配置是决定断层是否封闭的重要条件，也是经典的研究断层封闭性的主要手段。通常研究认为，断层上下两盘砂岩与泥岩对接时，断层的封闭性较好；砂岩与砂岩对接且具有相似的排替压力时，断层的封闭性较差；砂岩与砂岩对接但具有不同的排替压力时，断层的封闭性取决封堵砂岩的排驱压力与储集层的排驱压力差[7]。一般认为当断层两盘砂岩与泥岩接触时，封闭性好；当断层两侧接触的砂岩具有不同的排驅压力时，断层的封闭程度取决于封堵砂岩排驱压力与储集层的排驱压力差。
3.2 泥岩涂抹
泥岩涂抹作用是指构造活动期，泥岩塑性大，在挤压或者重力的作用下，泥岩被挤碎，形成一个糜棱岩化的泥岩隔层条带。这种涂抹作用，在重力和挤压力的作用下，泥岩颗粒被挤入到砂岩中，同时泥岩涂抹层中发生均质化作用，其作用过程类似于钻井过程中砂岩中沉淀的泥饼。因此，泥岩涂抹层具有较好的侧向封堵性。
3.3 断裂带充填物
断层带内，由于地下水溶解物质（如碳酸钙）易将破碎带胶结在一起，形成所谓的断层墙而起封闭作用。原油在开启的断裂带运移过程中易受到空气的氧化作用，形成沥青的物质，堵塞了通道，也可起封闭作用。
3.4 应力状态
应力状态主要影响断面正压力，断面正压力决定断层岩的成岩程度，断层岩的成岩程度影响断层封闭性。处于张应力状态的断层，断面承受的正压力主要来自于上覆地层的静岩压力；处于挤压应力状态的断层，断面正压力除静岩压力以外，还受水平方向挤压应力的影响。因此，在其他条件相同的情况下，处于挤压应力状态的断层封闭性更好
3.5 断距
地层被断层切割后，非同期沉积的地层相连接，如果断层的断距刚好使断层两盘砂泥岩地层相互对置，砂岩中的油气在侧向运移的过程中遇到上盘泥岩的遮挡作用，形成断层封闭油气藏。也有研究认为，随着断距的增大，断层带物质经挤压与摩擦形成断层泥，能够形成较好的物性，但是断层封闭性与断距之间很难确定有没有线性关系，这也是下一步的研究方向之一。
3.6 断层密度
单位面积内发育的断层条数越多，岩石的破碎程度越高，变形程度越大，断层的封闭性越差；反之，断层的封闭效果越好。
结论
1.断层的封闭性受控于多个因素， 如何识别这些因素并赋予合适的权值是研究断层封闭性的核心问题。
2.目前的研究还没有考虑后期成岩作用对断裂破碎带的改造作用，现今的断层封闭理论是建立在对砂泥岩研究的基础上，关于碳酸盐岩这类特殊储层研究相对较少， 这就需要研究新的封闭机制，探讨新的评价方法。
3.在研究中，更多考虑的是断层对油的封堵性，而没考虑到对气的封堵性。
参考文献：
[1] BOUVER J D ，MAHDIG，PILAAR W F，et al.The role of faults in hydrocarbon migration and trapping in Nigeria growth fault structures[J].Offshore Technology Conference 10，1978：2643-653
[2] LINDSAY N G，MURPHY F C，WALSH T T，ET al.Outcrop studres of shale smear on fault surface[J].International Association of Sedimentogists Special Publication 15，1993：113-123
[3]曹瑞成，陈章明.早期探区断层封闭性评价方法[J]，石油学报，1992，13（1）： 19- 22.
[4]吕延防，陈章明.非线性映射分析判断断层封闭[J].石油学报，1995， 16（2）：33- 37.
[5] 吕延防， 李国会， 王跃文， 等. 断层封闭性的定量研究方法[J].石油学报， 1996， 17（3）：39- 45.
[6] 鲁兵， 孔宪政， 黎冰， 等. 断块构造与断块封闭间的关系[J].石油勘探与开发， 1999， 26（4）：14- 17.
[7] 赵密福.断层封闭性研究现状[J].新疆石油地质，2004，25（3）333-336
作者简介
郝守翠， 本科，女，山东德州人，汉族，1985年8月生，2008年毕业于中国石油大学（华东）资源勘查工程专业，现主要从事油气田动态开发分析研究。