CN107390289A - 基于断裂结构的油气成藏分析方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于断裂结构的油气成藏分析方法，涉及油气成藏领域，能够有效指导油气勘探。该方法包括如下步骤：选择不同级次的断裂,观察其内部的结构特征，根据断裂带岩石破碎程度划分为破碎带和裂缝带两个结构单元层；取破碎带及裂缝带样品进行野外露头观察和显微镜观察,根据裂缝越发育含油气流体渗透率越高,刻画上述两个结构单元层中的含油气流体运移轨迹；取不同结构单元层中含油气流体的胶结物，通过包裹体均一化温度分析、锶同位素分析和原位微量元素分析，确定含油气流体的来源和期次；通过上述结构单元层的划分、含油气流体运移轨迹以及含油气流体的来源和期次绘制油气成藏模式图，通过油气成藏模式图进行油气成藏效应分析。

Description

基于断裂结构的油气成藏分析方法

技术领域

本发明涉及油气成藏领域，尤其涉及一种基于断裂结构的油气成藏分析方法。

背景技术

油气成藏是指油气运移聚集成藏的全过程，其中油气的运移对油气成藏分析至关重要，处于油气成藏的关键环节。断裂控藏是一个普遍而重要的石油地质现象，断控油气藏是重要的油气藏类型，在许多含油气盆地是主要的油气藏类型，比如在中国西部的准噶尔盆地，断控油气藏占70％以上，在盆地西北缘这一比例更是超过90％。在对油气藏分析中，断裂是一个重要而核心的课题。

基于断裂的油气成藏研究由来已久，早期朴素的观点认为“断裂断到哪里，油气就运到哪里”，沿着断裂“顺藤模瓜”就可以发现油气藏；但随着勘探程度增高，现实问题不断涌现，按此理论沿断裂找油时有落空，上下盘优势方向不清，由此进入断裂控油的第二阶段研究，发现断裂控油具有时、空、物上的差异性，提出了一个断裂控油的关键性科学问题“断裂是油气运移的通道还是遮挡物”，即就是“断裂启闭性”问题。

断裂启闭性的研究已取得很多重要的认识，提出了包括主应力封闭、岩性配置、泥岩涂抹封闭、时间配置封闭、产状配置封闭等断裂启闭性模式；然而，由于影响断裂启闭性的因素众多致使断裂启闭性的研究十分复杂，现有技术中并没有合适的基于断裂结构进行油气成藏分析的方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于断裂结构的油气成藏分析方法,将断裂的自身结构作为影响启闭性的新因素，基于断裂结构划分、结构单元物性、断裂相关流体成岩演化分析进而分析油气成藏的微观机制，为油气成藏分析提供一种新方法,能够有效指导油气勘探。

本发明提供了一种基于断裂结构的油气成藏分析方法，包括如下步骤：

选择不同级次的断裂,观察其内部的结构特征，根据断裂带岩石破碎程度划分为破碎带和裂缝带两个结构单元层；

取破碎带及裂缝带样品进行野外露头观察和显微镜观察,根据裂缝越发育含油气流体渗透率越高,刻画上述两个结构单元层中的含油气流体运移轨迹；

取不同结构单元层中含油气流体的胶结物，通过包裹体均一化温度分析、锶同位素分析和原位微量元素分析，确定含油气流体的来源和期次；

通过上述结构单元层的划分、含油气流体运移轨迹以及含油气流体的来源和期次绘制油气成藏模式图，通过油气成藏模式图进行油气成藏效应分析。

相比于现有技术，本发明的有益效果有：

(1)本发明的基于断裂结构的油气成藏分析方法为油气成藏分析提供了新的分析方法，能够聚焦于断裂的自身结构去分析断裂控油的启闭性机制；

(2)本发明的方法建立了基于断裂结构特征的油气成藏模式，丰富了油气成藏理论，能够有效的指导油气藏的勘探。

附图说明

图1为本发明实施例的准噶尔盆地西北缘断裂分级图；

图2为本发明实施例的一级达尔布特断裂柳树沟剖面的断裂结构图；

图3为本发明实施例的一级走滑断裂结构模式图；

图4为本发明实施例的二级乌夏断裂哈浅101井的断裂结构图；

图5为本发明实施例的二级逆断裂结构模式图；

图6为本发明实施例的三级断裂排666井的断裂结构图；

图7为本发明实施例的三级逆断裂结构模式图；

图8为本发明实施例的乌夏断裂带胶结物包裹体均一化温度分布图；

图9为本发明实施例的乌夏断裂带碳酸质胶结物锶同位素含量分布图；

图10为本发明实施例的乌夏断裂带含油气流体成藏演化的四期关系图；

图11为本发明实施例的基于断裂结构的油气成藏模式图。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供了一种基于断裂结构的油气成藏分析方法，包括如下步骤：

S1：选择不同级次的断裂,观察其内部的结构特征，根据断裂带岩石破碎程度划分为破碎带和裂缝带两个结构单元层。

本步骤中，选择不同级次的断裂观察其内部结构特征，根据断裂带岩石破碎程度可以把其分为破碎带和裂缝带两个结构单元层，其中破碎带岩石呈粉碎状，而裂缝带岩石破而未碎。由于断控油气藏形成过程中含油气流体主要是沿断裂运移，断裂结构要回答的问题是流体在断裂内部那个结构单元内运移，以刻画其运移的轨迹，从这个角度上讲，断裂结构的划分是为其内部结构单元物性与流体分析提供了固体空间格架，与传统的断裂线的划分，本步骤创造性的划分了结构单元层，将断裂结构立体分割，利于后续含油气流体的运移轨迹的刻画，利于油气成藏的分析。

S2：取破碎带及裂缝带样品进行野外露头观察和显微镜观察,根据裂缝越发育含油气流体渗透率越高,刻画上述两个结构单元层中的含油气流体运移轨迹。

本步骤中，通过对断裂各结构单元的裂缝、岩相学观察，分析各单元层的物性特征，主要是流体的渗透率。由于裂缝的发育程度越高，裂缝越发育其流体就越容易流动，即就是渗透率越高，因此裂缝发育程度可以初步刻画含油气流体在断裂各结构单元层间的运移通道，为流体的成岩演化分析提供基础。

S3：取不同结构单元层中含油气流体的胶结物，通过包裹体均一化温度分析、锶同位素分析和原位微量元素分析，确定含油气流体的来源和期次。

本步骤中，利用地球化学手段对断裂不同结构单元层中流体胶结物进行分析，探究其流体成岩演化过程，从物质上对油气成藏进行分析把握。

S4：通过上述结构单元层的划分、含油气流体运移轨迹以及含油气流体的来源和期次绘制油气成藏模式图，通过油气成藏模式图进行油气成藏效应分析。

本步骤中，由于油气成藏模式的核心是油气运移，上述步骤S1明确断裂结构的空间架构，S2明确了含油气流体的运移通道，S3分析了含油气流体的来源与活动期次，综合这几个方面可以制出成藏模式图，通过成藏模式图可以分析油气成藏效应，为油气勘探提供指导。

为了更清楚详细地介绍本发明实施例所提供的基于断裂结构的油气成藏分析方法，以下将结合具体实施例进行说明。

以准噶尔盆地西北缘断裂体系为例。

S1：选择不同级次的断裂,观察其内部的结构特征，根据断裂带岩石破碎程度划分为破碎带和裂缝带两个结构单元层。

如图1所示，准噶尔盆地西北缘发育三个级次的断裂，其组合特征为“走滑+逆”，一级断裂达尔布特断裂为走滑，二级红-车、克-百、乌-夏三大纵向断裂为逆冲断裂，而黄羊泉、大侏罗沟横向断裂为走滑断裂，三级断裂为浅层小断裂，主要为逆断裂，其次包含少量的正断裂。

(1)一级断裂—以达尔布特断裂柳树沟剖面为例

如图2所示，达尔布特柳树沟剖面主要位于主断裂的核部，具有复杂的内部结构，主体包括三个结构单元层：核部破碎带、断层滑动面和核部裂缝带；其中核部破碎带宽为0.5-1m，核部裂缝带宽为20-30m，且具有多核特征。向外拓展，大型走滑断裂可以影响数十公里的范围，主要可以分为两个带：过渡破碎带和次生断裂带；其中过渡破碎带一般为

20-30km，直接受主断裂影响，发育小断裂、牵引构造和大规模的裂缝，次生断裂带距主断裂有30-40km，宽10-20km。由此提出了一级断裂的结构模式，参见图3。

(2)二级断裂—以乌夏断裂哈浅101井为例

如图4所示，主体可以分为三个单元：断裂核、上盘(主动盘)、下盘(被动盘)，深入观察发现，核部与上、下盘具有复杂的内部结构。具体而言，核部结构可以分为两部分：核部破碎带、核部裂缝带；其中核部破碎带宽度为1-10m，核部裂缝带宽度为12-50m。两盘结构包括四个单元：上盘净裂缝带(100-200m)、上盘填充裂缝带(40-120m)、下盘填充裂缝带(40-80m)和下盘净裂缝带(100-200m)。由此提出了二级断裂的结构模式，参见图5。

(3)三级断裂—以红车断裂排666井次生小断裂为例

如图6所示，三级逆断裂的核部结构趋向简单，主要结构单元包括5部分：上盘净裂缝带(5-20m)、上盘填充裂缝带(1-10m)、核部破碎带(0-1m)、下盘填充裂缝带(1-7m)和下盘净裂缝带(5-20m)。由此提出了三级逆断裂的结构模式，参见图7。

S2：取破碎带及裂缝带样品进行野外露头观察和显微镜观察,根据裂缝越发育含油气流体渗透率越高,刻画上述两个结构单元层中的含油气流体运移轨迹。

断裂的结构观察与划分发现，断裂的内部结构主体为两部分：破碎带、裂缝带，大型断裂发育核部结构复杂而小型断裂核部结构趋于简单化。从物质的组成上看，破碎带岩石破碎严重，由碎裂岩、断层泥、断层透镜体组成，致密产出，破碎带岩石的渗透率很低；从野外产状中可以加以印证，如图2所示，核部破碎带流体活动微弱，未见强烈的流体胶结现象，图4、图6亦然。相反，裂缝带岩石破而未碎，主要以发育裂缝为特征，裂缝***构成了流体垂向运移的通道；图2中强烈胶结的核部裂缝带，图4中含油性较好的上盘裂缝带，图6中的上、下盘填充裂缝带都是实例。分析还发现，裂缝带作为流体运移的主通道在断裂的不同盘，其效应也存在较大差异；主动盘裂缝较被动盘发育更好，连通性更强，即就是物性更好，更有利于流体活动，参见图4、图6。

综合上述分析发现，断裂的物性：裂缝带优于破碎带，其中裂缝带由核部裂缝带和翼部裂缝带构成，同时，主动盘裂缝带的物性优于被动盘的物性，即就是主动盘裂缝带是断裂相关流体运移的优势通道。断裂的物性取决于其裂缝的发育与连通程度，同时也受后期流体成岩胶结作用的影响，两者间的时空耦合综合决定了断裂物性的演化。

S3：取不同结构单元层中含油气流体的胶结物，通过包裹体均一化温度分析、锶同位素分析和原位微量元素分析，确定含油气流体的来源和期次。

—以乌夏断裂为例

对取自断裂裂缝带的胶结物进行地球化学分析，以反映其流体成岩演化过程。断裂带胶结物包裹体均一化温度分析发现其存在四期流体活动，参见图8，第一期为幔源流体，具有异常高的均一化温度，为160-170℃，第二、三期为油源流体，均一化温度分别为80-90℃、100-120℃，第四期为大气降水，具有异常低的均一化温度，其小于55℃。锶同位素分析印证了包裹体地球化学关于流体来源与性质的判断，参见图9；原位微量元素分析发现，第二、三期碳酸质胶结物具有Mn元素的异常，其中第二期MnO﹥1％，明显受深层火成物质的影响，第三期MnO﹤1％，为盆源流体的性质。在对断裂胶结物的抽提物进行有机地球化学分析时发现其含有丰富的β-胡萝卜烷与伽马腊烷，三环萜烷C20、C21、C23呈“上升型”分布，是玛湖凹陷二叠系风城组原油特征。

综合断裂胶结物地球化学特征分析可知，胶结物记录的断裂带流体活动有四期，其中第二、三两期为含油气流体，来源于二叠系风城组，对应于二叠系风城组的热演化过程可知，两期含油气流体分别于三叠纪和白垩纪进行充注。四期流体活动构成了断裂带流体成岩演化的完整序列。

S4：通过上述结构单元层的划分、含油气流体运移轨迹以及含油气流体的来源和期次绘制油气成藏模式图，通过油气成藏模式图进行油气成藏效应分析。

(1)四期耦合成藏

—以乌夏断裂带为例

断裂控制下的油气成藏是构造运动与含油气流体活动相互耦合的一个结果，这主要记录与断裂的结构单元之中，即就是主通道裂缝带的胶结物中。通过对断裂带胶结物的地球化学特征分析就可以揭示含油气流体的成岩演化过程。同时，裂缝带的裂缝发育与连通与构成活动密切相关，即就是构造活动形成了构造裂缝。故而，一次油气成藏是四个关键时间耦合的结果，即构造活动期、裂缝发育期、流体成岩期与油气充注期。以乌夏断裂带为例，结合构造演化史、地层埋藏史、流体成岩演化史揭示基于断裂结构的油气成藏效应。

构造活动期：

乌夏断裂在其形成演化中经历了四个构造时期：海西期、印支期、燕山期和喜山期，其中活动强度最大的是印支期，主要时间为早三叠纪。即就是主要构造活动期有四期，但最为强烈的为第二期。

裂缝发育期：

断裂形成之初，裂缝发育早于断裂形成，因为岩石受应力作用首先以裂缝形式发生应变，在应力的持续不断的作用下一系列裂缝进行汇聚形成一个破裂面，即就是断裂。断裂形成后的活动中，则是断裂的活动诱导裂缝的形成，即就是裂缝的发育期要适当晚于构造活动期，但不是很明显。即就是裂缝发育期是对应于构造活动期的，也存在四期，同时第二期印支期是最强烈的。裂缝发育期是裂缝活动与连通性最好的，也是断裂结构物性处于最好的阶段。

流体成岩期：

断裂的活动一般伴随流体的运移，因为断裂的活动会以断裂为中心形成一个流势低压区，使深部或侧向流体向断裂汇聚并沿着断裂向浅层运移。流体主要沿断裂的裂缝连通带进行运移，当断裂活动减弱或停止时裂缝会趋于闭合，此时流体环境相对平静并开始进入成岩演化阶段，即就是流体成岩演化期晚于构造活动期和裂缝发育期。主要的流体活动期也是印支期。

油气充注期：

由S3分析可知乌夏断裂带油气主要来源与玛湖凹陷下二叠统风城组烃源岩，主要充注期次有两期分别为三叠纪和白垩纪，即印支期与燕山期。

如图10所示，乌夏断裂带的四期耦合关系图清晰地揭示了四期耦合成藏的效应。其中有两个完整的匹配，一个是印支期三叠纪的成藏期，另一个是燕山期白垩纪成藏期，这两个四期是地区由此成藏的主要时期，与勘探实际相吻合。

(2)成藏模式图

基于断裂结构分析的油气成藏模式如图11所示，概括地讲是“一级堵、二级导、三级调”，三种不同级次的断裂在油气成藏中所扮演的角色存在着差异。

一级堵：

达尔布特断裂北东向延展约500km，具有左旋走滑的性质，其核部宽约1km，具有复杂的内部结构，流体活动强烈且多期叠加，胶结致密，使其成为油气侧向运移的封堵墙，控制了盆地油气的分布格局。

二级导：

二级断裂连通着烃源岩与储层，是油气运移的主通道，在油气成藏期，对油气起着运移作用。二级断裂包括纵向的逆冲断裂与横向的走滑断裂，分别起到垂向和横向的疏导作用，使得油气在成藏期可以快速从生烃凹陷运聚至有效储层中形成油气藏；二级断裂控制着区域性的油气带分布。

三级调：

三级断裂为浅层小断裂，是油藏规模的，主要是对油气藏进行次生的调整，向山前或浅层进行调整成藏，在局部控制油气藏成块分布。

综上，本发明的基于断裂结构的油气成藏分析方法为油气成藏分析提供了新的分析方法，能够聚焦于断裂的自身结构去分析断裂控油的启闭性机制，丰富了油气成藏理论，能够有效的指导油气藏的勘探。

Claims (1)

1.基于断裂结构的油气成藏分析方法，其特征在于，包括如下步骤：

选择不同级次的断裂,观察其内部的结构特征，根据断裂带岩石破碎程度划分为破碎带和裂缝带两个结构单元层；

取破碎带及裂缝带样品进行野外露头观察和显微镜观察,根据裂缝越发育含油气流体渗透率越高,刻画上述两个结构单元层中的含油气流体运移轨迹；

取不同结构单元层中含油气流体的胶结物，通过包裹体均一化温度分析、锶同位素分析和原位微量元素分析，确定含油气流体的来源和期次；

通过上述结构单元层的划分、含油气流体运移轨迹以及含油气流体的来源和期次绘制油气成藏模式图，通过油气成藏模式图进行油气成藏效应分析。