CN112799147B - 一种浅层断层侧向封闭性评价方法 - Google Patents

一种浅层断层侧向封闭性评价方法 Download PDF

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Abstract

本发明提出一种浅层断层侧向封闭性评价方法，属于油气勘探技术领域，能充分考虑断层上盘、下盘中各泥岩对研究点的泥岩涂抹，以及各泥岩内不同深度的点对研究点涂抹的差异性，提出高等断层泥比率(ASGR)方法表征断层侧向封闭性。该评价方法包括如下步骤：收集断层上盘、下盘岩性数据、油气层深度数据D和断距数据T。以断层中深度D的点为研究点，计算深度段[D,D+T]内断层上盘泥岩对研究点涂抹效果ASGRh。计算深度段[D‑T,D]内断层下盘泥岩对研究点涂抹效果ASGRf。将ASGRh与ASGRf相加得研究点ASGR值。以断层中深度D研究点ASGR最小值为阈值Q。如果非深度D研究点ASGR值大于等于阈值Q，该研究点具有断层侧向封闭性；反之,该研究点不具有断层侧向封闭性。

Description

一种浅层断层侧向封闭性评价方法
技术领域
本发明属于油气勘探技术领域，尤其涉及一种浅层断层侧向封闭性评价方法。
背景技术
对于浅层而言(一般1600m以上)，由于泥岩多呈塑性，泥岩涂抹对断层侧向封闭性具有明显控制作用，因此评价浅层断层侧向封闭性具有重要意义。泥岩涂抹是断层侧向封闭性形成的重要机制，泥岩涂抹指的是地层在错断过程中，泥岩对断层的涂抹作用。对于特定研究点而言，其泥岩涂抹效果取决于特定深度范围内一个或多个泥岩对研究点的涂抹效果之和。
关于泥岩涂抹效果的评价，前人常采用断层泥比率(Shale Gouge Ratio，简称为SGR)方法进行计算，作为本申请最相关的现有技术，其计算公式为：
Figure GDA0003466542990000011
其中T为断层断距，H为以研究点为起点，往下(即往深部方向)断距T长度内断层上盘中所有泥岩厚度之和。
然而，发明人发现，现有技术SGR方法没有考虑断层下盘中的泥岩对研究点的泥岩涂抹，并且没有考虑各个泥岩内不同深度的点对研究点涂抹效果的差异。实际上，断层下盘对研究点具有泥岩涂抹，并且泥岩内部各点对研究点的涂抹作用也不尽相同。因此，有必要将断层上盘、断层下盘中各泥岩对研究点的泥岩涂抹以及各泥岩内不同深度的点对研究点涂抹的差异性考虑进来，作为评价断层侧向封闭性的关键参数。
发明内容
本发明针对上述断层侧向封闭性现有方法的缺点或不足，提出一种浅层断层侧向封闭性评价方法，能够综合考虑断层上盘、断层下盘中各泥岩对研究点的泥岩涂抹，同时考虑各泥岩内不同深度的点对研究点涂抹的差异性，定量表征断层侧向封闭性，该方法也可称为高等断层泥比率(Advanced Shale Gouge Ratio，简称为ASGR)方法。
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种浅层断层侧向封闭性评价方法，包括如下步骤：
(一)收集研究区断层上盘与下盘的岩性数据、油气层深度数据D以及断距数据T；
(二)将断层中深度为D的点作为研究点，以深度段[D,D+T]为研究范围，统计断层上盘中泥岩的总个数n，将第i个泥岩记为Hih，其中i∈[1，n]，统计各泥岩的厚度ΔHih；
将泥岩Hih内不同深度的点都当成是独立的计算点，则每个计算点与研究点具有不同的距离r；将研究点到泥岩Hih顶部的距离记为rih，则r的取值范围为[rih，rih+ΔHih]；
利用公式(1)计算断层上盘中单个泥岩Hih所有计算点对研究点的泥岩涂抹ASGRHih，公式(1)的表达式为：
Figure GDA0003466542990000021
利用公式(2)将深度段[D,D+T]断层上盘中所有泥岩对研究点的泥岩涂抹进行叠加，可得断层上盘泥岩对研究点的涂抹ASGRh：
Figure GDA0003466542990000022
(三)将断层中深度为D的点作为研究点，以深度段[D-T,D]为研究范围，统计断层下盘中泥岩的总个数m，将第j个泥岩记为Hjf，其中j∈[1,m]，统计各泥岩的厚度ΔHjf；
将泥岩Hjf内不同深度的点都当成是独立的计算点，则每个计算点与研究点具有不同的距离z；将研究点到泥岩Hjf底部的距离记为rjf，则z的取值范围为[rjf，rjf+ΔHjf]；
利用公式(3)计算断层下盘中单个泥岩Hjf所有计算点对研究点的泥岩涂抹ASGRHjf，公式(3)的表达式为：
Figure GDA0003466542990000023
利用公式(4)将深度段[D-T,D]断层下盘中所有泥岩对研究点的泥岩涂抹进行叠加，可得断层下盘泥岩对研究点的涂抹ASGRf：
Figure GDA0003466542990000031
(四)利用公式(5)得到研究点的断层侧向封闭性评价结果ASGR,公式(5)表达式为:
Figure GDA0003466542990000032
(五)将断层中深度为D对应的ASGR结果最小值记为阈值Q；以断层中非深度D的其他点为研究点,计算其对应的ASGR值；根据Q值与非深度D研究点ASGR值的关系即可对非深度D研究点的断层侧向封闭性进行评价：如果非深度D研究点的ASGR值大于等于Q，则该研究点具有断层侧向封闭性；反之，则认为该研究点不具有断层侧向封闭性。
作为优选，步骤(一)中，断层上盘与下盘的岩性数据由岩心和岩屑资料获取。所有油气层深度数据D为各油气层的顶点深度。
作为优选，步骤(三)至(五)计算过程中，如果单个泥岩与研究点距离存在z＝0的情况时，则认为该泥岩必有侧向封闭油气的作用，该研究点的ASGR值也不参与Q值的制定。
与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于：
本发明提供的一种浅层断层侧向封闭性评价方法，能够充分考虑断层上盘、断层下盘中各泥岩对研究点的泥岩涂抹，同时考虑各个泥岩内不同深度的点对研究点涂抹的差异性，全面地评价断层侧向封闭性。
附图说明
图1为本发明实施例所提供的断层侧向封闭性评价方法的流程图；
图2为本发明实施例所提供的断层上盘中的泥岩、断层下盘中的泥岩对断层泥岩涂抹示意图；
图3为本发明实施例所提供的断层上盘、断层下盘中各个泥岩对研究点D泥岩涂抹的计算过程示意图；
图4为本发明实施例1所提供的垦东X1井、垦东X2井、断层F5相对位置示意图；
图5为本发明实施例1所提供的计算范围内垦东X1井、垦东X2井中各个泥岩对断层F5中油气层深度D＝1231m研究点泥岩涂抹的计算过程图；
图6为本发明实施例1所提供的计算范围内垦东X1井、垦东X2井中各个泥岩对断层F5中非油气层深度1306.5m研究点泥岩涂抹的计算过程图。
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。
如图1所示，本发明实施例提供了一种浅层断层侧向封闭性评价方法，包括如下步骤：
(一)收集研究区断层上盘与下盘的岩性数据、油气层深度数据D以及断距数据T；
(二)将断层中深度为D的点作为研究点，以深度段[D,D+T]为研究范围，统计断层上盘中泥岩的总个数n，将第i个泥岩记为Hih，其中i∈[1，n]，统计各泥岩的厚度ΔHih；
将泥岩Hih内不同深度的点都当成是独立的计算点，则每个计算点与研究点具有不同的距离r；将研究点到泥岩Hih顶部的距离记为rih，则r的取值范围为[rih，rih+ΔHih]；
利用公式(1)计算断层上盘中单个泥岩Hih所有计算点对研究点的泥岩涂抹ASGRHih，公式(1)的表达式为：
Figure GDA0003466542990000041
利用公式(2)将深度段[D,D+T]断层上盘中所有泥岩对研究点的泥岩涂抹进行叠加，可得断层上盘泥岩对研究点的涂抹ASGRh：
Figure GDA0003466542990000042
(三)将断层中深度为D的点作为研究点，以深度段[D-T,D]为研究范围，统计断层下盘中泥岩的总个数m，将第j个泥岩记为Hjf，其中j∈[1,m]，统计各泥岩的厚度ΔHjf；
将泥岩Hjf内不同深度的点都当成是独立的计算点，则每个计算点与研究点具有不同的距离z；将研究点到泥岩Hjf底部的距离记为rjf，则z的取值范围为[rjf，rjf+ΔHjf]；
利用公式(3)计算断层下盘中单个泥岩Hjf所有计算点对研究点的泥岩涂抹ASGRHjf，公式(3)的表达式为：
Figure GDA0003466542990000053
利用公式(4)将深度段[D-T,D]断层下盘中所有泥岩对研究点的泥岩涂抹进行叠加，可得断层下盘泥岩对研究点的涂抹ASGRf：
Figure GDA0003466542990000051
(四)利用公式(5)得到研究点的断层侧向封闭性评价结果ASGR,公式(5)表达式为:
Figure GDA0003466542990000052
(五)将断层中深度为D对应的ASGR结果最小值记为阈值Q；以断层中非深度D的其他点为研究点,计算其对应的ASGR值；根据Q值与非深度D研究点ASGR值的关系即可对非深度D研究点的断层侧向封闭性进行评价：如果非深度D研究点的ASGR值大于等于Q，则该研究点具有断层侧向封闭性；反之，则认为该研究点不具有断层侧向封闭性。
上述一种浅层断层侧向封闭性评价方法中，需要说明的是，步骤(一)中，在获取断层上盘与下盘的岩性数据时，作为一种优选，由岩心和岩屑资料获取。在获取所有油气层深度数据D时，为了便于计算，作为一种优选，选取各油气层的顶点深度为D。步骤(三)至(五)计算过程中，如果单个泥岩与研究点距离存在z＝0的情况时，则认为该泥岩必有侧向封闭油气的作用，该研究点的ASGR值也不参与Q值的制定。
为了更清楚详细地介绍本发明实施例所提供的一种浅层断层侧向封闭性评价方法，下面将结合具体实施例进行描述。
实施例1
以垦东北地区为研究区，以断层F5为研究对象，垦东X1井、垦东X2井分别位于断层F5的上盘与下盘(图5)，垦东X1井为出油井而垦东X2井为非出油井；两口井截然不同的勘探结果说明断层侧向封闭性是控制该区油气分布的关键因素。泥岩涂抹是形成本地区断层侧向封闭性的关键因素，泥岩对断层的泥岩涂抹原理表明(图2)，泥岩在断层活动过程中被分为断层上盘和断层下盘的泥岩，断层中研究点以下楔形部分是断层上盘中的泥岩对断层的涂抹，断层中研究点以上楔形部分是断层下盘中的泥岩对断层的涂抹，越远离泥岩的泥岩涂抹厚度越小。
泥岩是有一定厚度的，泥岩内部各点对研究点的距离也是不同的(图2)，断层上盘泥岩到研究点的距离最小为rih，最大为rih+ΔHih；断层下盘泥岩到研究点的距离最小为rjf，最大为rjf+ΔHjf。远离研究点的内部点与靠近研究点的内部点相比，其对研究点的泥岩涂抹效果较差，因此有必要将泥岩内部的各点作为独立的计算点，来评价断层侧向封闭性。
要明确研究点的泥岩涂抹效果，则需要明确多个泥岩对研究点泥岩涂抹的过程。具体而言，针对特定研究点的泥岩涂抹是断层上盘n个泥岩与断层下盘m个泥岩对研究点涂抹效果之和(图3)。
对垦东北地区的一种浅层断层侧向封闭性评价方法，包括如下步骤：
(一)收集垦东X1井和X2井的岩心和岩屑资料，作为断层上盘、断层下盘的岩性数据(图5，图6)，两口井与断层F5之间位置关系见图4。收集断距T为20m。因为垦东X1井为出油井(图4),取该井的油气层顶所在深度为深度数据D，其值分别为1171、1231、1261、1333、1355、1462、1466.5、1565.5m。因为油气层研究点已经具有油气成藏，意味着断层具有侧向封闭性，可为后续非油气层深度研究点的断层侧向封闭性评价提供依据。
(二)将断层中深度为D的点作为研究点，以D到D+20m为研究范围，以深度1231m的油气层为例(图6)，在1231-1251m研究范围内，断层上盘具有两个泥岩(n＝2)，分别名为H1h和H2h，它们顶部与研究点的距离rih分别为4和15m，它们的厚度ΔHih均为5m，因此对于泥岩H1h，r的范围为[4,9]；对于泥岩H2h，r的范围为[15,20]。利用公式(1)计算ASGRH1h和ASGRH2h分别为0.81和0.29(计算原理参考图3，泥岩位置和距离等参数见图5)。利用公式(2)可知断层上盘对研究点涂抹值ASGRh为0.81+0.29＝1.10。类似地，可以得到其他油气层深度对应的ASGRh值(表1)。
表1断层上盘对深度D研究点的泥岩涂抹计算表
Figure GDA0003466542990000071
(三)将断层中深度为D的点作为研究点，以深度D到D-20m为研究范围，以深度1231m的油气层为例(图5)，在1211-1231m研究范围内，断层下盘具有五个泥岩(m＝5)，分别名为H1f、H2f、H3f、H4f和H5f，它们底部深度分别为1213、1216.5、1218.5、1223.5和1231m，它们的厚度ΔHjf分别为2、0.5、1.5、1和1.5m，它们与研究点的距离z值分别为[18,20]、[14.5,15]、[12.5,14]、[7.5,8.5]和[0,1.5]，利用公式(3)可知H1f、H2f、H3f、H4f对研究点的涂抹值ASGRHjf值分别为0.11、0.03、0.11、0.13，利用公式(4)可知断层下盘中H1f、H2f、H3f、H4f对研究点的涂抹效果ASGRf值为0.38。其中泥岩H5f与研究点距离[0,1.5]存在0的情况，则认为该层泥岩必然可以在侧向上封闭油气。类似地，可以得到其他油气层深度研究点对应的ASGRf值(表2)。
油气层研究点1420m和1565.5m断层上盘的结果(表1)表明，断层上盘计算范围内没有泥岩，对研究点没有泥岩涂抹，而在断层下盘有泥岩涂抹的情况下(表2)，断层仍可聚集油气(即具备断层侧向封闭性)，因此有必要引入断层下盘对研究点泥岩涂抹这一地质因素。
表2断层下盘对深度D研究点的泥岩涂抹计算表
Figure GDA0003466542990000081
Figure GDA0003466542990000091
(四)利用公式(5)将ASGRh与ASGRf相加得到研究点泥岩涂抹ASGR值(表3)。
表3深度D研究点的泥岩涂抹效果ASGR值
Figure GDA0003466542990000092
(五)由于1231和1565.5m油气层存在z＝0的情况(表2)，在分析阈值Q值时予以排除，则可知1462m油气层对应ASGR的最小值Q＝0.72，意味着能够让油气成藏的最低泥岩涂抹值为0.72。进而将断层中非深度D研究点的ASGR与阈值0.72比较即可知该研究点的断层封闭性。判断标准为：如果非深度D研究点的ASGR值大于等于0.72，则该研究点具有断层侧向封闭性；反之，则认为该研究点不具有断层侧向封闭性。
以1306.5m研究点为例(图6),断层上盘只有一个泥岩对研究点涂抹(n＝1),断层下盘有五个泥岩对研究点进行涂抹(m＝5)。利用公式(1)-公式(4)计算断层上盘和断层下盘对该研究点的泥岩涂抹，其结果见表4。
表4断层上盘、断层下盘对深度1306.5m研究点泥岩涂抹计算表
Figure GDA0003466542990000101
利用公式(5)将断层上盘对研究点涂抹值ASGRh及断层下盘对研究点涂抹值ASGRf相加，其结果为2.59+2.77＝5.36，其值大于阈值Q(0.72)，因此该点具有断层侧向封闭性。

Claims (3)

1.一种浅层断层侧向封闭性评价方法，其特征在于，包括如下步骤：
(一)收集研究区断层上盘与下盘的岩性数据、油气层深度数据D以及断距数据T；
(二)将断层中深度为D的点作为研究点，以深度段[D,D+T]为研究范围，统计断层上盘中泥岩的总个数n，将第i个泥岩记为Hih，其中i∈[1，n]，统计各泥岩的厚度ΔHih；
将泥岩Hih内不同深度的点都当成是独立的计算点，则每个计算点与研究点具有不同的距离r；将研究点到泥岩Hih顶部的距离记为rih，则r的取值范围为[rih,rih+ΔHih]；
利用公式(1)计算断层上盘中单个泥岩Hih所有计算点对研究点的泥岩涂抹ASGRHih，公式(1)的表达式为：
Figure FDA0003466542980000011
利用公式(2)将深度段[D,D+T]断层上盘中所有泥岩对研究点的泥岩涂抹进行叠加，可得断层上盘泥岩对研究点的涂抹ASGRh：
Figure FDA0003466542980000012
(三)将断层中深度为D的点作为研究点，以深度段[D-T,D]为研究范围，统计断层下盘中泥岩的总个数m，将第j个泥岩记为Hjf，其中j∈[1,m]，统计各泥岩的厚度ΔHjf；
将泥岩Hjf内不同深度的点都当成是独立的计算点，则每个计算点与研究点具有不同的距离z；将研究点到泥岩Hjf底部的距离记为rjf，则z的取值范围为[rjf,rjf+ΔHjf]；
利用公式(3)计算断层下盘中单个泥岩Hjf所有计算点对研究点的泥岩涂抹ASGRHjf，公式(3)的表达式为：
Figure FDA0003466542980000013
利用公式(4)将深度段[D-T,D]断层下盘中所有泥岩对研究点的泥岩涂抹进行叠加，可得断层下盘泥岩对研究点的涂抹ASGRf：
Figure FDA0003466542980000014
(四)利用公式(5)得到研究点的断层侧向封闭性评价结果ASGR,公式(5)表达式为:
Figure FDA0003466542980000021
(五)将断层中深度为D对应的ASGR结果最小值记为阈值Q；以断层中非深度D的其他点为研究点,计算其对应的ASGR值；根据Q值与非深度D研究点ASGR值的关系即可对非深度D研究点的断层侧向封闭性进行评价：如果非深度D研究点的ASGR值大于等于Q，则该研究点具有断层侧向封闭性；反之，则认为该研究点不具有断层侧向封闭性。
2.根据权利要求1所述的断层侧向封闭性评价方法，其特征在于：步骤(一)中所述的断层上盘与下盘的岩性数据由岩心和岩屑资料获取，所有油气层深度数据D为各油气层的顶点深度。
3.根据权利要求1所述的断层侧向封闭性评价方法，其特征在于：步骤(三)至(五)计算过程中，如果单个泥岩与研究点距离存在z＝0的情况时，则认为该泥岩必有侧向封闭油气的作用，该研究点的ASGR值也不参与Q值的制定。
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