[发明专利]被断层错动后盖层重新形成封闭能力时间的定量评价方法

摘要

一种被断层错动后盖层重新形成封闭能力时间的定量评价方法。盖层被断层错动后会失去自身封闭能力，但随着上覆沉积载荷的压实，盖层逐渐恢复封闭能力。根据断层垂向封闭机理，有且仅有当盖层中断层充填物压实后的排替压力大于等于储层岩石排替压力时，被断层错动的盖层才能重新形成封闭能力，且封闭能力随断层岩石压实程度的升高而逐渐增大。基于此原理对于一套确定的储层岩石，根据其排替压力确定盖层重新形成封闭能力时断层岩石所需达到的初始排替压力，再根据研究区所建立的断层岩石泥质含量和压实成岩埋深乘积与其排替压力之间的关系，确定断层岩石封闭能力形成时与其具有相同成岩程度围岩的埋深，最终得到被断层错动后盖层重新形成封闭能力的时期。

主权项

1.一种被断层错动后盖层重新形成封闭能力时间的定量评价方法，通过建立被断层错动后盖层重新形成封闭能力时间的地质与数学模型，当盖层中断层充填物压实后排替压力大于等于储层排替压力时，盖层重新形成封闭；然后根据盖层重新形成封闭能力时断层岩石所需达到的初始排替压力值，及研究区所建立的断层岩石泥质含量和压实成岩埋深乘积与其排替压力之间的关系，确定盖层重新形成封闭能力时，与其具有相同成岩程度围岩的埋深，最终得到被断层错动后盖层重新形成封闭能力的时期，其特征在于：所述的被断层错动后盖层重新形成封闭能力时间的定量评价方法的具体实现步骤如下：第一步，确定储层岩石排替压力；根据研究区储层岩石样品实测排替压力与其埋深、泥质含量数据，建立如公式(1)所述的3者关系的数学统计公式；Pdr—储层岩石排替压力，MPa；Vshr—储层岩石泥质含量，％；Zr—储层岩石埋深，m；a、b—与地区有关常数，通过研究区实测储层岩石排替压力与其压实成岩埋深和泥质含量乘积关系拟合确定；实际应用时，公式(1)中储层岩石泥质含量Vshr根据附近井的自然伽马或自然电位曲线获取，储层岩石埋深Zr在研究区没有发生明显抬升剥蚀的情况下用现今埋深代替；已知上述两个参数后即可确定研究区储层岩石排替压力；第二步，确定盖层重新形成封闭能力时断层岩石压实成岩埋深；将第一步中公式(1)中求得的储层岩石排替压力视为盖层重新形成封闭能力时对应的断层岩石初始排替压力值，即Pdf＝Pdr；其中断层岩石排替压力与其泥质含量、压实成岩埋深的乘积具有如公式(2)所示的关系，则断层形成封闭能力时断层岩石的压实成岩埋深用公式(3)表示：Pdf—断层岩石排替压力，MPa；Vshf—断层岩石泥质含量，％；Zf—断层岩石压实成岩埋深，m；c、d—与地区有关的常数，通过研究区实测断层岩石排替压力与其压实成岩埋深和泥质含量乘积关系拟合得到；实际应用时，利用公式(4)求得断层岩石泥质含量Vshf；n—滑过断点的砂泥岩层层数；i—滑过断点的第i层岩层；△Zi—滑过断点的第i层岩层厚度，m；Vshi—滑过断点的第i层岩层泥质含量，％；H—断层垂直断距，m；第三步，按照以下步骤求取被断层错动盖层重新形成封闭能力的时期；首先，基于在围岩地层中一定能找到一点其与目的点断层岩石具有相同的泥质含量和压实成岩程度这一观点；在本步骤及随后的步骤中定义A点为断裂带内的目的点；B点为围岩地层中一点，其与A点具有相同的泥质含量和压实成岩程度；C点为断层的上断点；则存在公式(5)所示的关系；PA·tA＝PB·tB    (5)PA—断裂带内目的点A所受静岩压力，Pa；tA—断裂带内目的点A自断裂最后一次停止活动到盖层重新形成封闭能力的时间，Ma；PB—围岩地层中B点所受静岩压力，Pa；tB—被断层错动后盖层重新形成封闭能力时B点沉积所用时间，Ma；然后，根据围岩地层与断层岩石所受压力的不同对公式(5)进行转化；Z1(ρr‑ρw)tA·cosθ+Z2·ρr·tA·cosθ＝ZB·ρr·tB    (6)Z1—断裂带内目的点A到断层上断点C的垂直距离，m；ρr—上覆沉积岩层骨架密度，kg/m3；ρw—地层水密度，kg/m3；θ—断层倾角，°；Z2—上断点C到盖层重新形成封闭能力时沉积地层顶面的垂直距离，m；ZB—围岩地层中B点到盖层重新形成封闭能力时沉积地层顶面的垂直距离，m；ZB即第二步中计算得到的断层岩石压实成岩埋深Zf；其中，对于已知深度的围岩地层内B点，其在盖层重新形成封闭能力时所经历的沉积时间tB也已知；且断裂带内目的点A到断层上断点C的垂直距离也能根据地震数据解释成果确定；故公式(4)中仅有tA和Z2为未知数，但二者之间存在一定关系，Z2厚度的地层是在tA的时间内沉积形成的，其表现为tA的一个函数，根据现今地层沉积厚度与沉积所经历时间的关系将公式(6)转变为一个以tA为未知数的一元二次方程；Z’—Z2所属地层沉积的总厚度，m；t’—Z2所属地层沉积经历的总时间，Ma；然后，根据公式(6)可计算得到一正一负2个tA值，其中为负的tA值不符合实际情况，仅有当断层停止活动后其内物质才开始压实，此时充填物仍表现为泥质碎屑，盖层仍不具封闭能力；而为正的tA值就表示断层最后一次停止活动到盖层重新形成封闭能力时所经历的时间；最后，利用公式(8)求得盖层形成封闭能力距现今的时间段，即为被断层错动后盖层重新形成封闭能力的时期；tf＝t‑tA    (8)tf—盖层形成封闭能力到现今的时间，Ma；t—断层最后一次停止活动到现今的时间，Ma；当tf为正值时，表示在距现今tf个百万年时断层充填物的压实后排替压力就等于或大于储层岩石的排替压力，被断层错动的盖层早已重新形成封闭能力；当tf为负值时，表示断层岩石的排替压力至今仍小于储层岩石的排替压力，盖层尚未恢复其封闭能力。