基于压扭性断裂结构的油气藏分析方法

摘要

本发明提供了一种基于压扭性断裂结构的油气藏分析方法，属于油气成藏领域，分析了基于压扭性应力体制下断裂组合的油气成藏效应,为油气成藏分析提供新思路、新方法。该方法包括如下步骤：首先根据断裂性质与空间组合关系判断是否属于同一应力体制下形成的断裂组合；然后进行力学体制分析，进一步判断判断上述断裂组合是否为同一应力体制下形成的断裂组合；再者对判断为同一应力体制下的断裂组合，分别分析各断裂的油气成藏效应；最后将各断裂的油气成藏效应叠合分析，绘制断裂组合的油气成藏模式图，根据断裂组合的油气成藏模式图进行断裂组合的油气成藏效应分析。

说明书

技术领域

本发明涉及油气成藏领域，尤其涉及一种基于压扭性断裂结构的油气藏分析方法。

背景技术

油气成藏是指油气聚集成藏的过程，断裂在油气成藏过程中扮演着运移通道的角色，是制约油气成藏的重要因素；因此，断控油气藏也是一种重要的油气藏类型。在中国，各主要含油气盆地均发育断控型油气藏，比如，东部的渤海湾盆地，中部的鄂尔多斯盆地，西部的塔里木、准噶尔、柴达木盆地等；其中西部的准噶尔盆地尤为典型，其断控型油气藏占比高于70％。

对应于中国的构造应力体制，东部处于拉张背景，发育正断裂，故而正断裂的油气成藏效应研究比较多，如渤海湾盆地；到中西部，主要为挤压背景，发育逆断裂，由此逆断裂的油气成藏效应研究也较为丰富，比如塔里木、准噶尔和柴达木盆地。由此可见，在中国含油气盆地的油气成藏效应中，正断裂与逆断裂研究得相对成熟；而对走滑断裂的成藏效应，尤其是在压扭性力学背景下的走滑断裂与逆断裂的组合成藏效应研究较少。

一次油气成藏过程很少受单一断裂控制，而主要是以组合成藏的形式出现；所谓组合成藏就是在油气成藏分析中把同一应力体制下形成的断裂整体考虑，而不只是关注于与某一油藏直接相关的某一单一断裂。到目前为止，公开的文献很少提到相关的油气成藏分析方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于压扭性断裂结构的油气藏分析方法分析了基于压扭性应力体制下断裂组合的油气成藏效应,为油气成藏分析提供新思路、新方法。

本发明提供了一种基于压扭性断裂结构的油气藏分析方法，包括如下步骤：

(1)基于实际地质与资料，对研究区断裂进行分析，筛选控藏断裂；对各断裂的组合特征进行分析，根据断裂性质与空间组合关系判断是否属于同一应力体制下形成的断裂组合；

(2)用Sylvester简单剪切模式对上述属于同一应力体制下形成的断裂组合进行力学体制分析，进一步判断判断上述断裂组合是否为同一应力体制下形成的断裂组合；

(3)对步骤(2)中判断为同一应力体制下的断裂组合，根据断裂性质划分断裂类型，分别分析各断裂的油气成藏效应；

(4)将步骤(3)各断裂的油气成藏效应叠合分析，绘制断裂组合的油气成藏模式图，根据断裂组合的油气成藏模式图进行断裂组合的油气成藏效应分析。

作为优选的技术方案，所述筛选控藏断裂的标准为油气藏分布所沿断裂带即为控藏断裂。

作为优选的技术方案，所述力学体制分析中，两组呈高角度相交的断裂与经典模式中的R与R＇特征相似，判断其为同一应力体制下形成的一个断裂组合。

本发明的上述方法的有益效果有：

(1)本发明为油气成藏提供新的分析方法，即提出了以断裂组合的形式分析油气成藏效应。

(2)本发明的油气成藏分析方法初步建立了压扭性应力体制下断裂组合特征及其油气成藏效应分析流程，为压扭性断裂组合油气成藏分析提供了实例，为我国尤其是西部发育压扭性断裂体系的含油气盆地油气勘探提供指导。

附图说明

图1为本发明实施例的准噶尔盆地西北缘断裂体系图；

图2为本发明实施例的压扭断裂体系简单剪切模式图；

图3为本发明实施例的逆断裂及其派生构造模式图；

图4为本发明实施例的走滑断裂及其油气成藏模式图；

图5为本发明实施例的压扭性断裂体系成藏模式图；

图6为本发明实施例的准噶尔盆地西北缘压扭性断裂体系油气藏空间分布图。

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压扭性断裂结构的油气藏分析方法，包括：

S1：基于实际地质与资料，对研究区断裂进行分析，筛选控藏断裂；对各断裂的组合特征进行分析，根据断裂性质与空间组合关系判断是否属于同一应力体制下形成的断裂组合。

在本步骤中，根据研究区断裂与油气空间分布的关系，油气藏主要沿的那条断裂带分布可以视为控藏断裂带，根据断裂性质与空间组合关系，判断其是否属于同一应力体制，例如挤压一般只形成逆断裂，剪切一般只形成走滑断裂，而压扭性体制则可以形成逆断裂与走滑断裂的组合。

S2：用Sylvester简单剪切模式对上述属于同一应力体制下形成的断裂组合进行力学体制分析，进一步判断判断上述断裂组合是否为同一应力体制下形成的断裂组合。

本步骤中，力学体制分析为理论分析，用经典的Sylvester简单剪切模式对S1的断裂组合进行分析，两组呈高角度相交的断裂与经典模式中的R与R＇特征相似，可以判断其为一个应力体制下形成的一个断裂组合。

S3：对步骤S2中判断为同一应力体制下的断裂组合，根据断裂性质划分断裂类型，分别分析各断裂的油气成藏效应。

本步骤对步骤S2中确立的断裂组合根据性质进行拆分，然后分别讨论其油气成藏效应，即与单一性质油气成藏效应的分析类似，比如正断裂、逆断裂与走滑断裂的油气成藏效应等。

S4：将步骤S3各断裂的油气成藏效应叠合分析，绘制断裂组合的油气成藏模式图，根据断裂组合的油气成藏模式图进行断裂组合的油气成藏效应分析。

本步骤将步骤S3的各断裂的成藏效应进行分析，然后进行叠合分析，形成一个综合的压扭性断裂体系的成藏效应模式。由于断裂油气藏的油气成藏效应问题核心是断裂在油气运移成藏中所扮演的角色问题，对油气运移轨迹的判断是油气成藏效应的关键环节。本步骤首先分析了压扭性断裂组合油气成藏模式，即分析油气在这样的断裂组合中是怎样运移的；然后以此模式去分析其油气成藏效应，即油气藏形成的空间分布格局。

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

以准噶尔盆地西北缘压扭性断裂体系为例。

S1：基于实际地质与资料，对研究区断裂进行分析，筛选控藏断裂；对各断裂的组合特征进行分析，根据断裂性质与空间组合关系判断是否属于同一应力体制下形成的断裂组合。

如图1所示，准噶尔盆地西北缘主要存在两组断裂，一组是北东向的逆冲断裂体系；二是北西向的走滑断裂体系。

(1)NE向断裂系统

北东向断裂系统主要由红车、克百、乌夏三大逆冲断裂带构成；各断裂带规模相似，宽10～20km，北东向延展约80km，由数十条不同级次的逆断裂构成。三大断裂带均属于高角度逆冲断裂，其前峰最大倾角可达 70度以上，推覆位移在1～20km范围内变化；主要活动期都在印支期。三大断裂带构成了西北缘地区北东向大型断褶带，是山前油气最为富集的区带，形成了三大油气聚集带、两个百里油区。

(2)NW向断裂系统

北西向断裂系统具有明显的走滑性质，断裂倾角大，近垂直；北西向断裂系统对北东向断裂系统进行分段调节，两者相互作用把准噶尔盆地西北缘地区分割成若干的断块。NW向断裂规模与NE向断裂相近，约80km，其中约10km处于造山带火成岩区，20km处于火成岩-碎屑岩过渡区，即断褶带，其余约60km处于碎屑岩区，即斜坡区。其形成于印支期，在燕山期继承性发展，活动强烈。西北缘地区北西向断裂较为典型的为黄羊泉断裂与大侏罗沟断裂，除此之外，还有一系列尚未命名的断裂。

由此可见，准噶尔盆地西北缘断裂体系以NE向逆断裂与NW向走滑断裂的组合形式产出，形成了独具特色的“纵横交叉”断裂体系，从断裂组合上看为“走滑+逆”的断裂组合。

S2：用Sylvester简单剪切模式对上述属于同一应力体制下形成的断裂组合进行力学体制分析，进一步判断判断上述断裂组合是否为同一应力体制下形成的断裂组合。

S1中所分析的断裂组合“走滑+逆”可以在压扭性断裂体系下用简单剪切模式进行分析与解释。根据大型压扭性断裂的Sylvester简单剪切模式，参见图2，沿主位移带(PDZ)，早期发育两组共轭剪切破裂面，即Riedel剪切，与主剪切带(Y)旋向相同的剪切为R破裂，其与主剪切带小角度相交(小于45°)，旋向相反的剪切为R＇破裂，其与主剪切带大角度相交(大于45°)；R与R＇破裂的锐角平分线上形成张性T破裂。中期发育一组新的压剪切破裂P，其与R破裂对称产出。晚期R与P破裂旋转而趋近于主剪切带，同时出现雁列褶皱。

准噶尔盆地西北缘压扭性应力体制的应力剪切方向平行于NE向造山带，

(1)NE向断裂体系的力学成因机制

NE向断裂体系以逆冲断裂的形式产出，形成大型的逆冲断裂带；关于其成因体制仍存争议，主要有两种观点，一是挤压应力体制，二是压扭走滑应力体制；本发明综合研究两种观点认为，这种认知上的差异主要缘于对断裂组合与尺度的理解上的不同，是可以统一的。三大逆冲断裂带虽以逆冲性质产出，但其是由一系列的中、小型逆断裂构成的，即逆断裂是相而不是因，其根为压扭应力体制下的走滑；即可用走滑断裂的“正花状构造”特征进行解释，其应力机制具有压扭性质，逆断裂为走滑过程所派生的逆断裂。故而，对应压扭性应力模式，参见图2，NE向断裂体系与主应力面小角度相交，应为R破裂。

(2)NW向断裂体系的力学成因机制

NW向横断裂本身具有走滑性质，是压扭性断裂体系发育早期形成的共轭剪切破裂面R＇；其与NE向断裂系统的形成与主要演化阶段都为印支期，其稍晚于NE向断裂，以实现对其分割调整，其在燕山期的继承性发展进一步强化了这种调节作用，因而形成了独具特色的“走滑+逆”的断裂组合，其把准噶尔盆地西北缘切割成一系列的断块。

S3：对步骤S2中判断为同一应力体制下的断裂组合，根据断裂性质划分断裂类型，分别分析各断裂的油气成藏效应。

(1)NE向逆断裂体系的油气成藏效应

准噶尔盆地西北缘逆断裂的油气成藏效应具有逆断裂成藏效应的共性特征，即就是受制于断裂自身的结构。从逆断裂及其派生构造模式图中可见，参见图3，张性破裂T分布于主断裂带F的主动盘，而剪切破裂S₁与S₂以共轭的形式产出，分布于主断裂带F的被动盘。从裂缝的应力分析可知，张裂缝平行于最小主应力σ₃，处于拉张的应力环境，为开启状态；而剪切破裂主要平行于最大主应力σ₁，处于挤压的应力环境，为闭合状态；两种不同性质、状态的破裂以主断裂带F为界面形成了明显的流势差，即从被动盘向主动盘流体势在降低，主动盘更利于油气的运移。故而，逆断裂的油气成藏效应在于主动盘疏导，使油气更利于在主动盘一侧聚集成藏；被动盘封堵，使位于被动盘一侧的油气可以就近封堵成藏，含油气流体在断裂带中呈“上升型”运移。。

(2)NW向走滑断裂体系的油气成藏效应

准噶尔盆地西北缘NW向走滑断裂体系的油气成藏效应具有独特性；具体而言，NW向走滑断裂围岩性质复杂，影响了其结构的发育，其同时切穿了脆性的火成岩区与塑性的碎屑岩区，参见图4。从走滑断裂在不同围岩性质中结构的发育特征分析中发现，其在脆性的火成岩区，主动盘的结构与裂缝发育程度优于被动盘，而在碎屑岩区正好相反，在火成岩-碎屑岩的过渡区两者近似。断裂结构越发育，尤其是其主断裂带附近的裂缝越发育，其流势就越低，越有利于流体的运移；由此分析发现，从碎屑岩区到火成岩区流体呈“U型”进行侧向运移，参见图4。由此可见，NW向走滑断裂的成藏效应具有明显的分段性，即在斜坡区(碎屑岩区)，被动盘更有利于油气的聚集成藏；在断褶带(碎屑岩-火成岩过渡区)由于受纵向逆断裂的调整，在“纵横交叉”有利于油气的聚集成藏；在火成岩区，从理论上讲可以形成油气藏，且主要聚集于主动盘，油气的侧向运移一般不会到达此区，尤其是在断褶带受逆充断裂的截流调整之后。

S4：将步骤S3各断裂的油气成藏效应叠合分析，绘制断裂组合的油气成藏模式图，根据断裂组合的油气成藏模式图进行断裂组合的油气成藏效应分析。

(1)“走滑+逆”断裂组合的油气成藏模式

“走滑+逆”断裂组合的成藏模式如图5所示，逆断裂与走滑断裂连通着烃源岩与储层，在油气成藏过程中起疏导作用；其中逆断裂为垂向疏导，而走滑断裂为侧向疏导，其在断褶(阶)带表现为“纵横交叉”联合控藏，油气尤为富集。

(2)“走滑+逆”断裂组合的油气成藏效应

—以准噶尔盆地西北缘地区油气勘探应用成果为实例

准噶尔盆地西北缘油气勘探的实践证明，断褶带是油气最为富集的区域，尤其是在“纵横交叉”联合控制最为明显的两个地区：克拉玛依地区和乌尔禾地区，对应于两个百里油区。从准噶尔盆地西北缘的勘探方向而言是走向斜坡区，而该区远离逆冲断裂带(断褶带)，无法用经典的逆冲断裂成藏的理论对勘探进行指导；因此可以用同一应力体制下的断裂组合油气成藏效应的发明很好的解决这一勘探与理论难题。具体而言为：

一个应力体制—“压扭性应力体制”

一种断裂组合—“走滑+逆”

两个油气勘探方向—“断褶带”与“斜坡区”的分段性油气成藏理论。

把准噶尔盆地西北缘的断裂体系放在同一应力体制下进行分析，抽离出“走滑+逆”的断裂组合，以此断裂组合的油气成藏效应从断褶带到斜坡区进行分段勘探，明确油气成藏理论与油气勘探的优选目标。

(1)断褶带油气成藏效应与勘探目标优选

断褶带受NE向逆断裂体系与NW向走滑断裂体系的叠加影响，其中单纯从逆断裂的油气成藏效应上看，断裂的主动盘(上盘)是油气聚集成藏的优势方向；单纯从走滑断裂的油气成藏效应上看，其处于火成岩-碎屑岩过渡区，主动盘与被动盘流体势能相当，均有利于油气聚集成藏；综合来看“纵横交叉”，即走滑与逆断裂交汇处最有利于油气的聚集成藏。其中最为典型的两个地区为：克拉玛依油区和乌尔禾油区，其正好处于两种性质断裂的交汇处，参见图6。对于断褶带的油气勘探而言，仍然以纵横交叉地区为主，勘探的重点是对NW向走滑断裂的识别与优势储层的勘探。

(2)斜坡区油气成藏效应与勘探目标区优选

斜坡区远离逆冲断裂带，为单一的走滑断裂控藏区，且同时处于走滑断裂分段控藏的碎屑岩区，即就是被动盘构造与裂缝发育优于主动盘，具有更低的流体势能，有利于油气成藏。勘探实践证明，在黄羊泉断裂与乌尔禾地区其它北西向走滑断裂沿线，油气藏主要分布于断裂的被动盘，参见图6，这种认识对斜坡区的油气勘探具有重要的理论指导意义。就斜坡区的油气勘探方向而言，按本发明的研究成果认为，斜坡区以走滑断裂被动盘勘探为主是优势的勘探方向，其中对NW象走滑断裂的识别是工作的重心。

综上,本发明的方法初步建立了压扭性应力体制下断裂组合特征及其油气成藏效应分析流程，为压扭性断裂组合油气成藏分析提供了实例，为我国尤其是西部发育压扭性断裂体系的含油气盆地油气勘探提供指导。