中國(guó)石油大學(xué)北京油礦地質(zhì)學(xué)第四章構(gòu)造研究

1、地層對(duì)比（3）地下構(gòu)造（4）油氣儲(chǔ)層（5）流體分布（6）壓力、溫度（7）儲(chǔ)量計(jì)算（8）,鉆井地質(zhì)（1）測(cè)井地層測(cè)試（2）地震,資料錄取,油藏地質(zhì)研究,,,第四章 油氣田地下構(gòu)造研究,教材第五章,油氣田地下構(gòu)造研究,勘探部署、儲(chǔ)量計(jì)算、開發(fā)設(shè)計(jì)及動(dòng)態(tài)分析的重要依據(jù),?地震資料 ?鉆井（錄井、測(cè)井）資料 ?動(dòng)態(tài)資料,研究資料,?斷層研究?構(gòu)造剖面圖的編制?構(gòu)造平面圖的編制,本章內(nèi)容,第一節(jié) 斷層研究,井下斷層

2、的識(shí)別斷點(diǎn)組合斷層形成時(shí)期和發(fā)育歷史斷層封閉性研究,一、井下斷層的識(shí)別,（應(yīng)用井資料研究斷層）,斷層研究,井下斷層的識(shí)別,井下地層的重復(fù)與缺失短距離內(nèi)同層厚度突變近距離內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)層海拔高程相差懸殊石油性質(zhì)的變異折算壓力和油水界面的差異地層傾角測(cè)井矢量圖上的特征,1. 井下地層的重復(fù)與缺失,井下斷層性質(zhì),?,?,逆斷層,正斷層,斷層研究,正斷層斷點(diǎn)： 缺失層段的起始點(diǎn)。 對(duì)于鉛直井，缺失層段的厚度為垂直斷距，亦稱斷層落差。

3、,斷點(diǎn)井深斷失層段（與正常井對(duì)比）斷距大小,正常剖面,斷點(diǎn),若為鉛直井，此厚度即為地層垂直斷距,?,?,?,斷層研究,?鉆遇倒轉(zhuǎn)背斜：地層層序 由新到老，再由老到新， 反序重復(fù)。,注意區(qū)分倒轉(zhuǎn)背斜與逆斷層造成的地層重復(fù)。,?鉆遇逆斷層：地層層序 由新到老， 再由新到老， 正序重復(fù)。,斷層研究,注意區(qū)分不同成因的地層缺失,斷層缺失,剝蝕缺失,僅在部分井中出現(xiàn)缺失,具有區(qū)域性,與剝蝕程度有關(guān),超覆缺失,斷層研究,2

4、. 短距離內(nèi)同層厚度突變,井下地層的重復(fù)與缺失短距離內(nèi)同層厚度突變近距離內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)層海拔高程相差懸殊石油性質(zhì)的變異折算壓力和油水界面的差異地層傾角測(cè)井矢量圖上的特征,地層重復(fù)或缺失造成的同層厚度突變,斷層研究,3. 近距離內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)層海拔高程相差懸殊,井下地層的重復(fù)與缺失短距離內(nèi)同層厚度突變近距離內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)層海拔高程相差懸殊石油性質(zhì)的變異折算壓力和油水界面的差異地層傾角測(cè)井矢量圖上的特征,斷層研究,井下斷層的識(shí)別,4. 石油性質(zhì)

5、的變異,井下地層的重復(fù)與缺失短距離內(nèi)同層厚度突變近距離內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)層海拔高程相差懸殊石油性質(zhì)的變異折算壓力和油水界面的差異地層傾角測(cè)井矢量圖上的特征,原因：各斷塊油氣聚集和保存的地球化學(xué)條件不同,斷層研究,井下斷層的識(shí)別,5. 折算壓力和油水界面的差異,井下地層的重復(fù)與缺失短距離內(nèi)同層厚度突變近距離內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)層海拔高程相差懸殊石油性質(zhì)的變異折算壓力和油水界面的差異地層傾角測(cè)井矢量圖上的特征,原因：斷層分隔兩個(gè)油藏，斷層兩側(cè)油層

6、互不連通，形成各自獨(dú)立的壓力系統(tǒng)。,?同一壓力系統(tǒng)中， 壓力平衡， 各井油層折算壓力相等。,折算壓力：井內(nèi)靜液面距某一折算基準(zhǔn)面的垂直高度（折算壓頭）的靜水壓力,斷層研究,井下斷層的識(shí)別,6. 地層傾角測(cè)井矢量圖上的特征,井下地層的重復(fù)與缺失短距離內(nèi)同層厚度突變近距離內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)層海拔高程相差懸殊石油性質(zhì)的變異折算壓力和油水界面的差異地層傾角測(cè)井矢量圖上的特征,斷層上下盤地層產(chǎn)狀變異,斷層面附近形成破碎帶,斷層附近

7、發(fā)生牽引現(xiàn)象,二、斷點(diǎn)組合,井下斷層的識(shí)別斷點(diǎn)組合斷面構(gòu)造圖的編制 斷層形成時(shí)期和發(fā)育歷史斷層封閉性研究,斷層研究,?在多斷層地區(qū)，多口井都鉆遇了幾個(gè)斷點(diǎn)，哪些斷點(diǎn)屬于 同一條斷層? ?幾條斷層之間的關(guān)系如何?,斷點(diǎn)組合：把屬于同一條斷層的各個(gè)斷點(diǎn)聯(lián)系起來(lái),斷層研究,（一）斷點(diǎn)組合的一般原則,①同一條斷層各井鉆遇的的斷點(diǎn)， 其斷層性質(zhì)應(yīng)該一致， 斷層面產(chǎn)狀和鉛直斷距應(yīng)大體一致或有規(guī)

8、律地變化； ②斷層同一盤的地層厚度不能出現(xiàn)突然變化； ③各井鉆遇的斷缺層位應(yīng)有一定規(guī)律； ④斷層兩盤的地層產(chǎn)狀要符合構(gòu)造變化的總趨勢(shì)。,,*,,*,斷層研究,（二）斷點(diǎn)組合方法,?斷塊內(nèi)各地層界面的高低關(guān)系、厚度穩(wěn)定或漸變； ?斷塊之間，同一地層界面的高低關(guān)系突變。,1．作構(gòu)造剖面圖組合斷點(diǎn),A,,斷層研究,斷點(diǎn)組合方法,?同一斷層的斷面等值線 是有規(guī)律地分布的；?不同的斷層， 斷面等值線的變化趨勢(shì)不同

9、。,2．作斷面等值線圖組合斷點(diǎn),單井單斷點(diǎn)區(qū),單井多斷點(diǎn)復(fù)雜區(qū),以等高線表示斷層面起伏形態(tài)（傾向、傾角、走向及分布范圍）的圖件。,概念：,,斷面構(gòu)造圖的編制,斷層研究,（斷面等值線圖）,（斷面等高線圖）,作圖原始資料：各井屬同一斷層的斷點(diǎn) 的標(biāo)高和井位圖。作圖方法：三角網(wǎng)法、剖面法。,作業(yè)5,斷層研究,斷點(diǎn)組合方法,井下斷點(diǎn)多，斷點(diǎn)組合往往具多解性，需綜合分析各項(xiàng)資料，

10、互相驗(yàn)證，確定合理的斷點(diǎn)組合方案。,3．綜合分析,?斷面等值線圖、構(gòu)造剖面圖和構(gòu)造草圖,?地震資料,?流體與動(dòng)態(tài)資料 （地層流體性質(zhì)、油氣水分布關(guān)系和壓力恢復(fù)曲線特征）,,地下構(gòu)造復(fù)雜的地區(qū),三、斷層形成時(shí)期和 發(fā)育歷史的研究,井下斷層的識(shí)別斷點(diǎn)組合斷層形成時(shí)期和發(fā)育歷史斷層封閉性研究,斷層研究,斷層形成時(shí)期 根據(jù)斷層切割的地層、巖體的時(shí)代關(guān)系來(lái)確定。?對(duì)于一次性斷裂活動(dòng)形成的斷層，總是形

11、成于被錯(cuò)斷的 最新一套地層時(shí)代之后。,?,?,a,b,c,d,e,a,b,c,d,e,斷層研究,活動(dòng)強(qiáng)度通常用“生長(zhǎng)指數(shù)”來(lái)表征。,生長(zhǎng)指數(shù)=,同生斷層,邊斷裂、邊沉降、邊沉積,四、斷層封閉性研究,井下斷層的識(shí)別斷點(diǎn)組合斷層形成時(shí)期和發(fā)育歷史 斷層封閉性研究,斷層研究,封閉？意義？開啟？意義？,斷層研究,（一）斷面兩側(cè)的巖性條件,斷面兩側(cè)的巖性條件斷層的力學(xué)性質(zhì)斷層面及兩側(cè)巖層的排驅(qū)壓力斷層兩盤的流體性質(zhì)及分布鉆井過(guò)

12、程中的顯示單井?dāng)帱c(diǎn)的測(cè)井曲線特征斷層活動(dòng)時(shí)期與油氣聚集的關(guān)系,?斷層兩側(cè)若為滲透性與非滲透性巖層相接觸， 通常認(rèn)為是封閉性的。,注意：沿?cái)鄬幼呦颍瑪嗝鎯蓚?cè)巖性接觸關(guān)系是變化的，因此在斷層的不同位置，其封閉差異是很大的。,斷層具封閉性的基礎(chǔ),斷層研究,（二）斷層的力學(xué)性質(zhì),斷面兩側(cè)的巖性條件斷層的力學(xué)性質(zhì)斷層面及兩側(cè)巖層的排驅(qū)壓力斷層兩盤的流體性質(zhì)及分布鉆井過(guò)程中的顯示單井?dāng)帱c(diǎn)的測(cè)井曲線特征斷層活動(dòng)時(shí)期與油氣聚集的關(guān)系

13、,P=,式中p—斷層縫所承受的壓應(yīng)力，MPa； H—斷點(diǎn)井深，m； δr—巖石密度，103kg／m3； δw—地層水的密度，103kg／m3； θ—斷面傾角。,對(duì)斷層面縫的壓應(yīng)力： 上覆地層壓力與靜水柱壓力之差垂直于斷層面的分力,張性斷裂壓扭性斷裂,（P大于泥巖抗壓強(qiáng)度，則斷層封閉）,,H增加，封閉性增強(qiáng),斷層研究,（三）斷層面及兩側(cè)巖層的 排驅(qū)壓

14、力,斷面兩側(cè)的巖性條件斷層的力學(xué)性質(zhì)斷層面及兩側(cè)巖層的排驅(qū)壓力斷層兩盤的流體性質(zhì)及分布鉆井過(guò)程中的顯示單井?dāng)帱c(diǎn)的測(cè)井曲線特征斷層活動(dòng)時(shí)期與油氣聚集的關(guān)系,?斷層兩側(cè)巖層的排驅(qū)壓力相同或接近，則斷層不封閉；差別很大，則斷層封閉。差值越大斷層封閉越好。,確定斷層封閉性的決定因素,?斷面物質(zhì)的排驅(qū)壓力大于斷面兩側(cè)巖層的排驅(qū)壓力， 斷層封閉；反之，斷層開啟。,?,?,斷層研究,斷面封閉,Homax=,?油

15、柱增加到Homax。 斷面A點(diǎn)毛管壓力pc=pdB，,斷層的封閉性不是一成不變的。,?儲(chǔ)層1 pdR<儲(chǔ)層2 pdB,斷面開啟,,,pc=pdB,pdR<pdB,斷層下盤儲(chǔ)層1的排驅(qū)壓力pdR,斷面物質(zhì)的排驅(qū)壓力pdB,斷面封閉,斷面開啟,斷層研究,（四）斷層兩盤的流體性質(zhì) 及分布,斷面兩側(cè)的巖性條件斷層的力學(xué)性質(zhì)斷層面及兩側(cè)巖層的排驅(qū)壓力斷層兩盤的流體性質(zhì)及分布鉆井過(guò)程中的顯示單井?dāng)帱c(diǎn)的

16、測(cè)井曲線特征斷層活動(dòng)時(shí)期與油氣聚集的關(guān)系,?斷層兩盤流體性質(zhì)的差異 ?油 - 水界面高度的懸殊,斷層研究,（五）鉆井過(guò)程中的顯示,斷面兩側(cè)的巖性條件斷層的力學(xué)性質(zhì)斷層面及兩側(cè)巖層的排驅(qū)壓力斷層兩盤的流體性質(zhì)及分布鉆井過(guò)程中的顯示單井?dāng)帱c(diǎn)的測(cè)井曲線特征斷層活動(dòng)時(shí)期與油氣聚集的關(guān)系,?開啟性斷層： 鉆井液漏失、井涌及油氣顯示； 巖心有斷層角礫巖； 巖屑中存在次生方解石，石英含量增高；

17、 鉆時(shí)減小。 ?否則為封閉性斷層。,斷層研究,（六）單井?dāng)帱c(diǎn)的測(cè)井 曲線特征,斷面兩側(cè)的巖性條件斷層的力學(xué)性質(zhì)斷層面及兩側(cè)巖層的排驅(qū)壓力斷層兩盤的流體性質(zhì)及分布鉆井過(guò)程中的顯示單井?dāng)帱c(diǎn)的測(cè)井曲線特征斷層活動(dòng)時(shí)期與油氣聚集的關(guān)系,?封閉性斷層：斷層面不具有滲透性。 ?開啟性斷層：斷層和斷裂破碎帶具有滲透性 一般聲波時(shí)差大，密度和電阻率降低，井徑擴(kuò)大,斷層研究,斷面兩側(cè)的

18、巖性條件斷層的力學(xué)性質(zhì)斷層面及兩側(cè)巖層的排驅(qū)壓力斷層兩盤的流體性質(zhì)及分布鉆井過(guò)程中的顯示單井?dāng)帱c(diǎn)的測(cè)井曲線特征斷層活動(dòng)時(shí)期與油氣聚集的關(guān)系,（七）斷層活動(dòng)時(shí)期與 油氣聚集的關(guān)系,?油氣運(yùn)移的通道（活動(dòng)期） ?油氣藏的隔擋層。,斷層封閉與開啟的動(dòng)態(tài)性,,第二節(jié) 油氣田地質(zhì)剖面圖的編制,概念： 沿油氣田某一方向切開的垂向剖面圖。,構(gòu)造剖面圖,儲(chǔ)層剖面圖,油藏剖面圖,地質(zhì)剖面圖的編制,一、資料的準(zhǔn)備和比例

19、尺的選擇,根據(jù)鉆井資料編制油氣田地質(zhì)剖面圖的資料：①井位圖；②井口海拔數(shù)據(jù)(補(bǔ)心海拔)；③各井分層數(shù)據(jù)和巖性、接觸關(guān)系資料；④各井含油、氣井段數(shù)據(jù)；⑤各井?dāng)鄬訑?shù)據(jù)，包括斷點(diǎn)位置、斷層落差、斷失層位。此外，還要參考地震 構(gòu)造圖和剖面圖。,資料準(zhǔn)備：,,,,,,,,比例尺的選擇,? 橫向比例尺通常與油氣田地質(zhì)圖、構(gòu)造圖的比例尺一致。 特殊情況下也可以放大一些。? 垂直與橫向比例尺一般相同。

20、 （也可使垂直比例尺適當(dāng)?shù)卮笥谒奖壤摺?地質(zhì)剖面圖的編制,二、剖面位置的選擇,1)應(yīng)盡可能垂直或平行于地層走向 2)應(yīng)盡量穿過(guò)更多的井， 以提高剖面的可靠程度。3)應(yīng)盡量均勻分布于油田構(gòu)造其他：剖面線穿越指定的目標(biāo),在井位圖上選定合適的剖面方向和位置,地質(zhì)剖面圖的編制,1. 井位投影,井位投影：將不在剖面線上的井投影到 剖面線上。,第一種情況：當(dāng)剖面線垂直或斜交地層

21、走向時(shí)，沿地層走向投影。,,,高程被歪曲，導(dǎo)致錯(cuò)誤的“斷層”結(jié)論,地質(zhì)剖面圖的編制,x,三、井位與井斜投影,校正前后井位標(biāo)高不變,井位投影,第二種情況：當(dāng)剖面與地層走向平行， 井點(diǎn)不能沿地層走向投影。,剖面線附近的井不得不沿地層傾向投影剖面線上。,制圖標(biāo)準(zhǔn)層的標(biāo)高發(fā)生了變化。需要進(jìn)行標(biāo)高校正。,地質(zhì)剖面圖的編制,,= L*tg,—投影后的標(biāo)高校正值；L—投影前后井位間的距離；

22、 —地層傾角。,2′井位置的地層標(biāo)高為：,ｈ′=ｈ+ x,3′井位置的地層標(biāo)高為：,ｈ′=ｈ - x,標(biāo)高校正,地質(zhì)剖面圖的編制,L,L,（注意：斷點(diǎn)也需要作標(biāo)高校正）,2. 井斜投影,將斜井的井身沿地層走向投影到剖面上。,地質(zhì)剖面圖的編制,△ABD,,△ACD,δ—井斜角； β—井斜方位角； β1—地層走向方位角； β2—剖面線方位角； L—斜井段長(zhǎng)度； S— L段水平投影；

23、S′—L′段水平投影； ｒ—剖面方向與井斜方向間的夾角； ｒ1—地層走向與井斜方向間的夾角； ｒ2—地層走向與剖面方向間的夾角。,主要任務(wù)：求得空間井段沿地層走向 投影到剖面上的井斜角(δ′)、 投影到剖面上的井斜段長(zhǎng)度(L′)。,?,?,A,已知參數(shù),,△ABD,,△ACD,在△ABD中，BD＝S＝ADtgδ在

24、△ACD中，CD＝S′＝ADtgδ′所以：,,在△BDC中，,所以,,1. 計(jì)算法,求出δ′和L′,當(dāng)剖面方向垂直于地層走向時(shí)，即?2=90°時(shí)，則sin ? 2=1，sin ? 1 =cos ? ，所以上式可簡(jiǎn)化為：,求取δ′,在△ABD中，AD＝Lcosδ,在△ACD中， AD＝L ′cos δ′,求得δ′和L′后，便可以在剖面上畫出該井斜段來(lái)。,地質(zhì)剖面圖的編制,求取L′,作圖求δ′和L′,1）利用井斜資料求井斜段的

25、 垂直投影和水平投影：,H=L·cosδS= L·sinδ,2)把剖面DM置于水平位置， 以D作井位點(diǎn)，過(guò)D作井斜方向線， 并在其上截取DB=S；3)過(guò)B點(diǎn)作地層走向線， 與剖面線DM相交于C點(diǎn)， 過(guò)C點(diǎn)作 CA ′⊥DM（取CA′= H = DA）；4)連接DA′，即為該井斜段在剖面的投影長(zhǎng)度L′， ∠ADA′就是投影到剖面上的井斜角δ′。,

26、2．作圖法,H,,M,分段進(jìn)行整個(gè)斜井井身的校正,?,地質(zhì)剖面圖的編制,四、油氣田地質(zhì)剖面圖 的基本編繪方法,1)作剖面線：并標(biāo)出海拔零線。 2)標(biāo)注井位點(diǎn)： 3)標(biāo)繪井身：校正后的井身、地層界線、斷點(diǎn)等。 4)地層界面及斷點(diǎn)連線： ?注明各項(xiàng)圖件要素，包括圖名、比例尺、剖面方向、

27、 制圖日期、制圖單位和制圖人,地質(zhì)剖面圖的編制,第三節(jié) 油氣田構(gòu)造圖的編制,構(gòu)造圖的編制,概念：表示地下油層或油層附近標(biāo)準(zhǔn)層構(gòu)造形態(tài)的 等高線圖。,意義：構(gòu)造圖是油田地質(zhì)研究的成果圖，又是油氣田勘 探開發(fā)中新井設(shè)計(jì)、儲(chǔ)量計(jì)算、擬定開發(fā)方案及 動(dòng)態(tài)分析的重要底圖。,（平面圖）,油氣田構(gòu)造圖的編制,一、準(zhǔn)備工作,1. 選擇制圖目的層,?通常選擇油

28、層或油層附近的標(biāo)準(zhǔn)層為制圖目的層 ?除了侵蝕突起油藏或生物礁塊油藏，一般不選擇不整合 面和沖刷面為制圖標(biāo)準(zhǔn)層。?通常把海平面作為制圖基準(zhǔn)面，海平面的高程作為零， 其 上為正，其下為負(fù)。,準(zhǔn)備工作,2. 井斜校正,求出斜井鉆達(dá)制圖目的層頂（底）界面的,油氣田構(gòu)造圖的編制,N,,δ,,A,M,地下井位 X,Y鉛直井深 TVD,由高斯定理求整口斜井的水平位移：,由三角關(guān)系求斜井總水平位移的方位角：,全井矢量求和,（1）地下井位的

29、計(jì)算,單井斜段,（ S= L·sinδ）,,,(2)鉛直井深的計(jì)算,油氣田構(gòu)造圖的編制,各井斜段的鉛直投影的總和：,H=L·cosδ,單井斜段鉛直井深：,(3)目的層海拔深度的計(jì)算,h = k－h(huán)′,油氣田構(gòu)造圖的編制,海拔深度 ＝ 垂深(TVD)－補(bǔ)心海拔(k),或,＝ 補(bǔ)心海拔(k) －垂深(TVD),1.應(yīng)用地震－井資料,二、基本方法,應(yīng)用地震－井資料應(yīng)用井資料,①將井點(diǎn)投影到地震構(gòu)造圖上。②計(jì)算各井

30、點(diǎn)的地震深度和井深的差值,③勾繪等差值曲線，并校正高程 ④根據(jù)校正后的高程勾繪等高線， 即得到經(jīng)過(guò)井深校正后的構(gòu)造圖。,地震構(gòu)造圖的深度校正,?在井位圖上，在井旁標(biāo)注目 的層的海拔高程；?將井點(diǎn)聯(lián)成三角形網(wǎng)狀系統(tǒng)? 內(nèi)插等高線作成構(gòu)造圖。,2. 應(yīng)用井資料,（1）井間插值法,（2） 剖面法,適用于地層傾角陡、被斷層復(fù)雜化了的構(gòu)造。?制作目的層的一系列平行 橫剖面(或加一條縱剖面)?根據(jù)剖面上目的層的海拔

31、 繪制構(gòu)造圖。,油氣田構(gòu)造圖的編制,斷層線： 斷層上、下盤與制圖目的層交點(diǎn)在平面上的的投影。 一條斷層有兩條斷層線（斷層多邊形）。,對(duì)于帶斷層的構(gòu)造,?先畫斷層線，再畫等高線。,A,,斷層線的確定：,（1）斷點(diǎn)在多邊形內(nèi)（2）多邊形在無(wú)斷層的井間（3）多邊形為斷面與層面的交線,,,面－面相交法多剖面法,*,油氣田構(gòu)造圖的編制,,?采用斷面等高線與構(gòu)造等高線交切法 繪制斷層線。,面－面相交法,?,?,