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1、15 / 15第五章油气田地下构造研究主要内容一、断层研究二、油气田地质剖面图的编制三、油气田构造图的编制开发设计及动态分析的重要依据。世界上所发现的油气田大多数都与构造有关。研究构造与油气聚集的关系 是油气田勘探的重要内容，弄清构造性质、形态特征和分布范围，则是油气田 开发的重要依据之一。油气田地下构造的研究成果是油气田勘探部署、储量计 算、资料 地震资料。提供测线剖面图：全、 果。构造形态、高点位置、闭合面积、闭合高度以及断层特征。具有完整、齐连续的特点，但准确性较差，必须用钻井资料校正才能得到切实可靠的成 钻井资料。钻井地层剖面为恢复地下构造建立了骨架。通过钻井剖面的 地层对比，可获得各
2、地层界面的实际高程、起伏状况、岩性特征、含油气水情 况及断点位置、层位、落差等资料，是研究地下构造的重要基础。 动态资料。包括井下地层含油气水情况，井间油水动态情况。用于检验 构造研究的成果，再结合其它资料对构造有矛盾的地方进行不断修改。 测井资料。通过测井曲线分析，可获得岩性特征、地层界面、层位的重 复与缺失等资料，为地下构造的研究提供可靠的依据。第一节断层研究断层是重要的油田构造之一。断裂作用既可以使地下油气溢损，也可以使地下油气富集。研究断层对油气田的勘探与开发具有十分重要的意义。在我国，许多油田断层十分发育，有些井甚至钻遇到若干条断层。油田地 下构造可能被这些断层纵横切割成若干 “断块
3、”。为了有效勘探和合理开发这种 断块油藏，就必须弄清楚断层性质、延伸状况、形成时期及其对流体的封闭情 况。一、井下断层的识别标志1、井下地层的重复与缺失5层下部开始重复将单井综合解释的地层剖面与该区的综合柱状剖面对比，可以确定该井剖 面上地层的重复或缺失，以及同层厚度的急剧增厚或减薄。在地层倾角小于断 层面倾角的情况下，钻遇正断层地层缺失；钻遇逆断层地层重复。反之，当断 面倾角小于地层倾角且断面倾向与地层倾向一致的情况下，穿过正断层地层重 复；穿过逆断层则地层缺失。左图中 B井是钻遇全部18层的正常地层剖面， A井与正常剖面相比，缺失5层下部、4层及3层上部，可判断A井钻遇了正断 层。C井与正
4、常剖面相比，从5、4、3 各层，可以判断3 井钻遇了逆断层。就要进一步确定断点井深及断距大小。右图中确定了井下断层性质之后， 乙井是正常剖面，甲井剖面中的D1、D2、E、F地层重复，表明它钻遇了逆断层，断点为在第一次出现的F层底界，井深为851m。两次出现的F层底界之差（876-851m），是重复地层的钻厚 为27m。如果是铅直井，此厚度就是地层铅直断距。正断层断点确定方法与此 相同，缺失层段的起始点即为断点。对于铅直井，缺失层段的厚度为垂直断 距，亦称断层落差。注意区分倒转背斜造成的地层重复。左图所示，钻遇倒转背斜，地层层序 是由新到老，再由老到新，反序重复。而钻遇逆断层则是由新到老，再由新
5、到 老，正序重复。此外，还必须注意区分不整合面上地层超覆造成的地层缺失。在新探区， 仅凭一口井剖面的地层缺失来判断是正断层还是不整合面是困难的。但在研究 了区域地层剖面后是不难区别的。断层仅在钻遇它的部分井中出现地层缺失，具有一定的方向性，缺失地层由老到新逐渐发展，而不整合造成的地层缺失的多少与新老，由剥蚀程度决定，是按平面分布的。2、短距离内同层厚度突变地层部分重复或缺失造成的同层厚度突变。可以通过地层的细分对比把这 种小断层判断出来。3、近距离内标准层海拔高程相差悬殊断层从井间通过造成的高程差如图所示。它可能是单斜挠曲造成的，这就 必须参考其它资料综合分析，加以区别。4、石油性质的差异由于
6、断层的切割，同一油层成为互不连通的断块。各断块中的油气是在不 同的地球化学条件下聚集并保存起来的。因而石油性质出现明显差异。左图所 示，同一油层的石油密度曲线、含胶量和含蜡量曲线在断层两侧有明显的变 异。5、折算压力和油水界面的差异由于断层的切割作用，使其两侧的油层处于不同深度，互不连通，各自形 成独立的压力系统。同一压力系统中，压力互相传导，直到平衡，因此，各井 油层折算压力相等；而不同压力系统，其折算压力完全不同。同理，油水界面 的高程在断层两侧也是完全不同的。6、倾角测井资料识别由于断裂作用使断层上下盘地层产状变异，在倾斜矢量图上表现出明显的 差异；构造力使岩石破裂，在断层面附近形成破碎
7、带，在倾斜矢量图上呈现杂 乱模式或空白带；构造应力的作用通常在断层附近发生牵引现象，使局部地层 变陡或变缓，这种变化带在倾斜矢量图上表现为红模式或蓝模式。根据倾斜矢 量图的变异特征，可以比较准确地确定断点位置、断层走向及断面产状。利用地层倾角矢量图判断断层的最大优点是直观，仅一口井资料便可以作 断层产状预测。然而地层倾斜测井资料判断断层具有多解性，应结合其它测井 曲线和地质资料进行综合分析。分为四种颜色模式：倾角测井矢量图又称蝌蚪图，是地层倾角测井的基本图件，能直观连续显 示地层剖面上不同深度的地层产状要素。 绿色模式：用绿色勾绘出的一组倾向基本相近，倾角随深度增加而不变的矢量。 红色模式：用
8、红色勾绘出的一组倾向基本相近，倾角随深度增加而逐渐增大的矢量。 蓝色模式：用蓝色勾绘出的一组倾向基本相近，倾角随深度增加而逐渐减小的矢量。 杂乱模式：矢量的倾角和倾向呈杂乱分布而无规律可循。二、断点组合在单井剖面上确定了断点，表明钻遇到了断层，但还不能确切掌握整条断 层的特征。在多断层地区，几口井都钻遇了几个断点，哪些断点属于同一条断 层？几条断层之间的关系如何？这些都需要对各单井的断点结合起来进行研 究，把属于同一条断层的各个断点联系起来，全面研究整条断层的特征，这项 工作称为断点组合。断点组合原则：1）各井钻遇的同一条断层的断点，其断层性质应该一致，断层面产状和铅 直断距应大体一致或有规律
9、地变化；2）断点附近地层界线的升降幅度与铅直断距要基本符合，各井钻遇的断缺 层位应大体一致或有规律地变化；3）组合起来的断层，同盘地层厚度不能出现突变；4）断层两盘地层产状应与构造变化总趋势相符合。断点组合方法：组合断点，就是将性质相同的断点组合起来，不同性质的断点自然就分开 了。了解其构造发育史。因胜利油田地区主要是正此时还须采取必要的区进行断点组合时，应掌握该地区的区域地质情况， 为，不同性质的断层往往是区域性分布的。比如大庆、 断层，四川地区主要是逆断层。另外，同一性质的断点往往又分属于不同的断层。分、组合断点的措施。1作构造剖面图组合断点断裂切割作用把一个完整构造分割成许多断块。在每个
10、断块内（即断面的 一侧）各地层界面的高低关系是相对的，厚度是稳定的或渐变的。而在各个断 块之间（即断面两侧），同一地层界面的高低关系有明显的不同，地层厚度也 可能突变。因此，应用各井的分层数据、断点资料作构造剖面图，分析各个地 层界面的高低关系和厚度变化情况，就可以把同一条断层的各个断点组合起 来。2作断面等值线图组合断点断层面等值线图可以表现一条断层的倾向、倾角、走向及分布范围。同一断层的这些要素在它的分布范围内是渐变的，其断面等值线也是有规律分布 的；不同的断层，其断面等值线的变化趋势则是不同的。因此，为了区分复杂区同井钻遇的多个断点，可以在远离复杂区的单断点 区先编制断面等值线图，获得该
11、断层的基本要素后，再由已知的走向、倾向、 倾角、落差等，逐渐向复杂区延伸，把多断点区分开来，进而作出各条断层的 断面等值线图。3综合分析在地下构造复杂的地区，井下断点多，断点组合往往具多解性，需综合分 析各项资料，互相验证，选出较合理的断点组合方案。首先将断面等值线图、 构造剖面图和构造草图互相验证。同时参考地震资料所提供的区域构造特征和 分布模式，若有矛盾，查明原因，调整断点组合方案，直到前述各项原则与构 造图件互相吻合为止。只要有条件，还应尽量利用地层流体性质、油气水分布 关系和压力恢复曲线特征来验证所组合成的断层。三、断面构造图的编制方法断面构造图又称断层面等高线图，它是以等高线表示断层
12、面起伏形态的图 件。编制断面构造图的原始资料是各井属同一断层的断点的标高和井位图。作 图一般用三角网法，有时也用剖面法。断面构造图与油层构造等值线图重叠， 把相同数值的等高线的交点连接起来，即得到构造图上断层线的位置。断面构造图可以使我们直观地、形象地了解地下断层的产状要素及其变化情况，断层延伸范围（长度和深度）以及断层对地层的切割关系。断面构造图上绘制的二条断层线（断层面与上下盘含油层系顶界面的交线 如图中的粗线）能够清楚地反映出整个油层顶面被断开的具体位置和水平距 离。第二节油气田地质剖面图的编制油气田地质剖面图是沿油气田某一方向切开的垂直断面图，它可以反映油 气田的地下构造条件，即地层的
13、产状变化、接触关系及断裂情况；可以反映地 层岩性、物性及厚度的横向变化；也可直观地表示油、气、水在地下的分布状 况，以及油气藏在地下的空间位置。因此，它是一种油气田地质研究中的重要 图件。在通常情况下，油气田地质剖面图分为横剖面图及纵剖面图。横剖面图：剖面线与油气田构造长轴垂直的剖面图。纵剖面图：剖面线与油气田构造长轴平行的剖面图。此外，根据某些地质研究的需要，也可沿特定方向作剖面图。编制油气田地质剖面图与编制地面地质剖面图的原理是一致的，不同之处在于，编制油气田地质剖面图的资料来源主要是钻井所获得的录井与测井资 料，有时也参考地震资料。而地面地质使用的是野外露头资料。绘图步骤如下：、资料的准
14、备和比例尺的选择根据钻井资料编制油气田地质剖面图，需要准备下列各项资料： 井位图； 井口海拔数据（一般旋转钻指转盘补心海拔）； 各井分层厚度数据和岩性、接触关系资料； 各井含油、气井段数据， 各井断层数据，包括断点位置、断层落差、断失层位。在编制油气田地质剖面图之前，还要确定合适的作图比例尺。通常，油气 田地质剖面图的比例尺应当与油气田地质图、构造图的比例尺一致。特殊情况 下也可以放大一些。为了避免歪曲地层产状和构造形态，油气田地质剖面图通 常采用相同的垂直与水平比例尺。如果地层倾角很小，为了使构造醒目，也可 使垂直比例尺适当地大于水平比例尺。二、剖面位置的选择与井位校正1、剖面位置的选择为了
15、解剖油气田构造，在编制剖面图之前，通常要在井位图上选定合适的 剖面方向和位置。其要求如下： 剖面线应尽可能垂直或平行于地层走向，以便真实地反映地下构造。否 则，剖面上反映出来的仅仅是地层的视倾角和视厚度。 剖面线应尽量穿过更多的井，以便提高剖面的可靠程度。 剖面线应尽量均匀分布于油田构造上，以便全面了解油气田地下构造特 征。此外，为达到某些特殊目的，对剖面方向和位置应作特殊安排。比如，为了 反映断裂带或轴向倒转部位，剖面线可安排穿过这些部位。2、井位校正虽然尽量把剖面线选择得合理一些，但有时仍会出现部分井不在剖面线上 的情况，这些井分散于剖面线附近。为了提高剖面的精度，充分利用剖面线附 近的井
16、资料，就需要科学地将这些井投影到剖面线上去，这项工作就叫井位校 正。井位校正分两种情况:剖面线垂直或斜交地层走向当剖面线垂直或斜交地层走向时，位于剖面附近的C）。如果把2、3井，应当沿着地层走向线（等高线）方向投影到剖面线上（图中 a）。投影前后井位标高不变，能正确反映地下构造形态（图中2、3井垂直投影到剖面线上（图中b）,则2、3井的高程被歪曲，导致错误的 断层”结论（图中d）。剖面线平行地层走向当剖面线与地层走向平行，井点不能沿地层走向投影。剖面线附近的井只 能沿地层倾向投影到剖面线上去。这时，制图标准层的标高发生了变化，因 此，需要进行标高校正。校正公式为：x Ltg式中，X：投影后的标
17、高校正值;L:投影前后井位间的距离;0:地层倾角。右图所示a，2井沿地层下倾方向投影到剖面线上 2位置（图b），则2井 位置的地层标高为：h h x3井沿地层上倾方向投影到剖面线上 3的位置（图C），则3井位置的地层 标高为：h h X三、井斜校正如果井是铅直的，经过上述准备就可以作剖面图了。但是，由于地层软硬 的差别、倾角的变化及钻井技术等原因，井轴往往在空间是弯曲的，这种弯曲井称为自然弯曲井。有时为了某种特殊的需要，如钻探裂缝发育带，钻探海底油 田，钻探地面有湖泊、河流、沼泽或重要建筑物的油田，都需要人为地向某一 方向钻井，这称为人工定向井。若将弯曲井当成直井来作剖面图，就会歪曲地 下构造
18、形态。图a,井的弯曲方向与地层倾向一致:若把弯井当直井处理，A点就错误地画到了 B点，地层的实际埋藏深度被 夸大，导致地层倾角变小，甚至倾向倒转。图b，井的弯曲方向与地层倾向相反:若把弯井当直井处理，A点被歪曲到B点，把地层的实际埋藏深度减小 了，导致地层倾角变大。因此，用作剖面图的弯井必须进行井斜校正。井斜校正方法：每口井钻井过程中，一般都要进行井斜测量，提供井斜段（L）、井斜角（s）和井斜方位角（B）三个变量的一系列数据。井斜校正的实质是将弯井的井身沿地层走向投影到剖面上去。井斜校正的主要任务是求得空间井段沿地层走向投影到剖面上的井斜角（sy和井斜段长度（L）。完成这项任务有计算法和作图法
19、。1计算法：图示，各参数含义：井斜角；：校正到剖面上的井斜角；B：井斜方位角；B 1地层走向方位角;B2 剖面线方位角；斜井 xx;L:校正到剖面上的斜井XX；L段水平投影;S:L段水平投影;剖面方向与井斜方向间的夹角;Y 1地层走向与井斜方向间的夹角;丫2地层走向与剖面方向间的夹角。经过推导，得出sin arctg tg sin L Lcoscos求得S和L后,便可以在剖面上画出该斜井段来。2.作图法: 利用井斜资料求井斜段的垂直投影和水平投影:H L cosS L sin 把剖面DM置于水平位置，以D作井位点，过D作井斜方向线，并在其 上截取 DB=S； 过B点作地层走向线，与剖面线 DM
20、相交于C点，过C点作CA丄DM,取CA = H =DA； 连接DA，即为该井斜段在剖面的投影长度 L, / ADA就是投影到剖面 上的井斜角S。以上讨论的是一个直线斜井段的校正方法，在此基础上就可以分段进行整 个弯井井身的校正。整个弯井可以看成是由许多直线井斜段组成，从井口起连 续、依次地作出各个井斜段在剖面上的投影，就可以把整个弯曲井身投影到剖 面上，图示。作图步骤：引任意水平线作为剖面线，在其上找一任意点作为井点（井口）位置。由 井点起，作第一斜井段的井斜段方位线，在其上取相应水平投影S1。从S1的端点起作第二井斜段的井斜方位线，在其上取相应的水平投影S2 -依此类推，首尾相接，作出各个井
21、斜段的水平投影。然后，分别通过各水平投影的端点作地 层走向线，分别与剖面线相交。过各个交点作铅直虚线，分别取其相应的井斜 段的铅直投影长度。连接各铅直投影端点，便得到投影到剖面上的弯曲井身。 井轴所钻遇的各个地层界面、含油气井段、断点位置都可用同样方法投影到剖 面上。四、剖面图绘制方法1）画剖面线，标海拔零线：把选定的剖面线按规定的比例尺画在绘图纸上的适当位置，并标出海拔零 线。2）标 xx 位置，画地形线：正确地把各井位点标在剖面线上，根据各井的井口海拔标高，参照地形 图，描绘出沿剖面线的地形线。3）画井身线：根据井斜资料，把校正后的井身画在剖面上，并标明地层界线、标准层、 断点等。4）连线
22、：将各井相同层的顶、底界线连成平滑曲线，把同属于一个断层的各个断点 连成断层线。5）注明图件要素：图名、比例尺、剖面方向、制图日期、制图单位、制图人。第三节油气田构造图的编制油气田构造图是表示地下油层或油层附近标准层的构造形态的等高线图。构造图是油田地质研究的成果图，又是油气田勘探开发中新井设计、储量计 算、拟定开发方案及动态分析的重要底图。绘图步骤如下：一、选择制图标准层编制构造图实质上是以等高线来描绘标准层界面对于基准面的起伏特征。 油田地质研究中，通常选择油层或油层附近的标准层为制图标准层，描绘其顶 界面或底界面的起伏特征。除了侵蚀突起油藏或生物礁块油藏，一般不选择不 整合面和冲刷面为制
23、图标准层。通常把海平面作为制图基准面，海平面的高程 为零，其上为正，其下为负。二、弯井处理和海拔标高的计算井身的弯曲产生了两方面的影响，一是井位的水平位移，二是弯井井深都 大于它的铅直井深。如不恰当处理弯井，势必造成地下构造形态的严重歪曲。 编制油田剖面图时，把弯井投影到剖面上去，同时消除了上述两种影响。编制 油气田构造图时，弯井处理的主要任务是求弯井钻达制图标准层顶界面（或底 界面）时的地下井位和铅直井深。三、绘制构造图的基本方法1、三角网法（内插法）在校正后的井位图上，把制图标准层在各井的海拔高程标在相应的井位 旁，将井点联成三角形网状系统，然后，在三角形两顶点之间进行内插，联结 等高程各点即作成构造图。勾绘等高线的原则是： 等高线从高部位井点到低部位井点间内插穿过。在构造两翼、断层两盘 之间，等高线不能横穿。 等高线一般彼此不能相交，倒转背斜及逆断层例外，但下盘被隐蔽部分 般不画出来或以虚线表示，以免混淆。 当地层面近于直立时，等高线重合。当构造比较复杂，井点资料又较多时，应在编绘构造图之前，仔细分析构 造剖面图，弄清构造特点，正确组合断点，并预先在井位图上标明断层线和断 层产状，以免在使用三角网法时出现错误。三角网法是油田上广泛使用的一种编绘平面等值线图的方法。2、剖面法剖面法绘制构造图，适用于地层倾角陡、被断层复杂化了的构造。当油田构造属于狭长背斜，探井剖
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