断层剪切作用

如题所述

控制剪切带的断层多为同生正断层,它在形成和发育过程中,两盘相对向上或向下滑动。从而导致断层两盘中尚未固结的高含水的沉积物在剪应力作用下发生塑性流动,从而形成带状分布的构造带。剪切带的走向与断层为一锐角相交,倾向与断层一致,倾角一般比断层倾角均要缓些(图3-11)。位于断层上盘的剪切带,在正牵引向斜陡翼,与断面紧紧相连,位于下盘的剪切带,在正牵引背斜陡翼,与断面毗邻。

图3-11 剪切带形成示意图

应用应力分析,在非同生断层发育地区,也应存在剪切带。断层在活动过程中,断层面除受到重力和区域主应力分解的压应力外,同时,沿断层面还要受到重力和区域主应力分解的剪应力作用[17,18],其公式如下:

储层特征及精细油藏描述:以老河口油田老451区块为例

式中: σF——断面受到的正应力,MPa;

Tr——断面受到的剪应力,MPa;

σ1,σ2——区域水平主应力;

α——区域外法线与水平主应力夹角;

φ——断面倾角。

泥岩的抗压强度(12MPa)和抗剪强度(2MPa)较低,当泥岩沿断面承受的压应力超过其自身的抗压强度时,就会发生变形,塑性增强,甚至破碎;当沿断面的剪应力超过泥岩的抗剪强度时,泥岩就会被拉长,沿断面发生塑性流动,尤其在欠压实的泥岩之中,极易形成剪切带。若泥岩与储层相邻,剪切带直接与储层接触,从而可以给紧邻的储层提供良好的封闭,成为良好的油气遮挡面板(图3-12),致使油气在剪切带附近聚集起来形成油气藏。

在工区范围内讨论泥岩剪切是非常有意义的,这是因为在工区老451块内重点研究的沙二段、沙三段泥质含量高,平均60%以上,部分井泥质含量高达80%(老42井),且泥岩层厚砂岩层薄。由前面应力计算结果,研究区各断层在目的层段沿断面所受压应力和剪应力均大于泥岩的抗压和抗剪强度;同时区域资料显示,整个济阳坳陷内异常压力系统较发育,东营凹陷尤为明显:牛庄洼陷封闭层深度起始于2 700m(洼陷区)和2 500m(广利地区);民丰洼陷封闭层深度起始于2 500m,利津洼陷封闭层深度起始于2 050m(胜坨油田)和2 200m(洼陷区);博兴—纯化地区封闭层深度起始于2 200m.异常压力系统的普遍发育,预示着欠压实泥岩的广泛分布。研究区内沙二段、沙三段埋深在2 400~2 900m 之间,泥质岩层较厚,通过老45井声波测井显示,在2 700m 处,速度突然降低,声波时差90μs/呎增至120μs/呎;老451井声波测井显示在2 720m 处,声速突降,时差由250μs/呎增至350μs/m,这些都昭示着研究区内断裂在构造活动中剪切作用的存在。

图3-12 韧性剪切带侧向封堵示意图

老451井东1号断裂和老45井东断裂为生长性断裂,其薄层的砂岩夹于厚层的泥岩之中,断层活动时期容易形成剪切作用。

老45井南断裂为非生长性断裂,主要形成于馆陶组沉积早期,但根据老45井含油情况推测(在老45井中钻遇的1号砂体中含油),该断裂沙二段、沙三段层位在断裂错动过程当中产生了剪切作用,构成侧面封堵。地震剖面(图3-13)显示,老45井南断裂在老45井附近具明显的断裂带性质,由于张性断裂带内的断层岩以角砾岩为主,角砾形态不规则,大小混杂,胶结疏松,缝洞发育,常成油气运移的通道;此外通过泥岩涂抹系数计算,该含油储层对应的上升盘岩性以砂岩为主,其SSF值为5.2,不能形成连续的泥岩涂抹层,但事实却是与该断裂毗邻的砂岩体内部所储集的油气被保存下来了,断裂似乎对油气形成了侧向封堵,唯一能够提供解释的就是该套储层的封堵是由位于本盘储层之下的泥岩层在断裂剪切活动过程中形成的韧性封堵带造成的。

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