刘敬寿：基于有限元法定量预测高邮凹陷M35断块低级序断层发育规律

来源：中国地质大学

从油藏地质模型角度分析认为，中高渗复杂断块油田和整装高渗油田最大的差异在于断层的密度和断块大小不同，因此中高渗复杂断块油田地质建模的关键是断层组合和断块的划分，在断层组合中高级别断层相对比较容易，关键是低级序识别和断层组合难度大。低序级断层的识别、描述及组合是复杂断块油藏精细地质建模的基础，也是困扰油区进一步开发的难点。限于地震资料品质，研究区苏北盆地高邮凹陷M35断块内低级序断层的走向、倾向无法准确落实，导致M35断块注采关系不明确，影响采油井的部署。

针对这一科学问题，我校能源学院博士研究生刘敬寿在导师丁文龙教授指导下，与中国石油大学（华东）戴俊生教授等合作，对高邮凹陷M35断块低级序断层的发育规律展开定量研究，取得了一系列创新研究成果。

1、M35断块低级序断层主要在戴南晚期形成，最小主应力以拉张应力为主，大小主要介于-38~-4 MPa，最小主应力在上拱区周围出现应力集中，大小介于-38~-15 MPa, 应力方向发生不同程度的旋转，远离上拱区，拉张应力为低值，方向以南北向为主。中间主应力的大小与最小主应力分布相似。最大主应力主要为压应力，分布比较均匀，数值一般大于7 MPa。最大主应力方向近垂直，主要是由重力效应产生，断层内部为最大主应力低值区；上拱区最大主应力为高值，介于7~11 MPa。

2、最小主应力高值区是低级序断层的优势发育区；在走滑型应力场中，平面剪应力控制了低级序断层的平面展布；在正断层型、逆断层型应力场中，剖面剪应力控制了低级序断层的倾向。

3、在M35断块，上拱区断层的北部，东西走向的断层以北倾为主，南北走向的断层东倾为主；上拱区的南部，东西走向的断层以南倾为主，南北走向的断层西倾为主。 受南北向拉张应力的影响，在M35断块低级序断层上拱区的中部，理论上可以发育近东西走向的连接断层。

该研究基于低级序断层发育时期古应力场模拟，系统提出了一种低级序断层的定量预测方法，该方法可以广泛的应用于复杂断块内低级序断层的多参数 (低级序断层的发育区、走向、倾向) 的定量预测，对储层地质建模、剩余油的挖掘具有实际应用价值。

图1：低级序断层预测流程图

图2：平面剪应力与低级序断层产状关系图

图3：低级序断层发育区主控参数筛选

上述研究成果发表在构造地质学国际权威刊物《Tectonics》上：Liu, J., Ding, W.*, Dai, J., Wu, Z., & Yang, H. (2018). Quantitative prediction of lower order faults based on the finite element method: A case study of the M35 fault block in the western Hanliu fault zone in the Gaoyou sag, East China.Tectonics, 37(10), 3479-3499. [IF2017=3.58].

全文链接：https://doi.org/10.1029/2017TC004767

附件20190108173732736435.pdf (7.3123198MB)