露头区断裂带内部结构定量表征与预测方法.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202010956974.2 (22)申请日 2020.09.12 (71)申请人 东北石油大学 地址 163319 黑龙江省大庆市高新技术开 发区学府街99号 (72)发明人 巩磊高帅孙永河柳波 付晓飞贾茹 (74)专利代理机构 哈尔滨东方专利事务所 23118 代理人 曹爱华 (51)Int.Cl. G01V 1/30(2006.01) (54)发明名称 一种露头区断裂带内部结构定量表征与预 测方法 (57)摘要 本发明涉及的是一种露头区断裂带内部结 构定量表征与预测方法， 。

2、它包括： 露头区的选择 及测线布置； 断裂带基本信息的测量； 断层核表 征包括断层核定性描述和断层核定量表征， 断层 核定量表征又包括断层核宽度表征、 断层岩砾石 尺寸测量、 绘制断层岩砾石尺寸累积频数分布 图、 断层岩砾石尺寸分布和分选特征表征和断层 岩磨圆度表征； 破碎带定量表征包括裂缝相关数 据的测量、 绘制距离累积裂缝频数分布图、 破碎 带宽度的厘定、 破碎带宽度的校正、 有效裂缝破 碎带宽度的确定、 断裂带对储层改造作用表征； 断层核宽度、 破碎带宽度和断距标度关系的建 立； 地下断裂带内部结构定量预测。 本发明可以 对地下难以直接描述的断裂带内部结构进行定 量预测。 权利要求书2页。

3、 说明书8页 附图6页 CN 112068200 A 2020.12.11 CN 112068200 A 1.一种露头区断裂带内部结构定量表征与预测方法， 其特征在于包括如下步骤： a. 露头区的选择及测线布置： 选择断层出露良好的剖面， 剖面方位尽量垂直于断层走 向， 断层两侧出露剖面尽量要长， 以便确定破碎带的宽度； 测线选用一维测线法， 在断层两 侧分别布置测线， 分别选取断层核边界为测线起点； b. 断裂带基本信息的测量： 测量所描述断层的基本信息， 包括断层的GPS点位、 断层性 质、 断层产状、 断层断距、 地层产状、 测线方位， 断层产状包括断层倾向、 断层走向和断层倾 角； c。

4、. 断层核表征： 断层核表征包括定性描述和定量表征， 断层核定性描述包括断层核颜 色、 岩性、 胶结程度和胶结物、 断层岩类型； 断层核定量表征包括断层核宽度、 断层岩砾石尺 寸、 断层岩分选和断层岩磨圆度， 具体描述方法如下： 断层核宽度表征： 断层核宽度Dcore是两个包裹断层核的滑动面之间的垂直距离， 通过 钢尺进行测量， 测量不同部位断层核宽度5个以上， 取其平均值作为该断层核宽度； 断层岩砾石尺寸测量： 断层岩砾石尺寸通过三个参数来表示： 最大砾径Dmax、 最小砾 径Dmin和平均砾径Dmean， 其中最大砾径是砾石最长轴的长度， 最小砾径是砾石最短轴的长 度， 平均砾径Dmean。

5、= （Dmax+ Dmin） /2； 用粉笔绘制圆形取样窗口， 取样窗口直径略小于断层核 宽度， 测量取样窗口范围内所有砾石的最大砾径Dmax和最小砾径Dmin， 并计算其平均砾径 Dmean； 绘制断层岩砾石尺寸-累积频数分布图： 利用步骤中测量和计算的断层岩砾石尺 寸数据分别进行绘制， 最大砾径Dmax的累积分布图绘制方法： 对步骤测量的所有最大砾径 Dmax数据由小到大排序， 并从1开始依次对其编号 （1， 2， ， i， ， N） ， 横坐标为最大砾 径， 纵坐标为其相应编号i； 为了不同断层之间的对比， 将纵坐标调整为累积百分比， 即i* 100%/N， 利用上述方法， 分别绘制最小。

6、砾径Dmin的累积分布图和平均砾径Dmean的累积分布 图； 断层岩砾石尺寸分布和分选特征表征： 根据步骤绘制的断层岩砾石尺寸-累积频 数分布图， 根据其中砾石尺寸累积分布曲线特征确定断层岩砾石尺寸分布范围及分选特 征， 曲线的分布范围越窄、 斜率越大说明分选越好， 曲线分布范围越大、 斜率越小， 说明分选 越差； 分选越好， 说明断层演化程度越高； 断层岩磨圆度表征： 断层岩磨圆度表征包括定性描述和定量表征， 定性描述分为棱 角状、 次棱角状、 次圆状和圆状， 表示断层演化程度依次升高； 用磨圆系数R来定量表征断层 岩磨圆度， 磨圆系数R定义为最小和最大砾径的比值， R=Dmin/Dmax，。

7、 R分布范围为01， R越大， 表示磨圆度越好； d. 破碎带定量表征： 破碎带定量表征包括： （1） 裂缝数据的测量： 根据步骤a布置的测线分别对断层两盘的裂缝信息进行测量， 记 录每一条与测线相交的裂缝信息， 包括距测线起点距离、 裂缝充填程度、 充填矿物和有效裂 缝开度， 每一条裂缝从1开始依次编号 （1， 2， ， i， ， N） ， 裂缝充填程度包括全充填、 半 充填、 未充填， 其中半充填和未充填为有效裂缝， 有效裂缝开度为未被矿物充填部分的开 度； （2） 绘制距离-累积裂缝频数分布图： 利用步骤 （1） 中测量的裂缝数据绘制距离-累积裂 权利要求书 1/2 页 2 CN 112。

8、068200 A 2 缝频数分布图， 其中， 横坐标为裂缝距测线起点距离di， 纵坐标为相应裂缝编号， 即累积数 量； （3） 破碎带宽度的厘定： 利用步骤d （2） 中绘制的距离-累积裂缝频数分布曲线确定破碎 带范围， 距离-累积裂缝频数分布曲线表现为多段式分布特征， 其中距断层核近处， 表现为 高斜率， 远离断层核处， 表现为低斜率， 高斜率表示为破碎带范围， 分别对最远离断层核的 两段进行线性拟合， 两条拟合曲线的交点的横坐标值为破碎带边界； （4） 破碎带宽度的校正： 由于测线与断层走向可能不是正交的， 步骤 （3） 中确定的破碎 带宽度是视宽度Ddz ， 需要校正为真宽度Ddz； 利。

9、用步骤b测量的测线方位和断层走向之间的 夹角 ， 对步骤 （3） 厘定的破碎带宽度进行校正， Ddz= Ddz *sin ； （5） 有效裂缝破碎带宽度的确定： 裂缝形成以后， 可能会被矿物充填， 起不到储集空间 和渗流通道的作用， 成为无效裂缝， 只有有效裂缝才能改造储层； 有效裂缝定义为半充填裂 缝和未充填裂缝； 利用步骤的 （1） 测量的裂缝数据， 剔除全充填裂缝， 并对剩余有效裂缝进 行重新编号， 距测线起点距离值不变， 利用步骤 （2） （4） 的方法， 确定有效裂缝破碎带宽度 并进行校正； （6） 断裂带对储层改造作用表征： 利用距离-裂缝有效开度累积值来表示断层伴生裂缝 系统对储。

10、层的改造作用， 利用步骤 （5） 整理后的数据， 绘制距离-裂缝有效开度累积值， 其中 数据点的横坐标为di， 即第i条裂缝距测线起点的距离， 纵坐标为Ai， 即前i条有效裂缝开 度之和， 距离-裂缝有效开度累积值曲线的斜率相当于断层伴生裂缝提供的孔隙度值； e. 断层核宽度、 破碎带宽度和断距标度关系的建立： 利用步骤b测量的断距、 步骤c测 量的断层核宽度和步骤 （4） 确定的破碎带宽度， 建立三者的相互关系， 确定三者关系图中的 一个数据点， 继续对多个露头点进行测量和表征， 确定三者关系图中的多个数据点， 各个数 据点应具有相同的地质背景和断层类型， 利用得到的多个数据点拟合曲线； f。

11、. 地下断裂带内部结构定量预测： 利用三维地震资料， 对地下断层进行精细解释， 确 定断层断距分布， 利用步骤e建立的断层核宽度、 破碎带宽度和断距标度关系对地下断裂带 的断层核宽度、 破碎带宽度及其分布特征进行定量预测。 2.根据权利要求1所述的露头区断裂带内部结构定量表征与预测方法， 其特征在于： 所 述的步骤b中断层的GPS点位包括经纬度和海拔， 断层性质为正断层、 逆断层或走滑断层； 断 层性质通过断层面擦痕滑动方向或者断层两侧标志层来判断； 产状和方位通过地质罗盘进 行测量； 断距是指断层两盘地层错开的距离， 用钢尺进行测量。 3.根据权利要求1或2所述的露头区断裂带内部结构定量表征。

12、与预测方法， 其特征在 于： 所述的步骤c中断层核颜色和岩性描述断层核与周围母岩在这两方面的差异； 断层岩类 型包括构造透镜体、 断层角砾岩、 断层泥； 断层岩胶结程度是砾石之间空隙被后期胶结物的 充填程度， 胶结物包括方解石、 石英、 白云石、 石膏； 断层岩结构包括颗粒支撑型、 基质支撑 型和粉碎型， 其中颗粒支撑型是指断层岩砾石之间相互接触， 基质支撑型是断层岩砾石漂 浮于基质中， 粉碎型是肉眼很难见到断层岩砾石， 断层岩是由基质和胶结物组成， 从颗粒支 撑型基质支撑型粉碎型， 表示断层演化程度升高。 权利要求书 2/2 页 3 CN 112068200 A 3 一种露头区断裂带内部结构。

13、定量表征与预测方法 技术领域 0001 本发明涉及的是断层性油气藏中断裂带内部结构表征与评价相关技术领域， 具体 涉及的是一种露头区断裂带内部结构定量表征及地下断裂带内部结构定量预测方法。 背景技术 0002 传统上认为断层是一个面状构造， 但近二十年来的研究表明， 断层实际上是一个 具有复杂内部结构并具有一定宽度的带状构造。 一般认为断层是由断层核和破碎带组成， 其中断层核由滑动面包裹的断层岩组成， 而破碎带是指断层附近伴生的高密度裂缝发育 带。 断层核和破碎带往往是高渗透通道， 控制了优质储层的分布和油气运移路径， 断层核和 破碎带定量表征及预测成为制约油气勘探和开发的关键问题。 0003。

14、 前人对破碎带进行了定性描述， 即破碎带是包围在断层核周围的高密度裂缝带， 裂缝密度随着距断层面距离的增加而降低， 当裂缝密度降低到区域裂缝密度水平时， 标志 着破碎带的结束， 并提出了利用裂缝分布直方图法来确定破碎带宽度的方法， 但是该方法 中取样宽度 （步长） 的选择对裂缝密度统计结果具有重要影响， 并且掩盖了单条裂缝相关信 息， 很难准确厘定破碎带宽度， 尤其是破碎带宽度较小时， 其误差会成倍增加。 对于断层核 描述， 一般描述其宽度、 断层岩类型 （如断层角砾岩、 断层泥等） 等， 实际上， 断层核特征体现 了断裂带的演化阶段及对流体流动的贡献， 应对其进行更加定量化研究。 裂缝形成以。

15、后， 会 经历后期胶结作用而被矿物充填， 变为无效裂缝， 只有表征有效裂缝分布规律才能更好明 确断层控储作用。 由于受地震资料分辨率的影响， 只能确定地下断层的发育位置和断距， 无 法识别其断裂带内部结构， 而岩心和成像测井资料又很难钻遇断层 （甚至是避开断层） ， 因 此地下断裂带结构表征一直是技术难点。 发明内容 0004 本发明的目的是提供一种露头区断裂带内部结构定量表征与预测方法， 这种露头 区断裂带内部结构定量表征与预测方法用于解决现有技术中地下断裂带结构表征一直是 技术难点的问题。 0005 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是： 这种这种露头区断裂带内部结构定 量表征与预测方法。

16、包括如下步骤： a. 露头区的选择及测线布置： 选择断层出露良好的剖面， 剖面方位尽量垂直于断层走 向， 断层两侧出露剖面尽量要长， 以便确定破碎带的宽度； 测线选用一维测线法， 在断层两 侧分别布置测线， 分别选取断层核边界为测线起点； b. 断裂带基本信息的测量： 测量所描述断层的基本信息， 包括断层的GPS点位、 断层性 质、 断层产状、 断层断距、 地层产状、 测线方位， 断层产状包括断层倾向、 断层走向和断层倾 角； c. 断层核表征： 断层核表征包括定性描述和定量表征， 断层核定性描述包括断层核颜 色、 岩性、 胶结程度和胶结物、 断层岩类型； 断层核定量表征包括断层核宽度、 断层。

17、岩砾石尺 说明书 1/8 页 4 CN 112068200 A 4 寸、 断层岩分选和断层岩磨圆度， 具体描述方法如下： 断层核宽度表征： 断层核宽度Dcore是两个包裹断层核的滑动面之间的垂直距离， 通 过钢尺进行测量， 测量不同部位断层核宽度5个以上， 取其平均值作为该断层核宽度； 断层岩砾石尺寸测量： 断层岩砾石尺寸通过三个参数来表示： 最大砾径Dmax、 最小砾 径Dmin和平均砾径Dmean， 其中最大砾径是砾石最长轴的长度， 最小砾径是砾石最短轴的长 度， 平均砾径Dmean= （Dmax+ Dmin） /2； 用粉笔绘制圆形取样窗口， 取样窗口直径略小于断层核 宽度， 测量取样窗。

18、口范围内所有砾石的最大砾径Dmax和最小砾径Dmin， 并计算其平均砾径 Dmean； 绘制断层岩砾石尺寸-累积频数分布图： 利用步骤中测量和计算的断层岩砾石 尺寸数据分别进行绘制， 最大砾径Dmax的累积分布图绘制方法： 对步骤测量的所有最大 砾径Dmax数据由小到大排序， 并从1开始依次对其编号 （1， 2， ， i， ， N） ， 横坐标为最大 砾径， 纵坐标为其相应编号i； 为了不同断层之间的对比， 将纵坐标调整为累积百分比， 即i* 100%/N， 利用上述方法， 分别绘制最小砾径Dmin的累积分布图和平均砾径Dmean的累积分布 图； 断层岩砾石尺寸分布和分选特征表征： 根据步骤绘。

19、制的断层岩砾石尺寸-累积 频数分布图， 根据其中砾石尺寸累积分布曲线特征确定断层岩砾石尺寸分布范围及分选特 征， 曲线的分布范围越窄、 斜率越大说明分选越好， 曲线分布范围越大、 斜率越小， 说明分选 越差； 分选越好， 说明断层演化程度越高； 断层岩磨圆度表征： 断层岩磨圆度表征包括定性描述和定量表征， 定性描述分为棱 角状、 次棱角状、 次圆状和圆状， 表示断层演化程度依次升高； 用磨圆系数R来定量表征断层 岩磨圆度， 磨圆系数R定义为最小和最大砾径的比值， R=Dmin/Dmax， R分布范围为01， R越大， 表示磨圆度越好； d. 破碎带定量表征： 破碎带定量表征包括： （1） 裂缝。

20、数据的测量： 根据步骤a布置的测线分别对断层两盘的裂缝信息进行测量， 记 录每一条与测线相交的裂缝信息， 包括距测线起点距离、 裂缝充填程度、 充填矿物和有效裂 缝开度， 每一条裂缝从1开始依次编号 （1， 2， ， i， ， N） ， 裂缝充填程度包括全充填、 半 充填、 未充填， 其中半充填和未充填为有效裂缝， 有效裂缝开度为未被矿物充填部分的开 度； （2） 绘制距离-累积裂缝频数分布图： 利用步骤 （1） 中测量的裂缝数据绘制距离-累积裂 缝频数分布图， 其中， 横坐标为裂缝距测线起点距离di， 纵坐标为相应裂缝编号， 即累积数 量； （3） 破碎带宽度的厘定： 利用步骤d （2） 中。

21、绘制的距离-累积裂缝频数分布曲线确定破碎 带范围， 距离-累积裂缝频数分布曲线表现为多段式分布特征， 其中距断层核近处， 表现为 高斜率， 远离断层核处， 表现为低斜率， 高斜率表示为破碎带范围， 分别对最远离断层核的 两段进行线性拟合， 两条拟合曲线的交点的横坐标值为破碎带边界； 说明书 2/8 页 5 CN 112068200 A 5 （4） 破碎带宽度的校正： 由于测线与断层走向可能不是正交的， 步骤 （3） 中确定的破碎 带宽度是视宽度Ddz ， 需要校正为真宽度Ddz； 利用步骤b测量的测线方位和断层走向之间的 夹角 ， 对步骤 （3） 厘定的破碎带宽度进行校正， Ddz= Ddz 。

22、*sin ； （5） 有效裂缝破碎带宽度的确定： 裂缝形成以后， 可能会被矿物充填， 起不到储集空间 和渗流通道的作用， 成为无效裂缝， 只有有效裂缝才能改造储层； 有效裂缝定义为半充填裂 缝和未充填裂缝； 利用步骤的 （1） 测量的裂缝数据， 剔除全充填裂缝， 并对剩余有效裂缝进 行重新编号， 距测线起点距离值不变， 利用步骤 （2） （4） 的方法， 确定有效裂缝破碎带宽度 并进行校正； （6） 断裂带对储层改造作用表征： 利用距离-裂缝有效开度累积值来表示断层伴生裂缝 系统对储层的改造作用， 利用步骤 （5） 整理后的数据， 绘制距离-裂缝有效开度累积值， 其中 数据点的横坐标为di， 。

23、即第i条裂缝距测线起点的距离， 纵坐标为Ai， 即前i条有效裂缝开 度之和， 距离-裂缝有效开度累积值曲线的斜率相当于断层伴生裂缝提供的孔隙度值； e. 断层核宽度、 破碎带宽度和断距标度关系的建立： 利用步骤b测量的断距、 步骤c测 量的断层核宽度和步骤 （4） 确定的破碎带宽度， 建立三者的相互关系， 确定三者关系图中的 一个数据点， 继续对多个露头点进行测量和表征， 确定三者关系图中的多个数据点， 各个数 据点应具有相同的地质背景和断层类型， 利用得到的多个数据点拟合曲线； f. 地下断裂带内部结构定量预测： 利用三维地震资料， 对地下断层进行精细解释， 确 定断层断距分布， 利用步骤e。

24、建立的断层核宽度、 破碎带宽度和断距标度关系对地下断裂带 的断层核宽度、 破碎带宽度及其分布特征进行定量预测。 0006 上述方案步骤b中断层的GPS点位包括经纬度和海拔， 断层性质为正断层、 逆断层 或走滑断层； 断层性质通过断层面擦痕滑动方向或者断层两侧标志层来判断； 产状和方位 通过地质罗盘进行测量； 断距是指断层两盘地层错开的距离， 用钢尺进行测量。 0007 上述方案步骤c中断层核颜色和岩性描述断层核与周围母岩在这两方面的差异； 断层岩类型包括构造透镜体、 断层角砾岩、 断层泥； 断层岩胶结程度是砾石之间空隙被后期 胶结物的充填程度， 胶结物包括方解石、 石英、 白云石、 石膏； 断。

25、层岩结构包括颗粒支撑型、 基质支撑型和粉碎型， 其中颗粒支撑型是指断层岩砾石之间相互接触， 基质支撑型是断层 岩砾石漂浮于基质中， 粉碎型是肉眼很难见到断层岩砾石， 断层岩是由基质和胶结物组成， 从颗粒支撑型基质支撑型粉碎型， 表示断层演化程度升高。 0008 本发明具有以下有益效果： 1、 本发明通过露头区的选择及测线布置、 断裂带基本信息的测量、 断层核表征、 破碎带 定量表征、 断层核宽度、 破碎带宽度和断距标度关系的建立、 地下断裂带内部结构定量预 测， 实现露头区断裂带内部结构定量表征和地下断裂带内部结构定量预测。 0009 2、 本发明不仅可以对露头区断裂带内部结构进行定量描述、 。

26、确定断裂带演化阶 段、 准确厘定破碎带宽度、 明确断层对储层的改造作用， 更关键的是通过露头区建立的断层 核宽度、 破碎带宽度和断距标度关系， 结合三维地震资料断层精细解释， 可以对地下难以直 接描述的断裂带内部结构进行定量预测， 为油气勘探和开发提供地质依据。 0010 2、 本发明经过保密实验， 在实际断裂带内部结构定量表征和地下断裂带内部结构 定量预测方面进行应用和印证， 证实该方法切实可行。 说明书 3/8 页 6 CN 112068200 A 6 附图说明 0011 图1为本发明案例中断层岩砾石砾径-累积频数分布图； 图2为本发明案例中断层破碎带宽度厘定过程图； 图3为本发明案例中断。

27、距与断层核宽度关系图； 图4为本发明案例中断距与破碎带宽度关系图； 图5为本发明案例中破碎带宽度与断层核宽度关系图； 图6为本发明案例中相邻油田地下断层破碎带宽度预测图。 具体实施方式 0012 下面结合附图对本发明做进一步的说明： 这种露头区断裂带内部结构定量表征与预测方法包括如下步骤： a. 露头区的选择及测线布置： 选择断层出露良好的剖面， 剖面方位尽量垂直于断层走 向， 断层两侧出露剖面尽量要长， 以便确定破碎带的宽度。 测线选用一维测线法， 在断层两 侧分别布置测线， 分别选取断层核边界为测线起点。 0013 b. 断裂带基本信息的测量： 测量所描述断层的GPS点位 （包括经纬度和海。

28、拔） 、 断 层性质 （如正断层、 逆断层或走滑断层） 、 断层产状 （包括倾向、 走向和倾角） 、 断层断距、 地层 产状、 测线方位等基本信息。 其中断层性质可通过断层面擦痕滑动方向或者断层两侧标志 层 （即特征明显的一套地层， 如特殊的颜色、 岩性或岩性组合等） 来判断。 产状和方位可以通 过地质罗盘进行测量。 断距是指断层两盘地层错开的距离， 可以用钢尺进行测量。 0014 c. 断层核表征： 断层核表征包括定性描述和定量表征两个方面。 定性描述包括断 层核颜色、 岩性、 胶结程度和胶结物、 断层岩类型、 断层岩结构等。 定量表征包括： 断层核宽 度、 断层岩结构 （定量参数描述） 等。

29、。 断层核表征可以从宏观和微观两个尺度进行表征。 宏观 尺度在野外直接进行测量。 微观尺度需要进行薄片磨制和借助显微镜进行观察。 具体描述 内容和描述方法如下： （1） 断层核定性描述： 定性描述包括断层核颜色、 岩性、 胶结程度和胶结物、 断层岩类型 等。 断层核颜色和岩性重点描述断层核与周围母岩在这两方面的差异。 断层岩类型包括构 造透镜体、 断层角砾岩、 断层泥等。 断层岩胶结程度是指砾石之间空隙被后期胶结物的充填 程度， 胶结物可能包括方解石、 石英、 白云石、 石膏等。 断层岩结构包括颗粒支撑型、 基质支 撑型和粉碎型， 其中颗粒支撑型是指断层岩砾石之间相互接触， 基质支撑型是指断层。

30、岩砾 石漂浮于基质中， 粉碎型是指肉眼很难见到断层岩砾石， 断层岩几乎是由基质和胶结物组 成， 从颗粒支撑型基质支撑型粉碎型， 表示断层演化程度升高。 0015 （2） 断层核定量表征： 主要包括断层核宽度、 断层岩砾石尺寸、 断层岩分选和断层 岩磨圆度等。 具体描述方法如下： 断层核宽度表征： 断层核宽度 （Dcore） 是指两个包裹断层核的滑动面之间的垂直距 离， 可以通过钢尺进行测量， 测量不同部位断层核宽度5个以上， 取其平均值作为该断层核 宽度。 0016断层岩砾石尺寸测量： 断层岩砾石尺寸通过三个参数来表示： 最大砾径 （Dmax） 、 最小砾径 （Dmin） 和平均砾径 （Dme。

31、an） ， 其中最大砾径是砾石最长轴的长度， 最小砾径是砾石最 说明书 4/8 页 7 CN 112068200 A 7 短轴的长度， 平均砾径Dmean= （Dmax+ Dmin） /2。 最大用粉笔绘制圆形取样窗口 （注意： 其直径应 略小于断层核宽度） 。 测量取样窗口范围内所有砾石的最大砾径 （Dmax） 和最小砾径 （Dmin） ， 并 计算其平均砾径 （Dmean） 。 0017绘制断层岩砾石尺寸-累积频数分布图： 利用步骤c （2）中测量和计算的砾石 尺寸数据分别进行绘制。 以最大砾径Dmax为例描述绘制过程， 对步骤c （2）测量的所有最 大砾径Dmax数据小到大排序， 并从1。

32、开始依次对其编号 （1， 2， ， i， ， N） ， 横坐标为最大 砾径， 纵坐标为其相应编号i。 为了不同断层之间的对比， 可以将纵坐标调整为累积百分比， 即i*100%/N。 利用上述方法， 分别绘制最大砾径 （Dmax） 、 最小砾径 （Dmin） 和平均砾径 （Dmean） 的累积分布图 （图1） 。 为了不同断层之间的对比， 对断层岩砾石尺寸-累积频数分布 图进行标准化， 可以帮助确定断层岩砾石尺寸分布范围及分选特征。 0018断层岩砾石尺寸分布和分选特征表征： 根据步骤c （2）绘制的砾石尺寸累积 分布曲线特征可以确定断层岩砾石尺寸分布范围及分选特征， 曲线的分布范围越窄、 斜率。

33、 越大说明分选越好， 曲线分布范围越大、 斜率越小， 说明分选越差。 分选越好， 说明断层演化 程度越高。 0019断层岩磨圆度表征： 断层岩磨圆度表征可以定性描述和定量表征。 定性描述分 为棱角状、 次棱角状、 次圆状和圆状， 表示断层演化程度依次升高。 用磨圆系数 （R） 来定量表 征断层岩磨圆度， 磨圆系数 （R） 定义为最小和最大砾径的比值， R=Dmin/Dmax。 R分布范围为0 1， R越大， 表示磨圆度越好。 0020 d. 破碎带定量表征： 破碎带定量表征包括： （1） 裂缝相关数据的测量： 根据步骤a布置的测线分别对断层两盘的裂缝相关信息进行 测量。 记录每一条与测线相交的。

34、裂缝信息， 包括距测线起点距离 （d） 、 裂缝充填程度 （包括全 充填、 半充填、 未充填， 其中半充填和未充填者为有效裂缝） 、 充填矿物和有效裂缝开度 （A） （未被矿物充填部分的开度） ， 每一条裂缝从1开始依次编号 （1， 2， ， i， ， N） 。 其中有 效裂缝开度是利用塞尺或直尺进行测量。 0021 （2） 绘制距离-累积裂缝频数分布图： 利用步骤d （1） 中测量的裂缝相关数据绘制距 离-累积裂缝频数分布图， 其中， 横坐标为裂缝距测线起点距离 （di） ， 纵坐标为相应裂缝编 号 （即累积数量i） （图2） 。 0022 （3） 破碎带宽度的厘定： 利用步骤d （2） 中。

35、绘制的距离-累积裂缝频数分布曲线确定 破碎带范围。 具体方法为： 距离-累积裂缝频数分布曲线表现为多段式分布特征， 其中距断 层核近处， 表现为高斜率， 远离断层核处， 表现为低斜率， 高斜率表示为破碎带范围， 分别对 最远离断层核的两段进行线性拟合， 两条拟合曲线的交点的横坐标值即为破碎带边界。 该 方法的好处在于可以更加精确的确定破碎带的范围。 0023 （4） 破碎带宽度的校正： 由于测线与断层走向可能不是正交的， 步骤d （3） 中确定的 破碎带宽度是视宽度 （Ddz ） ， 需要校正为真宽度 （Ddz） 。 利用步骤b测量的测线方位和断层走 向之间的夹角 （ ） ， 对步骤d （3）。

36、 厘定的破碎带宽度进行校正， Ddz= Ddz *sin 。 0024 （5） 有效裂缝破碎带宽度的确定： 裂缝形成以后， 可能会被矿物充填， 起不到储集 空间和渗流通道的作用， 而成为无效裂缝， 只有有效裂缝才能改造储层。 有效裂缝定义为半 说明书 5/8 页 8 CN 112068200 A 8 充填裂缝和未充填裂缝。 利用步骤的d （1） 测量的裂缝数据， 剔除全充填裂缝， 并对剩余有效 裂缝进行重新编号， 但距测线起点距离值不变， 利用步骤d （2） d （4） 的方法， 确定有效裂缝 破碎带宽度并进行校正。 0025 （6） 断裂带对储层改造作用表征： 利用距离-裂缝有效开度累积值来。

37、表示断层伴生 裂缝系统对储层的改造作用。 利用步骤d （5） 整理后的数据， 绘制距离-裂缝有效开度累积 值， 其中数据点的横坐标为di（即第i条裂缝距测线起点的距离） ， 纵坐标为Ai（即前i条有 效裂缝开度之和） 。 距离-裂缝有效开度累积值曲线的斜率相当于断层伴生裂缝提供的孔隙 度值 （图） 。 0026 e. 断层核宽度、 破碎带宽度和断距标度关系的建立： 利用步骤b测量的断距、 步骤 c （2） 测量的断层核宽度和步骤d （4） 确定的破碎带宽度， 建立三者的相互关系 （图3图5） 。 注 意， 利用上述步骤， 只能确定三者关系图中的一个数据点， 要想拟合出更好的曲线， 需要对 更多。

38、的露头点进行测量和表征。 需要指出的是， 为了使建立的标度关系图具有更好的适用 性和预测精度， 在数据拟合时， 数据点应具有相同的地质背景 （如岩性特征、 构造特征、 沉积 特征等） 和断层类型 （如正断层、 逆断层和走滑断层） 。 0027 f. 地下断裂带内部结构定量预测： 利用三维地震资料， 对地下断层进行精细解 释， 确定断层断距分布， 利用步骤e建立的断层核宽度、 破碎带宽度和断距标度关系对地下 断裂带的断层核宽度、 破碎带宽度及其分布特征进行定量预测 （图6） 。 0028 本发明通过裂缝相关数据的测量、 绘制距离-累积裂缝频数分布图， 并根据距离- 累积裂缝频数分布曲线表现为多段。

39、式分布特征， 分别对最远离断层核的两段进行线性拟 合， 两条拟合曲线的交点的横坐标值即为破碎带边界， 并通过测线与断层走向角度关系对 其进行校正， 该方法的好处在于可以更加精确的确定破碎带的范围。 为了更准确的表征断 层对储层的改造作用， 也提出了有效裂缝破碎带宽度的确定及断裂带对储层改造作用表征 方法。 0029 通过露头区断层核宽度、 破碎带宽度和断距标度关系的建立和地下断层进行精细 解释， 从而进行地下断裂带的断层核宽度、 破碎带宽度及其分布特征进行定量预测。 需要注 意的是， 每个露头点只能确定断层核宽度、 破碎带宽度和断距标度关系图中的一个数据点， 要想拟合出更好的曲线， 需要对更多。

40、的露头点进行测量和表征。 需要说明的是， 为了使建立 的标度关系图具有更好的适用性和预测精度， 在数据拟合时， 数据点应具有相同的地质背 景 （如岩性特征、 构造特征、 沉积特征等） 和断层类型 （如正断层、 逆断层和走滑断层） 。 0030 保密实验： 案例为 “松辽盆地北部青山口组断裂带内部结构表征及预测” 。 案例涉及的露头位于黑 龙江省哈尔滨市宾县鸟河乡松花江边， 出露一套中-厚层的青山口组碎屑岩地层 （包括粉砂 岩、 泥岩等） ， 该地层出露极好， 并且发育有多条断层， 断裂带内部结构清晰， 为研究断裂带 内部结构表征提供了一个很好的机会。 案例涉及的地下断裂带结构预测区块为大庆油田。

41、的 古龙凹陷， 目的层位同为青山口组， 与露头区具有相同的岩性和构造特征， 可以通过露头区 建立的模型进行地下断裂带结构预测。 0031 实施过程： 1. 露头区的选择及测线布置 选择的露头位于黑龙江省哈尔滨市宾县鸟河乡松花江边， 受松花江的冲刷和切割作 说明书 6/8 页 9 CN 112068200 A 9 用， 该露头出露极好， 而且没有植被覆盖， 主要出露一套中-厚层的青山口组碎屑岩地层 （包 括粉砂岩、 泥岩等） ， 并且发育有多条断层， 断裂带内部结构清晰。 选用一维测线法， 在断层 两侧分别布置测线， 分别选取断层核边界为测线起点 （图2a） 。 0032 2. 断裂带基本信息的。

42、测量 所描述断层的GPS点位： 127 27 50.23 E， 45 55 3.31 ， 海拔60m， 所描述的断层为正断 层， 断层产状235 /42 ， 断距9.5m， 地层产状54 /6 ， 测线方位角为230 。 0033 3. 断层核表征 （1） 断层核定性描述 断层核颜色为灰-灰黑色， 岩性与母岩一致， 主要有粉砂岩和泥岩， 胶结程度较差， 部分 位置被方解石胶结， 发现三种类型断层岩： 构造透镜体、 断层角砾岩和断层泥。 断层岩结构 为颗粒支撑型 （2） 断层核定量表征 通过实地测量， 断层核宽度为1.2m。 共计测量了85个断层岩砾石的最大砾径和最小砾 径， 计算了它们的平均砾。

43、径， 并绘制了断层岩砾石尺寸-累积频数分布图 （图1） 。 从图1可以 看出， 该断层岩砾石的最大砾径主要分布在2-10mm， 最小砾径主要分布在0.5-6mm， 平均砾 径主要分布在1-8mm。 三条曲线的斜率较陡， 说明砾石砾径分布范围较为集中， 分选属于中 等-好。 断层岩磨圆度系数R主要分布在0.6-0.8， 说明磨圆度为次棱角状-次圆状。 0034 4. 破碎带定量表征 （1） 根据布置的测线分别对断层两盘的裂缝相关信息进行测量。 记录每一条与测线相 交的裂缝信息， 包括距测线起点距离、 裂缝充填程度、 充填矿物和有效裂缝开度， 每一条裂 缝从1开始依次编号 （1， 2， ， i， 。

44、， N） ， 共计测量了115条裂缝相关信息。 0035 （2） 利用测量的裂缝相关数据绘制了距离-累积裂缝频数分布图 （图2c） ， 其中， 横 坐标为裂缝距测线起点距离 （di） ， 纵坐标为相应裂缝编号 （即累积数量i） 。 同时为了与先前 方法进行对比， 绘制了裂缝分布直方图 （图2b） ， 结果显示， 采用裂缝分布直方图只能大概约 束破碎带范围， 而采用我们提出的方法， 可以准确厘定出破碎带范围。 0036 （3） 从绘制的距离-累积裂缝频数分布曲线可以看出 （图2c） ， 距离-累积裂缝频数 分布曲线表现为三段式分布特征， 分别选取最远离断层核的两段进行线性拟合， 两条拟合 曲线的。

45、交点的横坐标值即为破碎带边界， 由此确定的两盘破碎带宽度分别为6.7m和8.6m， 其中上盘的破碎带宽度大于下盘。 而采用裂缝分布直方图法， 则只能大概的确定破碎带范 围分别问8m和9m， 证实所提出方法可以更加精确的确定破碎带的范围。 0037 （4） 破碎带宽度的校正， 测量的断层产状为235 /42 ， 计算出其走向方位角为 325 ， 测量的测线方位角为230 ， 计算出断层走向和测线夹角为85 ， 因此利用公式Ddz= Ddz *sin ， 计算出校正后破碎带宽度分别为6.67m和8.57m。 0038 （5） 利用上述方法， 分别确定了两盘有效裂缝破碎带宽度， 分别为6.16m和8。

46、.05m， 略小于整体破碎带宽度。 0039 （6） 断裂带对储层改造作用表征， 利用测量的数据， 绘制了距离-裂缝有效开度累 积值图 （图2d） ， 破碎带内有效裂缝开度主要分布在2-5mm， 母岩区有效裂缝开度主要分布在 1-3mm， 通过计算距离-裂缝有效开度累积值曲线的斜率， 破碎带内裂缝提供的储层孔隙度 平均为1.2%， 明显改善了储层物性。 说明书 7/8 页 10 CN 112068200 A 10 0040 5.断层核宽度、 破碎带宽度和断距标度关系的建立 共计对研究区6条断层的12个出露点的断距和断层核宽度进行测量， 并对其破碎带宽 度进行厘定， 建立了断层核宽度、 破碎带宽。

47、度和断距之间的定量关系 （图3图5） ， 结果表明， 三者之间都具有很好的线性关系。 0041 6. 地下断裂带内部结构定量预测 利用三维地震资料， 对研究区地下断层进行精细解释， 共识别出北西向正断层36条， 并 对其断层断距分布进行解释， 利用建立的断层核宽度、 破碎带宽度和断距标度关系对地下 断裂带的断层核宽度、 破碎带宽度及其分布特征进行了定量预测 （图6） 。 预测结果与油田实 测结果相关性良好。 说明书 8/8 页 11 CN 112068200 A 11 图1 说明书附图 1/6 页 12 CN 112068200 A 12 图2 说明书附图 2/6 页 13 CN 112068200 A 13 图3 说明书附图 3/6 页 14 CN 112068200 A 14 图4 说明书附图 4/6 页 15 CN 112068200 A 15 图5 说明书附图 5/6 页 16 CN 112068200 A 16 图6 说明书附图 6/6 页 17 CN 112068200 A 17 。