Разломы · MunaiHub

Кратко о главном

Блок над наклонным сместителем — висячее крыло, под ним — лежачее. Сброс: висячее крыло опущено (растяжение); взброс: поднято (сжатие); надвиг — пологий взброс; сдвиг — смещение вдоль простирания.
По модели Андерсона новые сбросы падают под углом около 60°, надвиги — около 30°, сдвиги вертикальны. Реальные разломы часто наследуют ослабленные зоны и от этих углов отклоняются.
Смещение по падению раскладывается на вертикальную амплитуду $t = D_d\sin\delta$ и горизонтальную $w = D_d\cos\delta$ . Смещение наибольшее в середине разлома и убывает до нуля к его окончаниям.
В вертикальной скважине сброс «вырезает» часть разреза, взброс её повторяет. Толщина выпавшего интервала — вертикальное смещение пласта $s = t \pm w\,\mathrm{tg}\,\delta_b$ ; при наклонных слоях оно не равно амплитуде, а при слоях, падающих в ту же сторону круче разлома, правило меняется на обратное.
Разлом экранирует, если против коллектора оказалась непроницаемая порода (сопоставление) или если сама зона разлома плохо пропускает флюид (глинистая примазка, катаклаз, цемент). Мера второго — коэффициент SGR; ниже 15–20 % разломы обычно пропускают углеводороды.
Разлом, удерживающий перепад давления миллионы лет, — барьер и для разработки. Но и разлом без перепада давления может тормозить переток при отборе: для разработки важна его проводимость, а не только герметичность.

Ключевые соотношения

t = D\sin r\,\sin\delta,\qquad w = D\sin r\,\cos\delta

вертикальная и горизонтальная амплитуды по смещению $D$ , направленному под углом $r$ к простиранию сместителя с падением $\delta$

s = t \pm w\,\mathrm{tg}\,\delta_b,\qquad s_n = s\cos\delta_b

вертикальное смещение пласта (выпавший интервал в вертикальной скважине) и стратиграфическая амплитуда; «+», если слои падают навстречу сместителю

SGR = \dfrac{\sum_i V_{sh,i}\,\Delta z_i}{t}\cdot 100\,\%

доля глинистого материала, прошедшего мимо точки сместителя

\Delta p_f = 10^{\,SGR/27 - C}\ \text{бар},\qquad H = \dfrac{\Delta p_f}{(\rho_w - \rho_h)\,g}

эмпирическая огибающая экранирования и высота столба, которую разлом удержит над точкой

Где чаще всего ошибаются

Считать любой выпавший интервал разломом: его дают и несогласие, и выклинивание пластов.
Принимать толщину выпавшего интервала за вертикальную амплитуду при наклонных слоях.
Считать, что большая амплитуда — всегда надёжный экран, а малая — всегда окно для перетока.
Переносить пороги SGR из района в район без калибровки и без учёта способа расчёта глинистости.
Подписывать разлом одной амплитудой: у окончаний она стремится к нулю, и там пласты сопоставлены сами с собой.

После урока вы сможете

различать сбросы, взбросы и надвиги, сдвиги и косые смещения и связывать тип разлома с режимом напряжений;
раскладывать смещение по разлому на составляющие — по падению и по простиранию, вертикальную и горизонтальную амплитуду — и находить вертикальное и стратиграфическое смещение наклонного пласта;
распознавать разлом в скважине по выпадению или повторению части разреза, отличать его от несогласия и оценивать амплитуду по выпавшему интервалу;
оценивать экранирование разломом по сопоставлению пластов и коэффициенту SGR и переводить его в высоту залежи, которую разлом удержит;
оценивать число разломов ниже разрешения сейсморазведки и объяснять роль разломов в ловушках, миграции и разобщении залежи.

Разлом и его элементы

Разлом узнают по смещению: граница пластов, прослеженная по одну сторону, по другую оказывается выше или ниже либо сдвинута в сторону. На керне видны разломы с миллиметровым смещением, на сейсмических разрезах — обычно с амплитудой от 10–20 м и больше, в скважинах — по выпавшим или повторённым интервалам разреза. Какие разломы попадут на карту и в модель, решает разрешающая способность данных: мелкие разломы есть почти всегда, просто их не видно (раздел о разломах на картах).

Сместитель (fault plane, fault surface): поверхность, по которой произошло смещение. Её положение задают элементами залегания, как у пласта (элементы залегания). Крупные сместители редко плоские: они изгибаются, ветвятся и состоят из кулисообразных сегментов.
Висячее и лежачее крыло (hanging wall, footwall): блок над наклонным сместителем «висит» над ним, блок под сместителем на нём «лежит». Названия не зависят от направления смещения; у вертикального разлома их не различают и говорят о западном, восточном крыле и т. п. Крыло, сместившееся вверх относительно другого, называют поднятым, вниз — опущенным.
Зона разлома (fault zone): у природных разломов смещение распределено по зоне конечной ширины. В её ядре (fault core) — тектониты, то есть породы, раздробленные и перетёртые при смещении: тектоническая брекчия, катаклазит, глинка трения (fault gouge). Ядро окружает зона повреждения (damage zone) с трещинами и мелкими разломами. Ядро бывает шириной от миллиметров до метров, зона повреждения — от десятков сантиметров до сотни метров и больше.
Зеркала и борозды скольжения (slickensides, slickenlines): отполированные поверхности с бороздами; по ним на керне и в обнажениях восстанавливают направление последнего смещения.

Типы разломов по направлению смещения

Название разлома определяет направление смещения относительно сместителя. Если крылья сместились по падению сместителя, это разлом со смещением по падению (dip-slip); если вдоль простирания — сдвиг (strike-slip fault); если и так и так — разлом с косым смещением (oblique slip): сбросо-сдвиг или взбросо-сдвиг.

Главные типы разломов

Тип: Сброс (normal fault)
Смещение: висячее крыло опущено по падению
Что происходит с толщей: удлиняется по горизонтали; в вертикальной скважине часть разреза выпадает
Обстановка: растяжение: рифты, пассивные окраины, своды над соляными куполами

Тип: Взброс (reverse fault)
Смещение: висячее крыло поднято по падению
Что происходит с толщей: укорачивается; часть разреза повторяется
Обстановка: сжатие: складчатые пояса, инверсия бассейнов

Тип: Надвиг (thrust)
Смещение: взброс с пологим сместителем: положе 45°, часто около 30°
Что происходит с толщей: пластины пород надвинуты одна на другую, иногда на километры
Обстановка: складчато-надвиговые пояса и передовые прогибы

Тип: Сдвиг (strike-slip fault)
Смещение: вдоль простирания: правый или левый
Что происходит с толщей: вертикальное положение пластов почти не меняется
Обстановка: границы плит, внутриплитные зоны сдвига

Тип	Смещение	Что происходит с толщей	Обстановка
Сброс (normal fault)	висячее крыло опущено по падению	удлиняется по горизонтали; в вертикальной скважине часть разреза выпадает	растяжение: рифты, пассивные окраины, своды над соляными куполами
Взброс (reverse fault)	висячее крыло поднято по падению	укорачивается; часть разреза повторяется	сжатие: складчатые пояса, инверсия бассейнов
Надвиг (thrust)	взброс с пологим сместителем: положе 45°, часто около 30°	пластины пород надвинуты одна на другую, иногда на километры	складчато-надвиговые пояса и передовые прогибы
Сдвиг (strike-slip fault)	вдоль простирания: правый или левый	вертикальное положение пластов почти не меняется	границы плит, внутриплитные зоны сдвига

Правый сдвиг (dextral): стоя на одном крыле лицом к разлому, видим, что другое крыло сместилось вправо; левый (sinistral) — влево. Крупные пологие надвиги с перемещением на километры называют шарьяжами, а перемещённые по ним пластины — тектоническими покровами.

СхемаСброс, взброс и правый сдвиг на блок-диаграммах (схема): полустрелки показывают смещение крыльев друг относительно друга, одинаково окрашенные слои по обе стороны разлома были когда-то одним пластом.

Тип разлома связан с режимом напряжений. Новый разлом возникает по плоскости, ближайшей к скольжению; она проходит через направление промежуточного главного напряжения $\sigma_2$ , а её нормаль составляет с $\sigma_1$ угол $\theta = 45° + \varphi/2$ , где $\mathrm{tg}\,\varphi = \mu$ — коэффициент трения (напряжения на площадке и трение; для ещё не разрушенной породы это коэффициент внутреннего трения, обычно того же порядка). Сама плоскость, значит, проходит под углом $90° - \theta$ к $\sigma_1$ . Какое из главных напряжений вертикально, определяет тип разлома — это модель Андерсона (Anderson's theory of faulting).

Идеальные углы разломов по модели Андерсона

Режим: растяжение
Вертикально: $\sigma_1$
Разлом и его угол: сброс, угол падения
$\mu = 0{,}6$: 60°
$\mu = 0{,}85$: 65°

Режим: сжатие
Вертикально: $\sigma_3$
Разлом и его угол: надвиг, угол падения
$\mu = 0{,}6$: 30°
$\mu = 0{,}85$: 25°

Режим: сдвиговый
Вертикально: $\sigma_2$
Разлом и его угол: вертикальный сдвиг, угол с $\sigma_1$
$\mu = 0{,}6$: 30°
$\mu = 0{,}85$: 25°

Режим	Вертикально	Разлом и его угол	$\mu = 0{,}6$	$\mu = 0{,}85$
растяжение	$\sigma_1$	сброс, угол падения	60°	65°
сжатие	$\sigma_3$	надвиг, угол падения	30°	25°
сдвиговый	$\sigma_2$	вертикальный сдвиг, угол с $\sigma_1$	30°	25°

Углы рассчитаны по формуле $\theta = 45° + \tfrac12\,\mathrm{arctg}\,\mu$ для коэффициентов трения 0,6 и 0,85 — границ обычного диапазона для горных пород. О режимах напряжений в пластах — в уроке о градиенте гидроразрыва.

Это ориентир, а не закон. Разломы часто возникают по уже существующим ослабленным зонам и наследуют их ориентировку; листрические сбросы с глубиной выполаживаются; при смене режима напряжений старые разломы оживают с другим направлением смещения — сброс, сжатый позже, становится крутым взбросом (инверсия, inversion). Поэтому тип разлома определяют по смещению пластов, а углы Андерсона используют, чтобы проверить, правдоподобна ли интерпретация.

Разломы встречаются группами. При растяжении сбросы, падающие навстречу друг другу, ограничивают опущенные блоки — грабены (grabens), между которыми остаются поднятые горсты (horsts); сбросы одного направления наклоняют блоки и создают полуграбены (half-grabens). Мелкие разломы того же падения, что и главный, называют синтетическими, противоположного — антитетическими. Листрический сброс (listric fault) выполаживается с глубиной, и его висячее крыло, сползая, изгибается в приразломную антиклиналь (Складки, соляные диапиры и их связь с разломами). При сжатии надвиги идут то вдоль слабых пластов (flats), то срезают пачку пород (ramps), образуют веера чешуй и дуплексы над общей поверхностью срыва. Сдвиги на изгибах растягивают или сжимают породы, и рядом с ними возникают бассейны присдвигового растяжения и «цветковые» структуры (бассейны на сдвигах). Какие сочетания разломов характерны для каждой обстановки, разобрано в теме Структурные стили и тектоническая история.

Смещение и амплитуды

Смещение по разлому — вектор: на сколько и куда точка одного крыла сместилась относительно точки другого крыла, с которой она раньше совпадала. Его длину $D$ называют смещением по сместителю (net slip). Направление задают углом $r$ между линией простирания сместителя и бороздами скольжения, измеренным в плоскости сместителя (rake): при $r = 90°$ смещение чисто по падению, при $r = 0$ — чистый сдвиг.

Смещение по падению раскладывают ещё на две части. Вертикальную называют вертикальной амплитудой (throw) — её обычно и имеют в виду, говоря «амплитуда разлома 40 м». Горизонтальную, перпендикулярную простиранию, — горизонтальной амплитудой (heave). На структурной карте сброса она равна ширине полосы, где пласт отсутствует, а у взброса — ширине полосы, где пласт перекрыт сам собой.

Составляющие смещения по разлому

D_d = D\sin r,\quad D_s = D\cos r,\quad t = D_d\sin\delta,\quad w = D_d\cos\delta

где:

$D$ смещение по сместителю (net slip), м
$r$ угол в плоскости сместителя между линией простирания и направлением смещения (rake), °
$D_d,\ D_s$ составляющие смещения по падению и по простиранию сместителя, м
$\delta$ угол падения сместителя, °
$t$ вертикальная амплитуда (throw), м
$w$ горизонтальная амплитуда (heave), перпендикулярно простиранию, м

Единицы: любые одинаковые единицы длины; углы в градусах

Справедливо, если

сместитель плоский в пределах участка; величины относятся к данной точке разлома — вдоль него смещение меняется;
$t$ и $w$ — части смещения по падению; составляющая $D_s$ горизонтальна и направлена вдоль разлома.

Смещение по падению — гипотенуза прямоугольного треугольника с катетами $t$ и $w$ : $D_d^2 = t^2 + w^2$ . У крутого сброса почти всё смещение уходит в вертикальную амплитуду, у пологого надвига — в горизонтальную: при падении 30° горизонтальная амплитуда в 1,7 раза больше вертикальной.

Расчётный примерСоставляющие смещения по бороздам скольжения

Исходные данные (условные)

Сместитель (по имиджу и сейсмике): аз. пад. 120° ∠ 58°, простирание 30° и 210°
Борозды скольжения на керне: угол с простиранием $r = 65°$ ; висячее крыло опущено
Смещение по сместителю $D$: 150 м — по смещению оси песчаного русла, прослеженного по обе стороны разлома

Решение

Составляющие в плоскости сместителя: по падению $D_d = 150\sin 65° = 135{,}95$ м, по простиранию $D_s = 150\cos 65° = 63{,}4$ м.
Вертикальная амплитуда $t = 135{,}95\cdot\sin 58° = 115{,}3$ м, горизонтальная $w = 135{,}95\cdot\cos 58° = 72{,}0$ м.

Ответ: Разлом — сброс со сдвиговой составляющей (смещение по падению больше, чем по простиранию): вертикальная амплитуда около 115 м, горизонтальная — около 72 м, и ещё около 63 м смещения вдоль простирания.

Что это значит. На структурной карте кровля пласта разорвана по этому разлому полосой шириной около 72 м, а точки, которые раньше совпадали, разнесены вдоль разлома (по линии 30–210°) примерно на 63 м: при сопоставлении пластов поперёк разлома «пару» ищут не напротив, а со сдвигом вдоль простирания. Если бы направление смещения не измерили и сочли разлом чистым сбросом, смещение по той же вертикальной амплитуде вышло бы 136 м — на 9 % меньше истинного. Данные примера условные.

Смещение не постоянно вдоль разлома. Оно наибольшее около середины и убывает до нуля к окончаниям разлома (fault tips); так же меняется и амплитуда на картах. Наибольшее смещение растёт вместе с длиной разлома: по обобщениям измерений оно обычно составляет от 0,1 до 10 % его длины, то есть разлом длиной 5 км смещает пласты на величину от единиц до сотен метров. Крупные разломы растут, сливаясь из сегментов. Между перекрывающимися сегментами остаются передаточные зоны (relay ramps) — наклонённые «мостики» пласта, связывающие крылья; через них флюид может перетекать, даже если оба сегмента непроницаемы.

Если разлом смещался во время осадконакопления, опущенное крыло получало больше осадков, и одни и те же пласты в висячем крыле толще, чем в лежачем. Такие конседиментационные сбросы (growth faults) характерны для дельт. По разнице толщин в крыльях узнают, когда разлом был активен, а значит, мог ли он экранировать залежь или служить путём миграции во время её заполнения (время формирования ловушек).

Разлом в скважине: выпавший и повторённый разрез

Вертикальная скважина, пересекающая сброс, переходит из висячего крыла в лежачее. В точке пересечения в висячем крыле находятся более молодые пласты, чем в лежачем на той же глубине, поэтому часть разреза скважина не вскрывает — это выпадение разреза (missing section). Взброс, наоборот, кладёт более древние пласты висячего крыла на более молодые лежачего, и часть разреза скважина проходит дважды — повторение разреза (repeated section). Так разломы и находят при корреляции: сравнивают разрез скважины с опорным и ищут выпавшие или повторённые реперы.

СхемаСброс в разрезе вкрест простирания, в масштабе примера ниже (сместитель падает под 55°, пласты — под 8° навстречу ему): смещение по сместителю

D

, вертикальная амплитуда

t

, горизонтальная

w

и вертикальное смещение пласта

s

— интервал, который выпадает в вертикальной скважине.

Вертикальное и стратиграфическое смещение наклонного пласта

s = t \pm w\,\mathrm{tg}\,\delta_b,\qquad s_n = s\cos\delta_b = D_d\sin(\delta \pm \delta_b)

где:

$s$ вертикальное смещение пласта (vertical separation) — расстояние по вертикали между частями одного пласта в двух крыльях; в вертикальной скважине — толщина выпавшего (у сброса) или повторённого (у взброса) интервала, м
$s_n$ стратиграфическая амплитуда (stratigraphic separation) — та же толщина по нормали к слоям, м
$t,\ w$ вертикальная и горизонтальная амплитуды, м
$D_d$ смещение по падению сместителя, м
$\delta$ угол падения сместителя, °
$\delta_b$ угол падения пластов в разрезе вкрест простирания разлома, °

Единицы: одинаковые единицы длины; углы в градусах

Справедливо, если

знак «+» — пласты падают навстречу сместителю, «−» — в ту же сторону;
смещение по падению; пласты плоские и простираются параллельно разлому (иначе берут кажущийся угол падения пластов в разрезе вкрест разлома, а сдвиговая составляющая смещения тоже меняет $s$ );
скважина вертикальная; в наклонной длину интервала по стволу пересчитывают в толщину по нормали к слоям через угол между стволом и нормалью (наклонные скважины): разность вертикальных глубин равна $s$ только при горизонтальных слоях или стволе по простиранию; стратиграфическая амплитуда в точке пересечения от траектории не зависит.

Вертикальная амплитуда $t$ равна $s$ только при горизонтальных слоях. Если слои падают туда же, куда сместитель, выпадает меньше, чем $t$ ; если навстречу — больше. А если слои падают в ту же сторону круче сместителя ( $\delta_b > \delta$ ), $s$ меняет знак: сброс в вертикальной скважине повторяет разрез, а взброс его выпускает. Правило «сброс — выпадение, взброс — повторение» верно, пока слои положе разлома или падают навстречу ему. Вывод — в разделе для углублённого изучения.

Расчётный примерАмплитуда сброса по выпавшему интервалу

Исходные данные (условные)

Корреляция с опорной вертикальной скважиной: на глубине 2030 м выпадает интервал, толщина которого в опорной скважине — 41 м (падение пластов там то же)
Угол падения сместителя (по сейсмике): 55°
Пласты (по имиджу): падают под 8°, простирание параллельно разлому
Два варианта: 1 — пласты падают навстречу сместителю; 2 — в ту же сторону

Решение

Из $s = t \pm w\,\mathrm{tg}\,\delta_b$ и $w = t/\mathrm{tg}\,\delta$ следует $t = s/(1 \pm \mathrm{tg}\,\delta_b/\mathrm{tg}\,\delta)$ ; здесь $\mathrm{tg}\,8°/\mathrm{tg}\,55° = 0{,}09841$ .
Вариант 1: $t = 41/1{,}09841 = 37{,}33$ м, $w = 37{,}33/\mathrm{tg}\,55° = 26{,}14$ м, смещение по сместителю $D_d = 37{,}33/\sin 55° = 45{,}57$ м.
Вариант 2: $t = 41/0{,}90159 = 45{,}48$ м, $w = 31{,}84$ м, $D_d = 55{,}51$ м.
Стратиграфическая амплитуда в обоих вариантах одна: $s_n = 41\cos 8° = 40{,}60$ м.

Ответ: Выпавшие 41 м соответствуют вертикальной амплитуде около 37 м, если пласты падают навстречу сместителю, и около 45 м, если в ту же сторону.

Что это значит. Разница в 22 % возникла из-за пологого падения пластов, всего 8°, и она важна: по вертикальной амплитуде оценивают, что окажется против коллектора по другую сторону разлома и каким будет коэффициент SGR (раздел об экранировании). На структурной карте этот разлом разорвёт кровлю пласта полосой шириной 26 или 32 м. Если бы пласты падали в ту же сторону круче сместителя, тот же сброс повторил бы часть разреза. Данные примера условные.

Кроме корреляции разлом в скважине выдают и другие признаки:

наклонометрия и скважинные имиджи (dipmeter, borehole images): у разлома меняются углы падения слоёв — пласты подворачиваются вдоль сместителя (приразломный изгиб, drag), — видны зоны дробления, трещины и сам сместитель (имиджи);
керн: тектоническая брекчия, глинка трения, зеркала скольжения, полосы раздавленных зёрен;
бурение: смена скорости проходки и крутящего момента в зоне дробления, поглощения бурового раствора в проводящем разломе, резкая смена пластового давления, если разлом разделяет блоки с разным давлением.

Что ещё даёт выпавший или повторённый интервал

Причина: Несогласие — перерыв с размывом (несогласия)
Чем отличается от разлома: выпавший интервал меняется от скважины к скважине и растёт к своду поднятия, где размыв глубже; у разлома он близок к постоянному на его участке

Причина: Утонение и выклинивание пластов
Чем отличается от разлома: толщина уменьшается постепенно, реперы сохраняются, меняется литология

Причина: Опрокинутое крыло складки
Чем отличается от разлома: интервал повторяется в обратном порядке: внизу оказываются более молодые слои

Причина: Траектория скважины
Чем отличается от разлома: наклонный или горизонтальный ствол может пройти пласт дважды без всякого разлома; проверяют по инклинометрии и падению слоёв

Причина	Чем отличается от разлома
Несогласие — перерыв с размывом (несогласия)	выпавший интервал меняется от скважины к скважине и растёт к своду поднятия, где размыв глубже; у разлома он близок к постоянному на его участке
Утонение и выклинивание пластов	толщина уменьшается постепенно, реперы сохраняются, меняется литология
Опрокинутое крыло складки	интервал повторяется в обратном порядке: внизу оказываются более молодые слои
Траектория скважины	наклонный или горизонтальный ствол может пройти пласт дважды без всякого разлома; проверяют по инклинометрии и падению слоёв

Признаки дополняют друг друга. Надёжный вывод о разломе опирается на несколько скважин и сейсмику.

В наклонной и горизонтальной скважине выпадение и повторение зависят ещё и от того, с какой стороны ствол подходит к разлому. Горизонтальный ствол, пересёкший сброс из лежачего крыла в висячее, перескакивает в более молодые пласты, из висячего в лежачее — в более древние; это важно при проводке ствола в пласте (Горизонтальные скважины). Стратиграфическая амплитуда в точке пересечения при этом та же, что и для вертикальной скважины, а длину интервала по стволу пересчитывают в толщину по нормали к слоям через угол между стволом и нормалью — по инклинометрии (Расчёт траектории скважины по инклинометрии) и элементам залегания (наклонные скважины).

Разломы на картах, на сейсмике и ниже её разрешения

На сейсмическом разрезе разлом выдаёт себя смещением и обрывом отражений, изгибом слоёв у сместителя, дифракциями; сам сместитель отражений обычно не даёт, и его проводят по их окончаниям (Интерпретация сейсмических разрезов). На структурной карте сброс изображают полосой между линиями, по которым горизонт пересекается со сместителем в лежачем и висячем крыльях: внутри полосы горизонта нет, её ширина — горизонтальная амплитуда. У взброса эти линии меняются местами, горизонт в полосе перекрыт сам собой, и там две системы изогипс. Изогипсы обрываются на разломе и смещаются; амплитуда вдоль разлома меняется плавно, без смены знака, и у окончаний сходит на нет. Как строят такие карты и разрезы по ним, разобрано в теме Разрезы по картам, совмещение карт и разломы на картах.

Сейсморазведка показывает лишь разломы с амплитудой больше её разрешения. Мелких разломов гораздо больше: во многих бассейнах распределение разломов по амплитуде близко к степенному — число разломов с амплитудой не меньше $t$ убывает как $t^{-c}$ . Подобрав такой закон по закартированным разломам, оценивают, сколько их скрыто ниже разрешения. Это экстраполяция, и она рискованна: она предполагает, что тот же закон продолжается вниз, тогда как у предела разрешения сейсмика пропускает часть разломов и данные загибаются вниз.

Степенное распределение разломов по амплитуде

N(t) = N_1\left(\frac{t_1}{t}\right)^{c},\qquad c = \frac{\ln(N_1/N_2)}{\ln(t_2/t_1)}

где:

$N(t)$ число разломов с наибольшей вертикальной амплитудой не меньше $t$ на участке, —
$t$ наибольшая вертикальная амплитуда разлома, м
$N_1,\ N_2$ числа разломов с амплитудой не меньше $t_1$ и $t_2$ ; обе амплитуды — не ниже предела разрешения, —
$c$ показатель степени, —

Единицы: амплитуды в метрах; число разломов на участок или на единицу площади; логарифмы натуральные (отношение логарифмов от основания не зависит)

Справедливо, если

одна совокупность разломов: одна обстановка и один этап деформации;
степенной закон выполняется во всём диапазоне экстраполяции;
точки ниже предела разрешения для подбора не используют: там число разломов занижено.

На двойной логарифмической шкале закон — прямая с наклоном $-c$ . Показатель зависит и от способа подсчёта: по линии (профиль, скважина), по площади или по объёму он разный, поэтому сравнивают только показатели, полученные одинаково.

РасчётНакопленное число разломов по наибольшей амплитуде для примера ниже (двойная логарифмическая шкала): точки — разломы, закартированные по сейсмике; сплошная линия — степенной закон через 18 разломов с амплитудой не меньше 20 м и 7 — не меньше 40 м; штриховая — его продолжение ниже разрешения. Две точки левее предела разрешения лежат ниже линии: мелкие разломы закартированы не все.

Расчётный примерСколько разломов не видно на сейсмике

Исходные данные (условные)

Участок: 60 км², куб 3D-сейсморазведки; предел разрешения около 20 м
Закартировано разломов с наибольшей амплитудой не меньше 20 м: 18
…не меньше 40 м: 7
Толщина коллектора: 25 м

Решение

Показатель: $c = \ln(18/7)/\ln 2 = 1{,}363$ .
Разломов с амплитудой не меньше 5 м: $N(5) = 18\cdot(20/5)^{1{,}363}$ . Поскольку $2^{c} = 18/7$ , $(20/5)^{c} = 4^{c} = (18/7)^2 = 6{,}61$ и $N(5) = 119$ , то есть 2,0 на 1 км².
Не видны на сейсмике разломы с амплитудой от 5 до 20 м: $119 - 18 = 101$ .
Амплитуду больше толщины коллектора, 25 м, по подобранному закону имеют $N(25) = 18\cdot 0{,}8^{1{,}363} = 13{,}3$ разлома; в самом списке закартированных таких 14.

Ответ: Разломов с амплитудой 5–20 м, скрытых ниже разрешения, — около 101, в 5,6 раза больше, чем закартировано.

Что это значит. Лишь около 13–14 закартированных разломов смещают коллектор больше чем на его толщину и могут разобщать залежь сопоставлением пластов. Невидимые разломы с амплитудой 5–20 м коллектор насквозь не разрывают, но их зоны с раздробленными зёрнами и глинистым материалом снижают проницаемость поперёк себя. В модели их задают не поодиночке, а осреднённо — снижением проницаемости или множителями проводимости (множители проводимости). Оценка неопределённа: показатель найден по двум точкам, а изменение $c$ на 0,2 меняет $N(5)$ примерно в 1,3 раза. Её проверяют по разломам в керне и на имиджах. Данные примера условные.

Зона разлома: барьер или канал

Для потока важно, во что превратилась порода в зоне разлома. Это зависит прежде всего от того, через какие породы прошёл разлом, и от глубины, на которой он смещался.

Что происходит с породой в зоне разлома

Вмещающие породы: Чистые пористые песчаники
Порода зоны разлома: полосы катаклаза — раздавленные и перетёртые зёрна, миллиметровые полосы и их сети
Проницаемость поперёк разлома: на порядки ниже, чем у песчаника; полосы часто прерывисты

Вмещающие породы: Глинистые песчаники, чередование песчаников и глин
Порода зоны разлома: смесь зёрен и глинистого материала; при большом количестве глин — сплошная глинистая примазка
Проницаемость поперёк разлома: тем ниже, чем больше глинистого материала; примазка может быть почти непроницаемой

Вмещающие породы: Глины
Порода зоны разлома: глинка трения, размазанная по сместителю
Проницаемость поперёк разлома: очень низкая

Вмещающие породы: Плотные хрупкие породы: карбонаты, сцементированные песчаники
Порода зоны разлома: брекчии и трещины зоны повреждения
Проницаемость поперёк разлома: вдоль разлома часто выше, чем у вмещающей породы: разлом — канал

Вмещающие породы	Порода зоны разлома	Проницаемость поперёк разлома
Чистые пористые песчаники	полосы катаклаза — раздавленные и перетёртые зёрна, миллиметровые полосы и их сети	на порядки ниже, чем у песчаника; полосы часто прерывисты
Глинистые песчаники, чередование песчаников и глин	смесь зёрен и глинистого материала; при большом количестве глин — сплошная глинистая примазка	тем ниже, чем больше глинистого материала; примазка может быть почти непроницаемой
Глины	глинка трения, размазанная по сместителю	очень низкая
Плотные хрупкие породы: карбонаты, сцементированные песчаники	брекчии и трещины зоны повреждения	вдоль разлома часто выше, чем у вмещающей породы: разлом — канал

Качественные тенденции. С глубиной погружения (особенно глубже примерно 3 км) зоны разломов в песчаниках уплотняются и цементируются, и их экранирующая способность растёт; трещины лучше остаются открытыми в хрупких породах и там, где разлом близок к скольжению при современных напряжениях.

Проницаемость породы зоны разлома в песчаниках бывает на порядки ниже, чем у вмещающей породы, вплоть до $10^{-4}$ мД. Но и широкая зона дробления, и тонкая глинистая плёнка важны для перетока не сами по себе: работает отношение проницаемости зоны к её ширине (безразмерная проводимость разлома). Поперёк и вдоль разлом может проводить по-разному: ядро перекрывает поток поперёк, а трещины зоны повреждения пропускают флюид вдоль. Отсюда двойственная роль разломов в нефтяной системе: один и тот же разлом может быть экраном для пласта и путём вертикальной миграции.

Активные разломы и разломы, оживающие при росте порового давления, — главные пути вертикальной миграции: по ним нефть и газ поднимаются из глубоких пластов в мелкие ловушки, а иногда и до поверхности. Если разлом сместился уже после заполнения ловушки, залежь может потерять часть углеводородов, а ловушки выше по разрезу — получить их (время формирования ловушек). Чистые песчаники, разбитые сетью полос катаклаза, при этом остаются хорошими коллекторами, но становятся неоднородными: полосы тормозят поток поперёк себя, а густая их сеть может заметно ухудшить сообщаемость частей пласта.

Экранирует ли разлом: сопоставление пластов и коэффициент SGR

Разлом удерживает углеводороды двумя способами. Сопоставлением (juxtaposition seal): напротив коллектора по другую сторону разлома оказалась непроницаемая порода — глина, соль, плотный известняк. И породой зоны разлома (fault-rock seal): даже там, где коллектор упирается в коллектор, зона разлома с мелкими порами создаёт капиллярный барьер, как покрышка (капиллярный барьер). Поэтому оценка разлома отвечает на два вопроса: что стоит против коллектора и чем заполнена зона разлома.

На первый вопрос отвечает диаграмма Аллана (Allan diagram): на плоскость разлома проецируют линии пересечения пластов со сместителем в обоих крыльях. Где проницаемые пласты двух крыльев перекрываются, там окна сопоставления (juxtaposition windows), через которые возможен переток. Если вертикальная амплитуда больше толщины коллектора, он может целиком упереться в глины; если меньше — коллектор частично сопоставлен сам с собой. Амплитуда убывает к окончаниям разлома, поэтому там окна есть почти всегда.

РасчётДиаграмма Аллана для разреза из примера ниже: вертикальная амплитуда растёт от нуля у окончаний разлома длиной 4 км до 40 м в середине. Песчаники лежачего крыла — светлые горизонтальные полосы, висячего — полосы с контуром, опущенные на величину амплитуды; тёмным выделены окна, где песчаник упирается в песчаник. У окончаний каждый песчаник сопоставлен сам с собой, ближе к середине нижняя часть песчаника Б упирается в песчаник А висячего крыла, а песчаник В — в песчаники А и Б.

Второй вопрос количественно решают по доле глинистого материала, прошедшего мимо данной точки сместителя. При смещении в зону разлома затягивается материал всех слоёв, проскользнувших мимо точки, и чем больше среди них глин, тем глинистее и плотнее порода зоны. Эту долю называют коэффициентом SGR (shale gouge ratio).

Коэффициент SGR — доля глинистого материала в зоне разлома

SGR = \frac{\sum_i V_{sh,i}\,\Delta z_i}{t}\cdot 100\,\%

где:

$SGR$ доля глинистого материала в зоне разлома в данной точке сместителя, %
$V_{sh,i}$ глинистость $i$ -го слоя по ГИС (Определение глинистости), доли единицы
$\Delta z_i$ толщина $i$ -го слоя внутри интервала высотой $t$ , прошедшего мимо точки: в разрезе лежачего крыла — от точки вверх на $t$ , м
$t$ вертикальная амплитуда разлома в этой точке, м

Единицы: толщины и амплитуда в одних единицах; $V_{sh}$ — в долях единицы

Справедливо, если

материал проскользнувшего интервала полностью перемешивается в зоне разлома;
$V_{sh}$ рассчитан тем же способом, что и в данных калибровки: пороги SGR, полученные при другом способе расчёта глинистости, переносить нельзя;
используют амплитуду в данной точке; вдоль разлома SGR меняется вместе с ней.

SGR определяет не величина амплитуды сама по себе, а состав интервала, проскользнувшего мимо точки. По обобщениям месторождений заметное экранирование начинается при SGR около 15–20 %: ниже разломы обычно пропускают углеводороды, выше — способны удерживать столб, тем больший, чем больше SGR. Порог не универсален и его калибруют по месторождениям района.

Чтобы перевести SGR в высоту залежи, используют эмпирическую огибающую (seal-failure envelope): по месторождениям с известными перепадами давления на разломах находят наибольший перепад, который разлом с данным SGR удерживает при данной глубине погружения. Одна из распространённых калибровок записывается так:

Перепад давления, который удерживает разлом, и высота столба над точкой

\Delta p_f = 10^{\,SGR/27 - C}\ \text{бар},\qquad H = \frac{\Delta p_f}{(\rho_w - \rho_h)\,g}

где:

$\Delta p_f$ наибольший перепад давления поперёк разлома, который он удерживает (1 бар = 0,1 МПа), бар
$SGR$ коэффициент SGR в этой точке, %
$C$ постоянная, зависящая от наибольшей глубины погружения: 0,5 — меньше 3 км; 0,25 — от 3 до 3,5 км; 0 — больше 3,5 км, —
$H$ на сколько ниже точки может опуститься зеркало свободной воды залежи, прежде чем разлом в этой точке начнёт пропускать углеводороды, м
$\rho_w,\ \rho_h$ плотности пластовой воды и углеводорода в пласте, кг/м³
$g$ ускорение свободного падения, 9,81, м/с²

Единицы: $\Delta p_f$ — в барах (для расчёта $H$ в СИ умножают на $10^5$ Па/бар); $H$ — м; плотности — кг/м³

Справедливо, если

огибающая — эмпирическая верхняя граница по месторождениям одного региона: реальный разлом может удерживать меньше;
рост удерживаемого перепада с SGR подтверждён данными примерно до SGR 40 %: по замерам плавучести выше этого значения он дальше не растёт, и огибающую туда не экстраполируют;
по другую сторону разлома — водоносный пласт той же гидродинамической системы, и перепад давления равен плавучести столба углеводородов (плавучесть);
породы гидрофильны; калибровки для нефти и для газа различаются (из-за большего межфазного натяжения газу для прорыва через ту же породу разлома нужен больший перепад), и вне региона калибровки огибающую проверяют по местным данным.

Огибающая растёт экспоненциально: рост SGR на 27 процентных пунктов увеличивает удерживаемый перепад в 10 раз. С глубиной погружения порода зоны разлома уплотняется и цементируется, и тот же SGR держит больше. Высота столба, как и под покрышкой, обратно пропорциональна разности плотностей: газовую залежь тот же разлом удержит меньшей высоты. Удерживать залежь должна каждая точка, где коллектор ловушки упирается в проницаемую породу; решает та, что допускает самое высокое положение зеркала свободной воды, — обычно верх самого «слабого» окна, где плавучесть наибольшая, а SGR наименьший.

РасчётРазрез у разлома из примера ниже при вертикальной амплитуде 30 м: колонки лежачего и висячего крыла (висячее опущено на 30 м) и коэффициент SGR вдоль сместителя. Песчаник Б лежачего крыла до 2210 м упирается в глины, глубже — в песчаник А (окно 2210–2220 м, SGR около 30 %); ниже второе окно — песчаник В против песчаника Б (SGR 20–23 %). Пунктир — порог 20 %.

Расчётный примерУдержит ли разлом залежь: две амплитуды

Исходные данные (условные)

Разрез сверху вниз (толщина, глинистость $V_{sh}$ ): покрышка — глины (0,80); песчаник А 14 м (0,12); глина 8 м (0,75); песчаник Б 18 м (0,15); глина 5 м (0,70); песчаник В 25 м (0,10)
Ловушка: песчаник Б в лежачем крыле, свод у разлома: кровля на 2202 м; точка перелива структуры — 2290 м
Вертикальная амплитуда разлома у свода: вариант 1 — 30 м, вариант 2 — 10 м
Плотности в пласте: вода 1080, нефть 780 кг/м³; песчаники висячего крыла водоносны
Наибольшая глубина погружения: 2,2 км, поэтому $C = 0{,}5$

Решение

Вариант 1, $t = 30$ м. Против песчаника Б (2202–2220 м) в висячем крыле стоит разрез на 30 м выше: сначала покрышка, затем песчаник А. Окно «песчаник против песчаника» — от 2210 до 2220 м.
SGR у верха окна: мимо точки прошёл интервал 0–30 м разреза, $(14\cdot 0{,}12 + 8\cdot 0{,}75 + 8\cdot 0{,}15)/30 = 29{,}6$ %.
Огибающая: $\Delta p_f = 10^{29{,}6/27 - 0{,}5} = 3{,}95$ бар. Плавучесть нефти растёт на $300\cdot 9{,}81 = 2943$ Па на метр высоты, поэтому $H = 394{,}7\cdot 10^3/2943 = 134$ м, и зеркало воды могло бы опуститься до $2210 + 134 = 2344$ м — глубже точки перелива. Залежь ограничит перелив: столб 88 м.
Вариант 2, $t = 10$ м. Верхние 2 м песчаника Б упираются в низ песчаника А, но там мимо точки прошла глина: SGR $= (2\cdot 0{,}12 + 8\cdot 0{,}75)/10 = 62{,}4$ %. С 2212 м песчаник Б упирается сам в себя, и мимо этих точек прошёл только песчаник: SGR $= 15$ %.
Для окна «Б против Б»: $\Delta p_f = 10^{15/27 - 0{,}5} = 1{,}14$ бар, $H = 39$ м, зеркало воды — не глубже 2251 м, столб — не больше 49 м. Если же разлом при SGR 15 % не экранирует, как обычно и бывает ниже 15–20 %, нефть уходит через верх этого окна, и столб — лишь 10 м.

Ответ: При амплитуде 30 м разлом удерживает залежь до точки перелива (столб 88 м), при амплитуде 10 м столб — от 10 до 49 м.

Что это значит. Меньшая амплитуда оказалась хуже: при 10 м песчаник Б сопоставлен сам с собой, и мимо окна прошёл только чистый песчаник. При 30 м против Б стоят глинистый интервал и песчаник А, а окно запечатано породой с SGR около 30 %. Если бы в ловушке был газ (220 кг/м³), тот же перепад в варианте 1 удержал бы над окном лишь 47 м, и газовую залежь ограничил бы разлом, а не перелив (для газа калибровка, впрочем, своя). Поэтому экранирование оценивают вдоль всего замыкающего участка разлома, особенно там, где амплитуда мала, а огибающую как верхнюю границу проверяют по контактам и давлениям в соседних блоках и на месторождениях района. Данные примера условные.

Что меняется, если…

…амплитуда растёт — меняется и то, что стоит против коллектора, и состав интервала в SGR; зависимость немонотонная, а при амплитуде больше толщины коллектора окон может не остаться вовсе;
…глинистые прослои в разрезе толще — SGR растёт, и удерживаемый перепад быстро увеличивается;
…разлом был погребён глубже 3 км — та же порода зоны разлома удерживает больше ( $C$ меньше);
…в ловушке газ, а не нефть — тот же перепад удерживает столб в 2–3 раза ниже.

Разломы в ловушках и в разработке

Ловушка у разлома (тектонически экранированная) замкнута падением пластов с трёх сторон, а с четвёртой — разломом, и разлом должен удерживать залежь по всей длине замыкающего участка. Самые уязвимые места — окна у окончаний и на участках малой амплитуды, пересечения разломов и передаточные зоны. Поэтому для таких проспектов отдельно оценивают вероятность экранирования (Геологический риск и вероятность успеха): какая доля замкнутого объёма зависит от разлома и насколько надёжна калибровка SGR в районе.

В разработке тот же разлом решает, сообщаются ли блоки залежи. Признаки разобщения видны ещё до добычи: разные контакты и разные линии давления в соседних блоках (контакты по замерам давления). Разлом, удерживающий перепад давления миллионы лет, — барьер и при разработке. Обратное неверно: если давления по обе стороны одинаковы, разлом всё равно может сильно тормозить переток при отборе — за геологическое время давление выравнивается даже через плохо проводящую зону, а за годы разработки — нет. Насколько разлом тормозит переток, оценивают по исследованиям скважин и истории разработки (Частично проводящие разломы).

В гидродинамической модели разломы задают множителями проводимости между ячейками. Их рассчитывают по проницаемости и ширине зоны разлома, которые по эмпирическим зависимостям связывают с SGR и смещением, и уточняют при адаптации модели к истории разработки (Адаптация модели к истории разработки). Мелкие разломы и полосы катаклаза, которые нельзя нарисовать поодиночке, учитывают осреднённо — снижением проницаемости ячеек.

Порядок оценки разлома

1
Геометрия
Сместитель и вертикальная амплитуда вдоль разлома по сейсмике и скважинам; где амплитуда меньше толщины коллектора.
2
Сопоставление
Диаграмма Аллана: окна «коллектор против коллектора» и их положение относительно замыкания ловушки.
3
Порода зоны разлома
SGR по ГИС и амплитуде, глубина погружения, признаки катаклаза и цементации по керну.
4
Калибровка
Контакты и давления в соседних блоках и на месторождениях района: какой перепад держат разломы с данным SGR.
5
Неопределённость
Диапазон высоты залежи — для поисков, диапазон проводимости разлома — для разработки; оба передают в оценку рисков и в модель.

Термины и обозначения

Разлом: поверхность или зона, вдоль которой блоки пород сместились друг относительно друга (fault).
Сместитель: поверхность смещения разлома (fault plane).
Висячее и лежачее крыло: блоки над наклонным сместителем и под ним (hanging wall, footwall).
Сброс, взброс, надвиг, сдвиг: разломы с опущенным висячим крылом, с поднятым висячим крылом, пологий взброс и разлом со смещением вдоль простирания.
Смещение по сместителю $D$: полное смещение крыльев друг относительно друга (net slip); раскладывается на составляющие по падению $D_d$ и по простиранию $D_s$ .
Вертикальная и горизонтальная амплитуды $t$ , $w$: вертикальная и горизонтальная (поперёк простирания) части смещения по падению (throw, heave).
Вертикальное смещение пласта $s$: расстояние по вертикали между частями пласта в двух крыльях; в вертикальной скважине — толщина выпавшего или повторённого интервала (vertical separation).
Стратиграфическая амплитуда $s_n$: толщина выпавшего интервала по нормали к слоям (stratigraphic separation).
Зона повреждения и ядро разлома: окружающая разлом зона трещин и мелких разломов и его центральная часть с тектонитами (damage zone, fault core).
Диаграмма Аллана: проекция пластов обоих крыльев на плоскость разлома, показывающая окна сопоставления (Allan diagram).
SGR: доля глинистого материала, прошедшего мимо точки сместителя (shale gouge ratio).
Огибающая экранирования: эмпирическая зависимость наибольшего удерживаемого разломом перепада давления от SGR и глубины погружения (seal-failure envelope).
Передаточная зона: наклонённый участок пласта между перекрывающимися сегментами разлома, связывающий его крылья (relay ramp).

Частые ошибки и заблуждения

Неверно

«Выпавший в скважине интервал — это вертикальная амплитуда сброса».

На самом деле

Это вертикальное смещение пласта $s$ ; при наклонных слоях оно отличается от амплитуды на $w\,\mathrm{tg}\,\delta_b$ , а при слоях, падающих в ту же сторону круче разлома, сброс даже повторяет разрез.

Неверно

«Чем больше амплитуда, тем надёжнее разлом экранирует».

На самом деле

Важно, что встало против коллектора и какие слои прошли мимо точки сместителя. Малая амплитуда в чистом песчанике даёт окно с низким SGR; при амплитуде больше толщины коллектора он может целиком упереться в глины.

Неверно

«Давления в блоках одинаковы — значит, разлом на разработку не влияет».

На самом деле

За миллионы лет давление выравнивается и через плохо проводящий разлом. При отборе такой разлом может заметно тормозить переток; это проверяют исследованиями скважин и историей добычи.

Неверно

«Порог SGR 20 % (или 30 %) универсален».

На самом деле

Пороги эмпирические и зависят от района, глубины погружения, флюида и способа расчёта глинистости; их калибруют по местным данным.

Неверно

«Если часть разреза выпала, скважина пересекла сброс».

На самом деле

Выпадение дают и несогласие, и выклинивание пластов, а повторение — опрокинутые слои и траектория ствола. Разлом подтверждают по нескольким скважинам, имиджам и сейсмике.

Подробно: для продвинутых

Откуда формулы вертикального и стратиграфического смещения

Возьмём вертикальный разрез вкрест простирания разлома: ось $x$ направлена в сторону падения сместителя, глубина $z$ — вниз. Пусть кровля пласта в лежачем крыле — прямая $z = z_0 \mp x\,\mathrm{tg}\,\delta_b$ (знак «−», если пласт падает навстречу сместителю, то есть погружается в сторону меньших $x$ ; «+», если в ту же сторону). Висячее крыло сместилось по падению сместителя на $D_d$ : на $w = D_d\cos\delta$ по горизонтали и на $t = D_d\sin\delta$ вниз. Его кровля — та же прямая, сдвинутая на этот вектор: $z = z_0 \mp (x - w)\,\mathrm{tg}\,\delta_b + t$ .

На одной вертикали разность глубин двух кровель равна $s = t \pm w\,\mathrm{tg}\,\delta_b$ — она не зависит от $x$ , и любая вертикальная скважина видит один и тот же выпавший интервал. Толщина по нормали к слоям в $1/\cos\delta_b$ раз меньше: $s_n = s\cos\delta_b = D_d\,(\sin\delta\cos\delta_b \pm \cos\delta\sin\delta_b) = D_d\sin(\delta \pm \delta_b)$ . Последняя форма наглядна: стратиграфическая амплитуда — это проекция смещения на нормаль к слоям, а угол между сместителем и слоями равен $\delta + \delta_b$ или $\delta - \delta_b$ . Если пласт параллелен сместителю ( $\delta_b = \delta$ , в ту же сторону), смещение вдоль него пласт не разрывает, и $s = s_n = 0$ .

При косом смещении сдвиговая составляющая $D_s$ меняет разрез, только если пласт наклонён вдоль простирания разлома: к $s$ прибавляется или из него вычитается $D_s\,\mathrm{tg}\,\delta_{b\parallel}$ , где $\delta_{b\parallel}$ — кажущийся угол падения пласта по направлению простирания разлома. Общий случай удобно решать векторами, как в уроке о структурном анализе: разность глубин двух кровель на вертикали равна вертикальной составляющей смещения (вниз) плюс скалярное произведение горизонтальной составляющей смещения на вектор подъёма кровли — направленный туда, где кровля поднимается, длиной $\mathrm{tg}\,\delta_b$ .

Пределы метода SGR и другие показатели

Перемешивание. SGR считает, что материал проскользнувшего интервала перемешан полностью. В действительности глина размазывается неравномерно, и сплошность примазки зависит от толщины глинистого слоя-источника и смещения. Другой показатель — отношение амплитуды к толщине глинистого слоя (shale smear factor, SSF): по наблюдениям на разломах сейсмического масштаба сплошная примазка сохраняется, пока это отношение меньше примерно 4.
Способ расчёта глинистости. Порог начала экранирования, найденный по одному способу расчёта $V_{sh}$ по ГИС, при другом способе сдвигается. Калибровку и прогноз ведут одним и тем же способом.
Чистые песчаники. Катаклаз и цементация могут создать в чистом песчанике породу зоны разлома с высоким давлением входа, но надёжных примеров больших столбов, удержанных только так, мало: при SGR ниже 15–20 % разлом обычно считают проницаемым.
Перепад давления и плавучесть. Перепад поперёк разлома создаёт не только плавучесть столба, но и разница давлений воды в блоках, если они разобщены гидродинамически. Распространённые огибающие построены по полным перепадам поперёк разлома; точнее калибровать по плавучести — давлению столба над его контактом, а если углеводороды есть по обе стороны разлома, то над более глубоким из двух контактов.

Связь с другими темами

Напряжения, деформации и методы структурного анализа — напряжения, трение и элементы залегания плоскостей.
Ловушки и время их формирования — тектонически экранированные ловушки, замыкание и время их формирования.
Коллектор и покрышка — капиллярный барьер и высота залежи, которую удерживает покрышка.
Частично проводящие разломы — как проводимость разлома видна в исследовании скважины и как её передают в модель.
Непроницаемый разлом у скважины: метод изображений — непроницаемый разлом как граница пласта при исследовании скважин.
Складки, соляные диапиры и их связь с разломами — складки над разломами, приразломные антиклинали и разломы над соляными куполами.
Трещины и трещиноватые коллекторы — трещины без смещения и трещиноватые коллекторы.
Разрезы по картам, совмещение карт и разломы на картах — как разломы изображают на структурных картах и разрезах.
Структурные стили и тектоническая история — сочетания разломов при растяжении, сжатии и сдвиге.
Геологический риск и вероятность успеха — вероятность экранирования разломом в оценке проспекта.

Проверьте себя

1
В вертикальной скважине ниже 2650 м повторяется пачка реперов, уже пройденная выше. Пласты падают под 5°, разлом по сейсмике — под 50°. Какой это разлом?
1. А.Взброс или надвиг
2. Б.Любой: при таких углах повторение даёт любой разлом
3. В.Сброс
4. Г.Сдвиг
Показать ответ
Правильный ответ: А. Взброс или надвиг
Пласты положе разлома, поэтому правило работает: повторение разреза в вертикальной скважине даёт взброс (надвиг). Сброс повторил бы разрез, только если бы пласты падали в ту же сторону круче сместителя, а сдвиг вертикальное положение пластов почти не меняет.
2
Сброс с углом падения 50° сместил пласт на 80 м по падению сместителя. Найдите вертикальную и горизонтальную амплитуды и толщину выпавшего интервала в вертикальной скважине при горизонтальных слоях.
Показать ответ
$t = 80\sin 50° \approx 61{,}3$ м, $w = 80\cos 50° \approx 51{,}4$ м. При горизонтальных слоях вертикальное смещение пласта равно вертикальной амплитуде, и выпадает около 61 м разреза. На карте разлом разорвёт пласт полосой шириной около 51 м.
3
Песчаник упирается в песчаник по разлому. В точке А коэффициент SGR равен 12 %, в точке Б — 35 %. Где разлом вероятнее удержит нефть?
1. А.В точке А: там меньше глины, и поры зоны разлома не забиты
2. Б.В точке Б
3. В.Одинаково: при контакте песчаника с песчаником разлом всегда проницаем
4. Г.Это зависит только от амплитуды, а не от SGR
Показать ответ
Правильный ответ: Б. В точке Б
Чем больше глинистого материала затянуто в зону разлома, тем мельче её поры и выше капиллярный барьер. При SGR ниже 15–20 % разломы обычно пропускают углеводороды; при 35 % и погружении меньше 3 км огибающая допускает перепад около $10^{35/27 - 0{,}5} \approx 6$ бар, то есть 0,6 МПа.
4
В двух блоках, разделённых разломом, водонефтяные контакты на глубинах 2350 и 2390 м, а давление в водоносной части первого блока на 0,6 МПа выше, чем во втором на той же глубине. Что это говорит о разломе и о разработке?
Показать ответ
Разлом разобщает блоки: за геологическое время ни давления, ни контакты не выровнялись, значит, проводимость зоны разлома очень мала. Блоки заполнялись и будут разрабатываться раздельно: каждому нужны свои скважины и своя оценка запасов, а нагнетание в одном блоке не поддержит давление в другом.
5
Почему окна «песчаник против песчаника» чаще всего появляются у окончаний разлома?
1. А.Там амплитуда стремится к нулю и становится меньше толщины коллектора
2. Б.Там больше глинистого материала
3. В.Там сместитель круче
4. Г.Там разлом моложе
Показать ответ
Правильный ответ: А. Там амплитуда стремится к нулю и становится меньше толщины коллектора
Смещение убывает к окончаниям разлома до нуля. Когда амплитуда меньше толщины коллектора, он частично упирается сам в себя, а мимо таких точек проходит мало глин — SGR низкий. Поэтому экранирование проверяют вдоль всего замыкающего участка разлома, а не только в середине.
6
По сейсмике закартировано 12 разломов с амплитудой не меньше 30 м; показатель степенного закона $c = 1{,}2$ . Сколько разломов с амплитудой не меньше 10 м следует ожидать и сколько из них не видно, если предел разрешения — 30 м?
Показать ответ
$N(10) = 12\cdot 3^{1{,}2} \approx 12\cdot 3{,}74 \approx 45$ ; не видно около 33 разломов с амплитудой от 10 до 30 м. Оценка верна, лишь если степенной закон продолжается ниже предела разрешения, а показатель найден по разломам выше этого предела.

Обновлено: 19 октября 2026 г.