断层带结构特证及其封闭性
断层封闭性的研究方法
断层封闭性的研究方法陈晶地质11-7班 2011010949摘要在阅读文献的基础上，本文将断层封闭性研究方法概括为定性评价方法及定量或半定量评价方法，并就大量方法中的地震资料评价法进行了详细说明。
定性评价方法中包括岩性配置识别法、断层活动性分析、声波时差分析法、物化性质指示法、油水界面分析法、流体包裹体、断裂带填充物七种，定量或半定量评价方法包括断层封堵系数法、地震速度谱识别法、断层压力计算法、地球化学分析法、断层面泥岩涂抹分析法、连通概率综合评价、逻辑信息法七种。
关键字断层封闭性定性评价定量或半定量地震资料评价1 引言所谓断层封闭性是指断层面或断裂带对地层流体封堵并阻止流体渗流的能力。
断层封闭性是一个极为复杂的地质问题,它不仅受断层的力学性质、断面承受应力状况、断层剪切带、泥岩玷污带、断层两盘储层排驱压力、断层两盘岩性配置关系、断层两盘地层产状配置关系和断层活动时期与油气运移聚集期的配置等多种地质条件制约,而且受构造演化史、应力场演化史、盆地充填史制约探讨各种评价断层封闭性的方法具有重要的学术和应用价值。
2 定性评价方法2.1 岩性配置识别法岩性配置是经典断层封闭性研究的主要手段，尤其是地层埋藏较浅、断层力学性质为张性或张扭性、断层断距较小时，及断裂带厚度一般较薄或不能连续分布，导致断层两侧岩石直接相遇时，其岩性配置对断层封闭性起至关重要的作用。
一般认为，当断层两盘砂岩与泥岩对接时，断层封闭性好；当砂岩与砂岩对接，且有相同或相近的排驱压力时，断层封闭性差；当断层两侧接触的砂岩具有不同排驱压力时，断层的封闭程度取决于封堵砂岩的排驱压力与储集层的排驱压力差。
目前，常用砂岩百分比含量、砂岩连通率以及Allan断面图来研究岩性配置情况。
2.2 断层活动性分析据相关研究成果, 断层在静止状态下以封闭作用为主, 在活动期以开启作用为主。
同时, 应用断层埋藏史、演化史, 结合区域构造的演化, 构造活动的大小程度、时间与油气的运聚关系等, 评价断层的封闭性也具有重要意义。
断层的封闭性
孔隙度 渗透率
一个数量级 三个数量级
Diagenesis(成岩胶结作用)
成岩胶结作用使原来渗透的断层选择性胶结，孔隙度部分或全部降 低，最终实现封堵。
胶结物的多少取决于流体渗进岩石的距离、流体中溶解物的多少和 渗透过程中流体压力的大小。
成岩胶结作用
孔隙度 渗透率
一个数量级 一个数量级
关于封闭机理
利用这种资料计算地震层砂泥含量的方法步骤如下: ①在地层剖面上读取目的地震层(厚度为Ｌ)顶、底处的反射波ｔ0 时间,分记为ｔａ和ｔb。
②在对应点的速度谱图上读取与ｔａ和ｔb时间对应的最佳叠加 速度(在水平层状介质中叠加速度等于均方根速度)ｖａ和ｖb。
③根据Dix公式计算目的地震层对应点的层速度 ｖａｂ=[(ｖｂ2ｔｂ-ｖa2ｔa )/(ｔｂ-ｔa )]1/2 (2)
当圈闭内聚集的烃柱高度达到断层所能封闭的最大烃柱高度 以后，由于烃柱产生的浮力大于遮挡体的排替压力，油气突破遮挡 体发生运移，直到烃柱高度降至遮挡体所能封闭的高度为止。
流体性质与断层的封闭性
从上式可以看出，在地层水密度一定的情况下，烃的密度越小， 断层所封闭的烃柱高度就越小，说明断层的封闭能力就越差，反之 亦然。因此，能封闭油的断层，不一定能封闭天然气，能封闭稠油 的断层，不一定能封闭稀油。
H (PB - PR ) 103
(W - n )g
H-断层所能封闭的临界油（气）柱高度；g-重力常数；
ρw、ρ n分别力水和油（气）的密度；P B、P R分别为遮挡体和储 层的排替压力。
故有： P B>P R,则断层起封闭作用。 P B与P R差值越大，断层的遮挡能力越强，所能封闭的烃柱高度越 大。
2二级指标由其所属的三级指标y为第i个三级指标对于f的重要性或贡献事先由评价人员给出且满足应用实例他拉哈地区4条断裂的封闭性评价利用钻井地震及有关地质资料分析了影响这4条断层封闭性的因素据表1的标准对其量化得到各个叶点的值见表2
断层封闭性
断层封闭性的研究现状一、概述早期人们对油气（二次）运移理解为油气沿连通砂体的横向运移。
随着世界各主要油区勘探经验的丰富，尤其是墨西哥湾钻进垂直断层带的实例(Durhsm， 1994)以及我国准噶尔盆地西北缘克拉玛依大逆掩断裂带的油气富集规律的发现，人们开始把目光转向一种新的勘探领域-以断层作为运移通道的勘探区。
目前，对运移通道的研究正不断深入。
连通砂体、断层、不整合面均可作为油气从烃源岩到圈闭聚集的运移通道。
各类不同运移通道运移油气的形式、效率等都不尽相同。
储层运载层主要是通过其连通孔隙系统进行横向运移，断层通过其裂缝系统进行垂向运移，不整合面以其良好的孔渗性能可横向也可垂向运移油气。
断层对油气成藏控制作用主要研究断层在不同时期的封闭性与油气成藏的配合关系。
断层封闭性是指断层与地层物性的各向异性相配合，能够阻止油、气继续运移，使其聚集起来形成新的物性和压力系统。
它在空间上表现为侧向封闭性和垂向封闭性。
二、断层封闭机理断层的封闭程度主要取决于断层带物质及其两侧岩石的封闭能力,概括而言，主要存在以下几种方式：（1）涂抹作用指塑性的泥质物或其它非渗透性岩层被拖拽进断层带敷在断层面上。
有的学者用实验模拟了这种作用现象。
Berg 1995年解释了其产生的力学机制。
Lehner和Pi-laar提出了泥岩涂抹的拉分机制，此作用通常与同沉积断层或超压有关，因为在这些情况下，泥岩可以保持好的塑性。
（2）碎裂作用指断层位移期间的颗粒挤压和破碎作用，形成的断层泥明显降低了断层带的渗透性。
在断层变形带内，由于碎裂作用使得孔隙度值比围岩的小一个数量级，渗透率比围岩中的小3个数量级。
对断层岩岩芯微观结构的研究表明，碎裂产生的断层泥可以封住300m高的油柱或更多的烃柱。
实验数据表明，断层泥的形成主要受控于断层的初始位移量，随后沿断层泥发生滑动，但不再产生破碎带。
控制碎裂物发育的主要因素是断层移动时作用在断层面上的有效法向应力的大小。
断裂带的输导与封闭性及其控藏特征
断裂带的输导与封闭性及其控藏特征罗群【摘要】According to the inner structure as well as the sealing and transporting capacity of fault belt, it has been concluded that fissures generate well in the upper block of fault belt in petroliferous basin. Well-developed fissures are favorable for petroleum vertical migration and help reservoir form in the upper block. In the lower block of fault belt, fissures do not generate. Horizontal sealing works well and screens petroleum so as to form reservoir. It explains why screened oil pools are widespread in the lower block of antithetic fault and why petroleum leaks in the upper block of consequent fault.%从断裂带内部结构及其封闭、输导性入手,分析了中国含油气盆地断裂带内部结构特征及其对流体的输导、封闭性的影响,认为含油气盆地的断裂上盘诱导裂缝带的裂缝发育,纵向开启相对较好,是输导油气纵向运移的重要通道,有利于上盘上倾方向各种圈闭聚集油气成藏；而断裂的下盘诱导裂缝带的裂缝不发育,横向封闭性相对较好,有利于遮挡油气而聚集成藏.这是反向断层下盘遮挡油气成藏普遍发育,而顺向断裂上盘圈闭泄露油气风险较大的原因.【期刊名称】《石油实验地质》【年(卷),期】2011(033)005【总页数】6页(P474-479)【关键词】断层封闭性;断裂带;油气输导;成藏模式【作者】罗群【作者单位】中国石油大学(北京)盆地研究中心,北京102200【正文语种】中文【中图分类】TE122.1+2断裂对油气运聚成藏有重要的控制作用，这已为大家所共识。
断层封闭性研究综述
断层封闭性研究综述姓名：邓力铭专业班级：地质工程11-7班指导老师：蒋有录（教授）日期：2012/7/18断层封闭性研究综述引言断层既作为油气运移的重要通道，也作为油气聚集的遮挡条件，对油气聚集成藏具有双重作用。
其封闭性是形成油气藏及控制油气成藏规模的重要因素，控制圈闭油气的多少，油气运移的路径，烃类的纵横向分布，以及油田开发过程中烃类的运动过程。
分析断层封闭性的影响因素，探讨各种评价断层封闭性的方法具有重要的学术和应用价值。
一、断层封闭原理断层封闭能力主要取决于断裂带物质及其两侧岩性的排替压力, 即烃类进入水湿岩石的最大孔喉所需的毛管压力[1],其公式为:Pc = 2R cosH/R (1)式中: pc为排替压力, MPa; R 为流体界面张力, Pa;H 为流体浸润角,(b);R为相互联结的粒间孔喉半径,m。
而地层中烃类的压力可以通过浮力求得:p=( Qw - Qh )gh(2)式中: Qw 为储层中水的密度,g /cm3; Qh 为储层中烃的密度, g/cm3; g为重力加速度,m / s2; h 为储层中烃柱的高度,m。
当pc大于P时, 断层的封闭性好, 能封住储层中的油气; 反之, 则断层的封闭性差, 不能封住储层中的油气。
根据流体运移的方向可将断层封闭分为垂向封闭和侧向封闭2种。
断层垂向封闭是指油气不能沿断层垂直向上运移, 但可能穿越断层面运移至对置的储集层中。
侧向封闭是指油气不能穿越断层面运移到对置的储层中去。
二、断层封闭影响因素影响断层封闭性的因素很多, 可以分为以下这些方面[2-3]: （1）断层性质通常断层的倾角越小，区域主应力越大且与断层走向越接近垂直，断层埋深越深，一定程度内断距越大，断层封闭性越好;走滑断层封闭性最好，压性、扭性断层封闭性较好，张性最差; 断层在静止期封闭性相对较好，活动期封闭性差。
（2）断层两盘岩性配置如果两盘是渗透性地层相对置，则封闭性差; 反之，封闭性好。
断裂带充填物中泥质质量分数的确定及断层封闭性评价
自然伽 马 曲线 是 指示 地 层 泥质 质 量分 数 的最 好 方 法 ， 也 是反 映断裂 带充 填物 中泥质 质量分 数 比较理 想 的评 价 参数 ， 计算方 法如 下所 示 。 在 砂 泥 岩 地层 中 ，纯 泥 岩 的 泥 质 质 量 分 数 ｖ ＝
１０ ， ０ ％ 而纯 岩 石 的泥 质质 量 分 数 ｓ ０ 利 用 式 （ ） ｈ ， ＝ １ 计
３ 断 层 封 闭性 判 断方 法
根 据泥 质质量 分数 的计算 公式 ，可 以采 取 以下步
骤 判断 断层 的封 闭性 ：
算 断裂 带充填 物 中的泥 质质量 分数 指数 ：
Ｉ＝ Ｇ — Ｒ ） Ｇ 一一 Ｒ ｎ ｓ （ Ｒ Ｇ ／ 尺 Ｇ ） ｈ （ （） １
式 中 ： 为断 裂带 充填 物 泥质 质 量分 数 指数 ； Ｒ为 断 Ｇ 裂 带充 填物 自然 伽 马读数 ， Ｐ ； Ｒ 为纯 砂岩 的 自然 Ａ ＩＧ 伽 马读 数 ， Ｐ ； Ｒ 为 纯泥岩 的 自然伽 马读数 ， Ｐ 。 Ａ ＩＧ Ａ Ｉ 而 对于 纯岩 石 ， 泥质 质量 分数 指 数为 ０ 对 于纯 泥 ，
图 １ ／一 关 系 ｓ ｈ
地 层 的泥 质质 量 分数 指数 同泥 质 质量 分 数 密 切相关 ．其 大小 能较好 地反 映断 裂带 中泥 质质 量分
数 的相对 大小 。
该方 法 只适用 于有 断层 钻井 和测井 资料 、且 只有 泥 质含 放射性 物质 的岩 石 ，如果非 泥质 成分 含放 射性 （ 如骨架有 放 射性矿 物 ） ，该方 法计算 的结果则 是 泥质 质 量分数 的上 限值 。
不 同岩性 的 自然伽 马测 井响应 ， 然后 ， 过井 眼 与断层 通 的相交位 置 ． 判断井 眼经过断 层 的厚 度 ， 出断裂 带充 找 填 物 中的 自然 伽马 测井数 据 ；
从断裂带内部结构出发评价断层垂向封闭性的方法
从断裂带内部结构出发评价断层垂向封闭性的方法断裂带是地质结晶环境中十分重要的一种特征，它是构成大地构造体系的重要组成部分。
断层垂向封闭性对控制断裂带内部结构影响至关重要。
断层垂向封闭性表示断裂垂直于轴向的切变滑动自由度，此外，它还决定了断层破裂的可能性。
因此，评价断层垂向封闭性的方法对了解断裂带的发育过程十分重要。
根据断层垂向封闭性的定义，可以从两个方面进行评价。
第一，针对构造体系内部结构的评价。
通常，构造体系存在断裂带，而该断裂带需要满足一定切变滑动自由度的要求。
因此，检查断裂带内部结构可以推断出断层垂向封闭性的状况。
具体而言，断层内的构造、断层轴线测量、断层应力计算等技术可以进行研究。
第二，针对断层变形特征的评价。
断层变形特征的变化可以反映断层剪切的大小，进而可以推断断层垂向封闭性的情况。
例如，利用测量轴线变形的方法，可以计算断层活动度，这可以反映断层垂向封闭性的状况。
断层垂向封闭性的评价可以通过定量分析来完成。
主要有两种定量分析方法。
第一种方法是基于变形特征的定量分析方法。
利用这种方法，可以根据测量的轴线变形和断层变形特征来计算断层活动度，这可以反映断层垂向封闭性的状况。
第二种方法是基于构造体系内部结构的定量分析方法。
利用这种方法，可以根据断层构造特征、断层轴线测量、断层应力计算等技术，对断层垂向封闭性进行评价。
断层垂向封闭性的评价对于断层带发育过程的解释非常重要。
断层垂向封闭性的评价可以通过两种定量分析方法来完成，分别是基于构造体系内部结构的定量分析方法和基于变形特征的定量分析方法。
我们可以利用上述定量分析方法来检查断层带内部结构，从而确定断层垂向封闭性的情况，进而为断层带发育过程的解释提供有力的支持。
总之，断层垂向封闭性是断裂带内部结构的重要指标，可以用来衡量构造体系内部结构的稳定性。
断层垂向封闭性的评价可以通过基于构造体系内部结构的定量分析方法和基于变形特征的定量分析方法来完成。
利用这种方法，可以确定断层垂向封闭性的情况，进而为断层带发育过程的解释提供有力的支持。
断层封闭性的研究方法222
断层封闭性的研究方法引言： 油气勘探开发过程中，断层封闭性研究日益为人们所重视。
所谓断层封闭性是指断层而或断裂带对地层流体封堵并阻止流体渗流的能力。
断层的几何学、形态学或断层面物质涂抹等方面是当前研究所涉及到的主要内容;研究思路则从单一学科、单一手段向多学科、多角度方向发展,研究手段以现代测试和数学分析方法为主，实现了从定性研究到定量研究发展。
一、断层封闭性机理及其影响因素1.1 断层封闭性机理[1]烃类进入水湿岩石的最大孔喉所需的压力：式中R 指相互联结的粒间孔喉半径，r 指烃水界面张力，θ指浸润角。
烃柱的浮力:式中ρw 指储层中水的密度，ρh 指储层中烃的密度，g 指重力加速度，h 指储层中烃柱的高度。
当P C>P 时，断层的封闭性好;当P C <P 时，断层的封闭性较差，不能封住储层中的油气。
综上所述，断层封闭性最终体现在排驱压力这一关键因素上，或者为充填物的排驱压力，或者为断层两侧排驱压力差达到一定极限，则断层一定具有封闭性。
因此，断层封闭性机理分析也应以排驱压力为基本点展开。
具体体现在以下几个方面:a.岩性封闭[2]主要体现在两方面:其一，断层断移的地层中泥岩含量对断层封闭性有重要影响。
断层断移地层中泥岩含量高，则断裂充填物以泥质充填为主，在适当压力条件下，泥岩发生塑性变形，涂抹在断层而上，使断裂带具有高的排驱压力，增强了断层的封闭性。
这里强调压力适当(即恰好使泥岩发生塑性变形的压力区间)，因为如果压力过大，则使岩石发生破裂变形，形成裂缝，反而使断层不具备封闭性。
中国东部盆地泥岩中构造裂缝可说明压力对地层渗透性的影响。
其二，断层两侧岩性配置关系，是影响断层封闭性的一个重要因素。
断层活动引起断层两盘的相对滑动，断层两侧对置的岩石之间存在着排驱压力的差异，具有较高排驱压力的岩石对另一侧起到封闭层的作用。
b.物性封闭若断层带内孔渗性很差，则排驱压力较大，断层封闭作用较强。
c.成岩封闭断层破碎带的产生有利于流体流动，提供了成岩作用所必须的通道和流体，在适当的条件下，更容易发生成岩胶结作用，从而使断层的孔渗性大幅度降低，最终形成封闭。
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提纲
断层带是什么
断层带的结构特征
断层带对岩层封闭性的影响
由于断层带造成的两种封闭系统
一、断层带的形成
当施加在岩层上的外 力超过岩石的强度极 限时，岩石内部质点 间的结合力就会遭到 破坏而产生破裂面。
在地质应力继续作用 下两侧岩石发生位移 形成断层。断裂面两 侧岩层在错动过程中， 两盘地层会发生挤压 研磨，在断裂面附近 岩石破碎强烈，同时 在其两侧产生大量与 断裂伴生的低级破裂
回顾总结
(1)断裂带结构分为破碎带、裂缝发育带,在断层破碎带内部有
可能发育糜棱化岩带,断裂带发育特征受岩石性质、应力状态 等因素的影响；
③而在破碎带内的块体之间由于存在较大的孔隙空间,在垂向 上具有连通性。如果孔隙空间被泥或方解石充填,断裂带则会 具有较强的封闭性。
四、两种不同的封闭系统
影响断层封闭性的主要因素有:断层破碎带的发育程度和 特征、两盘地层的抗剪程度、两盘相邻地层的物性和几何形 态、应力场、断层活动性等,最终取决于断层两盘岩层及断裂 带本身三者的排驱压力和孔隙流体压力的分布关系。根据断 层带结构发育特征将断层封闭类型划分为以下2种: (1) 断层带封闭型:
塑性岩石不易产生裂缝, 裂缝密集带不发育, 由于黏性流动和研 磨作用填充物主要为软泥，即使变质也趋向于糜棱岩化, 形成 致密的断层岩带, 断层停止活动, 低孔低渗的断层泥有效阻止流
体运移。因此塑性地层内断裂内部结构为裂缝密集带不发育的 软泥充填的大裂缝组合(下图), 伴生裂缝不发育, 不存在裂缝密 集带, 即使在断裂活动时期有裂缝产生,到断裂静止期塑性的膏 泥岩在上覆岩层的压力下也会将裂缝压实封闭。
脆—韧性机制就是指由碎裂作用为主的变行逐 渐向晶体塑性变形的过度。这种机制的产物由于 岩石的组成和变形条件的差异而不同，可以是具 有局部糜棱结构的碎裂岩，也可以是具局部碎裂 作用的糜棱岩。这一深度层次正好是大陆地震最 为发育的一层，即多震层。了解这一层次的断层 对于了解地震破裂的产生，传播都有一定的帮助。
当断层带结构明显,断裂带的封闭性取决于断层岩、破碎 带、裂缝发育带发育特征及其匹配关系。断裂结构很
发育,岩块的定向排列以及泥岩涂抹,会造成对两侧储层的遮挡, 而流体可以从岩块之间的连通空间做垂向运移,横向上对油气起 遮挡作用,垂向上不完全封闭,主要起通道作用。 (2)对盘封闭型:
当断裂带结构不发育而呈面状分布时,断层既不起通道作用 也不起遮挡作用,只是改变地层邻接状态。其封闭性取决于两盘 对接岩层的物性和空间几何形态。油气主要发生横穿断层向对 盘运移,并可以实现跨层,在陆相裂陷盆地内新生的小断层大部 分是这种类型。当断层能封闭的烃柱高度小于闭合高度,圈闭不 能被完全充满,剩余油气从油气藏顶部溢出并横穿断层向对盘运 移。
断层带上部（从 地表到下10km左 右） ----脆性机制
产物主要是碎裂岩类
断层带中部（从 地表到下6-7km 或14-16km左右） ----脆性-塑性机 制
断层带下部（从 地表到下1325km左右） ----塑性机制
断层泥：在碎裂岩中的浅层由于机械磨碎作用形 成。磨碎作用形成的岩屑和岩粉经过水解作用形 成断层泥，断层泥内的矿物受断层剪切作用常出 现定向排列或细褶皱
三、断层带对断层封闭性的影响
1 断裂带结构特征对断层垂向封闭性影响 岩石按其变形特征可以划分为3种类型: 即塑性岩石、脆性岩
石和脆- 塑 性岩石。脆性岩石内形成的断层断裂带内部结构破碎 带和裂缝密集带均发育。塑性岩层内断层多为较小载荷下长时 间蠕变形成的, 具有塑性断层的特征, 是不可逆变形形成的破裂 面。这种破裂面内部结构与一般断层断裂带相比最大的差异是
面---裂缝。
断层两盘在断裂面附近的岩石破碎 脱落并在断层错动的过程中充填到 断层内形成破碎带。由破碎带向围 岩过渡区域为裂缝发育带，将岩层 切割成四角形、三角形等多边形块 体。
所以由断层中心向围岩方向，断层带的结构划分为破碎带、裂 缝发育带两部分。在破碎带内部断裂面附近在一定条件下可能 会产生较致密的糜棱岩化强烈破碎带。
二 断层带的结构特征
断层结构特征与应力状态、岩层性质密不可分，因此我们 从岩层性质和应力状态来认识断层带。
1 、 岩层性质与断层带结构
一条地壳断层在不同的深度层次上，岩石的成分不同其抗 张抗压抗剪强度也不同，断层带的结构也会存在很大差异。从 上到下不同岩性的地层组合变形特征分为三种类型：脆性、脆 性-塑性、塑性。
该机制的产物主要是糜棱岩，糜棱岩类是通 过晶体的塑性流变，主要包括位错滑动和位 错控制的蠕变而形成。
2 应力性质与断层带结构
在常温常压下,同一种岩石最容易在张应力作用下断裂,其次 为剪应力,最后为压应力。
在张应力条件下产生的断裂带,破碎带内的角砾岩保持着两 盘原岩特点,角砾形状不规则,大小不一,杂乱无定向排列。
假玄武玻璃：是由于碎裂岩的浅层在干燥条件下 由于强烈的摩擦作用而产生的高热致使断层物质 局部熔融生成玻璃物质，只出现在断层面附近呈 细脉状，许多学者把它看作是快速剪切的标志
角砾岩和微角砾岩：碎裂岩主要组成部 分，由脆性破裂产生的裂隙切碎和分割岩石 的结果。该作用发生在一定的深度上，岩屑 和碎片之间的摩擦及旋转保持着岩石的粘性
2 断裂带内物性差异对断层封闭性影响
从断裂带内部 各带物性差异 可以看到, 有黏 结力断层岩带 具有特低孔低 渗的特征。
综述 ①受断层带两盘的挤压,破碎带内的块体长轴方向趋向于断层 错动方向,造成破碎带内岩石块体在横向上有一定的封堵能力。 ②同时错动过程中块体研磨在靠近两盘形成断层泥,泥岩的涂 抹会使断层具有横向的封堵性。
对塑性较强的岩石,当张应力超过岩石的强度极限时,岩石会 出现细颈化现象,直至被拉断。在压性和剪性断裂带,在破碎带内 发育透镜状的岩石碎块,构造透镜体是在挤压条件下将岩石切成 菱形块体,然后经研磨、压扁而成。如果两盘岩性的塑性比较大, 在断层带内形成一些片理化结构和千糜结构。张应力或张扭应 力条件下, 断层破碎带颗粒胶结疏松,孔渗性好,而压应力或压扭 应力条件下,岩石颗粒胶结得比较紧密,孔渗性差。