石油地質(zhì)學(xué)蓋層

1、石油地質(zhì)學(xué)1引言：蓋層的概念生儲(chǔ)蓋圈運(yùn)保生油層蓋層儲(chǔ)集層圈閉油藏運(yùn)移蓋層： 位于儲(chǔ)集層之上能封隔儲(chǔ)集層使其中流體免于向上逸散的保護(hù)層。2引言：蓋層的特性蓋層特征：封隔性 （1）巖性致密，細(xì)粒，無(wú)裂縫，滲透率極低 （2）具較高的排驅(qū)壓力（排替壓力） 蓋層的概念和滲透率一樣是相對(duì)的。一定巖性、一定厚度的巖層在一定的油氣藏能量下能充當(dāng)蓋層，但在油氣藏能量更高的情況下則有可能被穿透，不能作蓋層。從這一點(diǎn)出發(fā)也可說(shuō)蓋層的毛細(xì)管壓力能夠抗住穿越它的流體的置換力，貫穿力和滲透力。？3主要內(nèi)容一、蓋層的分類二、蓋層的封閉機(jī)理三、影響蓋層的因素四、蓋層的評(píng)價(jià)按蓋層與油氣藏的位置分類特殊蓋層按分布范圍分類 按巖性

2、分類蓋層的分類1、分類結(jié)構(gòu)圖41.1、按巖性分類蓋層類型主要巖石特點(diǎn)泥質(zhì)鹽類蓋層泥巖、頁(yè)巖、含粉砂泥巖、粉砂質(zhì)泥巖最常見的一類蓋層膏鹽類蓋層石膏、硬石膏、巖鹽質(zhì)量最好的蓋層碳酸鹽巖類蓋層含泥灰?guī)r、泥質(zhì)灰?guī)r、硫酸化灰?guī)r、致密灰?guī)r非形成條件決定由后期改造決定資料來(lái)源統(tǒng)計(jì)的大油氣田數(shù)不同巖性蓋層所占的百分?jǐn)?shù)泥質(zhì)巖（）蒸發(fā)巖（）致密灰?guī)r（）Klemme（1977）334個(gè)大油氣田65332Grunau（1981）176個(gè)大氣田6238世界上一些大油氣田的蓋層類型統(tǒng)計(jì)51.2、按分布范圍分類區(qū)域（性）蓋層: 遍布于含油氣盆地或拗陷的大部分地區(qū)，厚度大、面積廣且分布較穩(wěn)定的蓋層。區(qū)域蓋層對(duì)盆地或拗陷的油氣

3、運(yùn)聚起重要作用。局部（性）蓋層: 分布在一個(gè)或數(shù)個(gè)油氣保存單元內(nèi)，或在某些局部構(gòu)造、或局部構(gòu)造某些部位上的蓋層。局部蓋層對(duì)一個(gè)地區(qū)油氣的局部聚集起控制作用。61.3、按蓋層與油氣藏位置分類直接蓋層： 指緊鄰儲(chǔ)集層之上的封閉巖層。直接蓋層是單一型的蓋層，它可以是局部蓋層，也可以是區(qū)域性蓋層。上覆蓋層： 指覆于儲(chǔ)集層之上的所有非滲透性巖層。直接蓋層與上覆蓋層常常組合成復(fù)合型蓋層。上覆蓋層一般是指區(qū)域性蓋層，對(duì)區(qū)域性的油氣聚集和保存起著重要作用。71.4、特殊蓋層（1）水合物蓋層 甲烷在低溫高壓下與水形成固態(tài)水合物，構(gòu)成對(duì)下覆游離態(tài)油氣聚集的有效封堵。主要形成于極地及較深海底。（2）瀝青封堵：油藏被

4、抬升、原有蓋層甚至部分油層出露地表遭受侵蝕，輕質(zhì)油氣逸散，原油經(jīng)生物降解后形成重質(zhì)瀝青帶，對(duì)下伏正常油造成封堵。 (3) 其它: 儲(chǔ)集層內(nèi)部的致密膠結(jié)帶、低滲層內(nèi)部的高滲透鏡體。8一、蓋層的分類二、蓋層的封閉機(jī)理三、影響蓋層的因素四、蓋層的評(píng)價(jià)烴濃度封閉機(jī)理超壓封閉機(jī)理物性封閉機(jī)理蓋層的封閉機(jī)理2、封閉機(jī)理結(jié)構(gòu)圖主要內(nèi)容92.1、物性封閉機(jī)理特點(diǎn)： （1）巖性致密，無(wú)裂縫，毛管阻力 浮力； （2）排替壓力極高，封存壓力大，能遮擋游離狀態(tài)的烴。 （3）毛管壓力封閉對(duì)于油比天然氣更重要，所以氣易溶于水 （4）在泥巖壓實(shí)階段的晚期更為重要。物性封閉（毛管壓力封閉）： 依靠蓋層巖石的毛細(xì)管壓力對(duì)油氣運(yùn)

5、移的一種阻止作用。102.1、物性封閉機(jī)理排替壓力： 蓋層最大連通孔隙所具有的毛細(xì)管力稱為蓋層的排替壓力。排替壓力越大，蓋層的封蓋能力越強(qiáng)，反之則越差。112.1、物性封閉機(jī)理毛細(xì)管壓力： ：兩相流體的界面張力 ：潤(rùn)濕接觸角 ：蓋層毛細(xì)管半徑 ：儲(chǔ)集層毛細(xì)管半徑 ：毛細(xì)管壓力差122.1、物性封閉機(jī)理機(jī)理（微觀解釋）： 由于儲(chǔ)集層和蓋層孔隙的半徑不同，在其他條件相同的情況下，其毛細(xì)管力的大小也不同。由于蓋層有比儲(chǔ)集層更小的孔隙喉道半徑，其產(chǎn)生的毛細(xì)管力要比儲(chǔ)集層孔隙產(chǎn)生的毛細(xì)管力大得多。 蓋層之所以能夠封住儲(chǔ)集層中的油氣，其本質(zhì)在于蓋層具有比儲(chǔ)集層更小的孔隙，形成了指向儲(chǔ)集層的毛細(xì)管力差，阻止

6、了油氣進(jìn)入蓋層的孔隙空間。這種主要由儲(chǔ)集層和蓋層物性差異造成的蓋層封閉作用稱作為蓋層的物性封閉，也稱毛細(xì)管封閉。132.2、超壓封閉機(jī)理超壓封閉： 巨厚泥巖層在壓實(shí)過(guò)程中，水不能順利排出，造成泥巖中部滯留水形成異常高壓，形成巨大的孔隙流體壓力可以封閉油氣。特點(diǎn)： 可以封閉任何相態(tài)的烴類 對(duì)天然氣的封閉作用比對(duì)石油更重要 在泥巖壓實(shí)階段的中期更重要 142.3、烴濃度封閉機(jī)理烴濃度封閉： 指具有一定生烴能力的地層，以較高的烴濃度阻滯下伏油氣向上擴(kuò)散運(yùn)移。特點(diǎn)：1.主要是對(duì)以擴(kuò)散方式向上 運(yùn)移的油氣起作用。擴(kuò)散原因：濃度差擴(kuò)散方向：高濃度向低濃度。2.烴濃度封閉是一種暫時(shí)的封閉。 生油層生烴出現(xiàn)高

7、濃度，向上下擴(kuò)散，阻止下伏儲(chǔ)集層油氣向上擴(kuò)散。152.4、三種封閉機(jī)理的對(duì)比封閉機(jī)理特 點(diǎn)毛細(xì)管封閉作為蓋層封油氣最普遍的原理，因而最為常見壓力封閉可以阻止水溶液和擴(kuò)散方式運(yùn)移的油氣烴濃度封閉隨生烴量的增加可能會(huì)產(chǎn)生超壓封閉總結(jié)： 同一蓋層中，各類封閉機(jī)理可以取長(zhǎng)補(bǔ)短，封閉機(jī)理越豐富的蓋層封閉性越好。對(duì)比16一、蓋層的分類二、蓋層的封閉機(jī)理三、影響蓋層的因素四、蓋層的評(píng)價(jià)蓋層的韌性蓋層的厚度蓋層的巖性影響蓋層的因素蓋層的分布范圍和連續(xù)性主要內(nèi)容3、影響因素結(jié)構(gòu)圖173.1、蓋層的巖性 簡(jiǎn)述： 從理論上講，任何一種巖性的巖層均可作為蓋層，只要其排替壓力大于下伏儲(chǔ)集層中油氣向上運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力。 但是大

8、量油氣田勘探結(jié)果表明，最常見的蓋層的巖性主要為兩大巖石類：一類是泥質(zhì)鹽類，一類是膏鹽類。其中泥質(zhì)巖類常與儲(chǔ)集巖層并存；而膏巖蓋層則多發(fā)育在碳酸鹽巖剖面中。在特殊情況下，如在構(gòu)造變動(dòng)微弱的地區(qū)，裂縫不發(fā)育，致密的泥灰?guī)r也可充當(dāng)蓋層。 分類： 183.1.1、蓋層的巖性泥質(zhì)巖類特點(diǎn)：1.孔隙細(xì)小，排替壓力很高，具有較強(qiáng)的物性封閉能力。2.分布廣、數(shù)量多、最常見，各種沉積環(huán)境中。影響該類蓋層的因素： 泥巖中膨脹性礦物（尤其是蒙脫石）越多，蓋層質(zhì)量就越好，遮擋力越強(qiáng)，對(duì)保存油氣藏所需的厚度越小。反之，則要很大厚度來(lái)補(bǔ)償。 泥質(zhì)蓋層與粒度組分有密切關(guān)系。一般說(shuō)來(lái)，分散性（粉碎程度）越高，其滲透率越低，因

9、此，遮擋能力就越強(qiáng)。 含砂質(zhì)、粉砂質(zhì)等雜質(zhì)會(huì)大大降低泥質(zhì)蓋層的遮擋能力。 礦物成份：蒙脫石吸收容量大，因此遮擋力強(qiáng)；交換絡(luò)合物中Na+高的其膨脹性、塑性、吸水性增大，毛管壓力和滲透性降低。193.1.2、蓋層的巖性膏鹽類 巖鹽、石膏類蓋層 膏鹽類蓋層基本不具有孔隙，其物性封閉能力比泥巖更強(qiáng)，因而該類蓋層是高質(zhì)量的蓋層，可遮擋高壓氣藏。其阻擋天然氣擴(kuò)散的能力要比一般額泥巖強(qiáng)近一百倍，可以有效地阻擋烴類的擴(kuò)散損失。 單獨(dú)由石膏（特別是硬石膏）組成的蓋層，其遮擋能力不如鹽巖。石膏與巖鹽塑性是硬石膏的三倍，所以由硬石膏組成的蓋層的油氣藏油氣柱高度不大，油氣充滿系數(shù)小。只有石膏與巖鹽結(jié)合或呈互層，才能大

10、幅度提高遮擋能力。203.1.3、蓋層的巖性碳酸鹽巖類碳酸鹽類蓋層 通常是指碳酸鹽巖占半數(shù)至純由碳酸鹽巖組成的一些非滲透性巖石，如泥質(zhì)石灰?guī)r、硫酸鹽化灰?guī)r、致密石灰?guī)r等。很少發(fā)現(xiàn)以碳酸鹽巖作為蓋層。蓋層遮擋能力排序： 巖鹽含鹽的混合巖類泥（頁(yè)）巖石膏（硬石膏稍次）砂質(zhì)泥巖泥灰?guī)r泥質(zhì)灰?guī)r及硫酸鹽化石灰?guī)r含少量泥質(zhì)的石灰?guī)r泥質(zhì)粉砂致密砂巖。213.2、蓋層的厚度實(shí)例一： 從蓋層的物性封閉來(lái)說(shuō)，蓋層的厚度似乎對(duì)蓋層的封閉性沒有直接影響。Hubbert（1983）計(jì)算過(guò)，幾英寸的粘土巖估計(jì)有4.14MPa的排替壓力，并足以封住915m的油柱。蓋層封隔性與厚度有關(guān)系嗎？實(shí)例二： 前蘇聯(lián)學(xué)者依諾澤姆采夫研

11、究了古比雪夫地區(qū)油藏之上厚薄不等的蓋層時(shí)發(fā)現(xiàn)：石油密度和石油中的溶解氣含量在蓋層厚度小于25m時(shí)隨著蓋層厚度的增加而曲線呈線性變化，并據(jù)此提出蓋層的有效厚度下限標(biāo)準(zhǔn)是25m。223.2、蓋層的厚度蓋層封隔性與厚度的關(guān)系 （1）石油密度隨蓋層厚度增加而減小。但只說(shuō)明25m不足以保護(hù)， 厚度達(dá)一定值之后，密度不再增大，說(shuō)明油藏已得到充分保護(hù)。 （2）溶解氣組分變化 25m內(nèi)重?zé)N含量隨厚度減小而增大，線性關(guān)系。25m時(shí)不再影響。（3）甲烷隨厚度上升而上升，到25m時(shí)不變。233.2、蓋層的厚度 構(gòu)造活動(dòng) 破壞蓋層的封閉性 1、地層抬升剝蝕：蓋層殘后越小，封閉性越差； 2、斷裂作用破壞蓋層的封閉性；

12、3、巖漿或者巖體等侵入作用，可使蓋層拱張破裂總結(jié)： 蓋層厚度間接影響封閉能力。理論上講蓋層厚度對(duì)封堵油氣沒有直接影響，但當(dāng)蓋層排替壓力不夠時(shí)，加大厚度可以彌補(bǔ)這一不足。從保存油氣的角度看，蓋層越厚越有利，厚度大不易被小斷層錯(cuò)斷，不易形成連通的微裂縫；厚度大的泥巖，其中的流體不易排出，從而形成異常壓力，導(dǎo)致封閉能力的增加。243.3、蓋層的分布范圍和連續(xù)性概念： 蓋層的連續(xù)性是指蓋層被剝蝕和被斷裂錯(cuò)斷的情況。 在區(qū)域性蓋層中，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)斷裂的現(xiàn)象。而真正對(duì)蓋層連續(xù)性造成破壞影響的主要因素是蓋層的密度、斷裂的封閉性和斷裂的錯(cuò)動(dòng)與活動(dòng)時(shí)間。顯然，斷裂的密度越小越好。253.3、蓋層的韌性與巖性有關(guān)：

13、 碳酸鹽巖及泥巖雖然排替壓力很高，但它們形變時(shí)比鹽層、石膏層、粘土頁(yè)巖及富含有機(jī)質(zhì)的巖石更易產(chǎn)生裂隙。 泥巖的韌性 影響泥巖韌性的主要因素是粘土礦物種類和含量。常見粘土礦物的韌性順序是：蒙皂(脫)石高嶺石伊利石綠泥石粘土礦物含量越高，韌性越好。26一、蓋層的分類二、蓋層的封閉機(jī)理三、影響蓋層的因素四、蓋層的評(píng)價(jià)泥頁(yè)巖蓋層封蓋質(zhì)量測(cè)井分析綜合解釋成果圖有效蓋層的識(shí)別與評(píng)價(jià)油氣蓋層的常規(guī)評(píng)價(jià)參數(shù)蓋層的評(píng)價(jià)泥頁(yè)巖蓋層的測(cè)井評(píng)價(jià)參數(shù)主要內(nèi)容4、蓋層評(píng)價(jià)結(jié)構(gòu)圖274.1、油氣蓋層的常規(guī)評(píng)價(jià)參數(shù)4.1.1 宏觀參數(shù) 厚度（h）、剖面長(zhǎng)度（L）、分布面積（S）、巖性參數(shù)4.1.2 品質(zhì)參數(shù)1）滲透率 數(shù)值越

14、小，說(shuō)明遮擋能力越強(qiáng)。一般大于0.0110-3m2 的巖石就被認(rèn)為無(wú)遮擋能力，不能作為蓋層。2）遮蓋系數(shù) 遮蓋系數(shù)指捕集高度與構(gòu)造閉合高度之比。 KZ=HZ/（H+H）100%式中： KZ遮蓋系數(shù)（%）； H構(gòu)造閉合度（m）； HZ蓋層捕集高度（m）； H剩余高度（m）。 當(dāng)KZ100%時(shí)，蓋層具有效好的封蓋能力， KZ越大時(shí)，封蓋能力越好，當(dāng)KZ50%時(shí)，則蓋層的封蓋能力較差。284.1、油氣蓋層的常規(guī)評(píng)價(jià)參數(shù)3）泥巖中膨脹性礦物的含量 蓋層中膨脹性礦物（特別是蒙脫石）含量越高，遮擋能力越強(qiáng)，對(duì)蓋層厚度的要求相應(yīng)可以降低。4）泥質(zhì)蓋層的砂質(zhì)、粉砂質(zhì) 百分含量及泥質(zhì)系數(shù) 砂質(zhì)、粉砂質(zhì)組分含量越

15、高，遮擋能力越差。泥質(zhì)系數(shù)為泥巖總厚度與蓋層總厚度之比，系數(shù)越大，遮擋能力越強(qiáng)。5）泥質(zhì)蓋層的分散度 分散度（粉碎程度）越高，其滲透率就越小。6）蓋層巖石的塑性 塑性大的巖石，遮擋能力較強(qiáng)，較不易出現(xiàn)裂隙。在巖層發(fā)生變形的情況下，裂隙首先在塑性較小的巖層中產(chǎn)生。泥巖蓋層的塑性與粒度有關(guān)。 294.2、有效蓋層的識(shí)別與評(píng)價(jià)4.2.1 有效蓋層的識(shí)別 有效蓋層是指能夠封閉油氣的直接蓋層。判斷的主要標(biāo)準(zhǔn)是蓋層突破壓力的大小。突破壓力PA：指油氣開始突破蓋層的毛細(xì)管壓力（即巖樣表面最大孔喉半徑rA對(duì)應(yīng)的毛細(xì)管壓力 ）。貫穿壓力PB：指實(shí)驗(yàn)中，油氣從一端貫穿到另一端時(shí)對(duì)應(yīng)的毛細(xì)管壓力。因此，貫穿才是油氣

16、通過(guò)蓋層散失的起點(diǎn)（具體為巖樣），其值一般應(yīng)比突破壓力大。有效蓋層和假蓋層 當(dāng)巖層突破壓力大于促使油氣通過(guò)它發(fā)生滲漏的動(dòng)力時(shí)，該巖層就能對(duì)油氣起封隔作用，成為蓋層，我們把這樣的泥巖蓋層成為“有效蓋層”。當(dāng)裂縫比較發(fā)育，且連通比較高的情況下，巖層的突破壓力會(huì)大大降低，油氣就可進(jìn)入此巖層，并在其中發(fā)生滲漏、散失，這樣的泥巖不能封閉油氣藏，我們稱它為“假蓋層”。 反映泥巖有效蓋層和假蓋層最靈敏的測(cè)井參數(shù)是有效孔隙度和滲透率。當(dāng)蓋層的 時(shí)認(rèn)為蓋層為有效蓋層，否則不能封閉油氣為假蓋層。304.2、有效蓋層的識(shí)別與評(píng)價(jià)4.2.2 泥質(zhì)蓋層的等級(jí)評(píng)價(jià) 有效蓋層是一個(gè)范圍值，我們有必要進(jìn)行對(duì)蓋層進(jìn)行更細(xì)的劃分

17、來(lái)判斷蓋層的優(yōu)劣。評(píng)價(jià)角度：（一）、含砂量（二）、厚度（三）、總孔隙（四）、有效孔隙度根據(jù)這四個(gè)方面來(lái)進(jìn)行分權(quán)值評(píng)價(jià)蓋層的優(yōu)劣。314.2、有效蓋層的識(shí)別與評(píng)價(jià)324.3、泥頁(yè)巖蓋層的測(cè)井評(píng)價(jià)參數(shù)泥頁(yè)巖測(cè)井研究 測(cè)井方法研究泥頁(yè)巖蓋層，是根據(jù)測(cè)井資料計(jì)算的厚度、含砂量、總孔隙度、有效孔隙度、滲透率、欠壓實(shí)異常及粘土礦物成分進(jìn)行綜合分析評(píng)價(jià)的。1.厚度2.含砂量 泥頁(yè)巖蓋層含砂量的多少直接影響蓋層的質(zhì)量，泥頁(yè)巖含砂量的增大，將導(dǎo)致地層可塑性降低，脆性增大，容易產(chǎn)生裂縫。這一效應(yīng)對(duì)深層泥巖尤為突出，甚至產(chǎn)生儲(chǔ)蓋倒置的現(xiàn)象。334.3、泥頁(yè)巖蓋層的測(cè)井評(píng)價(jià)參數(shù)3.總孔隙度（它是評(píng)價(jià)泥頁(yè)巖蓋層質(zhì)量的一

18、個(gè)重要參數(shù)） 泥巖蓋層總孔隙度的大小反映泥巖的壓實(shí)程度，總的孔隙度越小，壓實(shí)程度越高，孔隙喉道半徑越小，泥巖孔隙毛細(xì)管力越大，滲透率越低，封閉性越好。 一般說(shuō)來(lái)，泥巖總孔隙度只要降低到30%左右，即可封閉油藏。30%這個(gè)孔隙度量值，可以作為泥巖蓋層封閉油氣的下限臨界值，只要泥巖總孔隙度低于這個(gè)量值，并且具有區(qū)域分布，都可以作為油氣藏的封蓋。344.3、泥頁(yè)巖蓋層的測(cè)井評(píng)價(jià)參數(shù)4.有效孔隙度 它是評(píng)價(jià)泥頁(yè)巖蓋層質(zhì)量的一個(gè)重要參數(shù) 一般來(lái)說(shuō)，對(duì)時(shí)代新的盆地，泥巖蓋層的封蓋性能主要取決于總孔隙度的大小。特點(diǎn)： 泥巖突破壓力一般情況下隨著埋深增加或隨地層層系變老而增大。 對(duì)時(shí)代老的盆地來(lái)說(shuō)，泥巖封蓋性能主要取決于有效孔隙度的大小。特點(diǎn)： 泥巖突破壓力隨埋深增加而增大的規(guī)律不明顯，隨層系變老增加的趨勢(shì)也不明顯。354.3、泥頁(yè)巖蓋層的測(cè)井評(píng)價(jià)參數(shù)5.孔隙度 泥頁(yè)巖的滲透率是孔隙度、束縛水飽和度和含砂量的函數(shù)?？紫抖?、含砂量越高