石油天然气地质学第5章盖层研究.ppt

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1、第五章第五章 油气藏盖层研究油气藏盖层研究第一节第一节 盖层概述盖层概述一、盖层概念一、盖层概念 1.1.定义：位于定义：位于储集层之上储集层之上，阻止油气，阻止油气向上向上运移的致密运移的致密不渗透岩层。不渗透岩层。盖层的概念和渗透率一样是相对的。一定岩性、一定厚盖层的概念和渗透率一样是相对的。一定岩性、一定厚度的岩层在一定的油藏能量下能充当盖层，但在油藏能量更度的岩层在一定的油藏能量下能充当盖层，但在油藏能量更高的情况下则有可能被穿透，不能作盖层。高的情况下则有可能被穿透，不能作盖层。即：盖层的有效性是相对的。即：盖层的有效性是相对的。2.2.盖层分类盖层分类 局部：含油气盆地的局部隆起上

2、局部：含油气盆地的局部隆起上 （1 1）按分布规模）按分布规模 区域：含油气盆地全区覆盖区域：含油气盆地全区覆盖 相对均质盖层（其它岩性夹层相对均质盖层（其它岩性夹层2525）按成分按成分 不均质盖层（其它岩性夹层不均质盖层（其它岩性夹层2525）陆源成因：含泥质、粉砂质盖层陆源成因：含泥质、粉砂质盖层 化学成因：含岩盐、石膏、硬石膏化学成因：含岩盐、石膏、硬石膏 按成因按成因 冰冻成因：含冰冻砂、粉砂冰冻成因：含冰冻砂、粉砂 混合成因：灰泥、膏盐、灰盐、膏灰、混合成因：灰泥、膏盐、灰盐、膏灰、泥冰泥冰 特殊盖层：水合物盖层特殊盖层：水合物盖层 沥青盖层沥青盖层 3 3 盖层封闭烃类的机理：盖

3、层封闭烃类的机理：毛细管力封闭毛细管力封闭具有较高的排替压力而阻止烃类逸散具有较高的排替压力而阻止烃类逸散 超压封闭超压封闭异常高的孔隙压力而阻止烃类逸散异常高的孔隙压力而阻止烃类逸散 (3)(3)烃浓度封闭烃浓度封闭生烃地层以高浓度阻止下伏油气向上扩散运生烃地层以高浓度阻止下伏油气向上扩散运移。移。特点：特点：毛细管力封闭毛细管力封闭：一般只能遮挡游离相的烃，难以封堵水溶相及扩散相烃；一般只能遮挡游离相的烃，难以封堵水溶相及扩散相烃；对于石油比天然气更重要，气易溶于水；对于石油比天然气更重要，气易溶于水；在泥岩压实阶段的在泥岩压实阶段的晚期晚期更为重要；更为重要；特点：特点：异常高压异常高压

4、 可以封闭任何相态的烃类；可以封闭任何相态的烃类；对天然气的封闭作用比对石油更重要；对天然气的封闭作用比对石油更重要；在泥岩压实阶段的在泥岩压实阶段的中期中期更重要；更重要；(3)(3)烃浓度封闭烃浓度封闭 主要封闭以扩散方式向上运移的烃类；主要封闭以扩散方式向上运移的烃类；盖层的烃浓度越高，封闭扩散的能力越强；盖层的烃浓度越高，封闭扩散的能力越强；本身是烃源岩，同样具有毛管压力封闭；本身是烃源岩，同样具有毛管压力封闭；从世界现有油田来看，可作盖层的岩性有：从世界现有油田来看，可作盖层的岩性有：(1)(1)泥（页）岩泥（页）岩 与碎屑岩储层并存；与碎屑岩储层并存；(2)(2)岩盐石膏（硬石膏）

5、岩盐石膏（硬石膏）多发育在碳酸盐岩剖面；多发育在碳酸盐岩剖面；(3)(3)泥灰岩、泥质石灰岩、石灰岩裂缝不发育地区；泥灰岩、泥质石灰岩、石灰岩裂缝不发育地区；(4)(4)冰冻砂岩、致密砂岩少见冰冻砂岩、致密砂岩少见据统计据统计(H.D.Klemme,1977),(H.D.Klemme,1977),世界上世界上334334个大油气田中个大油气田中 泥页岩盖层占泥页岩盖层占6565，蒸发岩类，蒸发岩类 占占3333，致密灰岩类占，致密灰岩类占2 2 1.1.泥质（页）岩类盖层泥质（页）岩类盖层 特点：分布广、数量多、最常见，几乎产于各种沉积环境中。特点：分布广、数量多、最常见，几乎产于各种沉积环境

6、中。苏联对泥质岩盖层研究较详细，对其成分、分散度、结构构造苏联对泥质岩盖层研究较详细，对其成分、分散度、结构构造特点与其遮挡能力的关系作了较多研究。特点与其遮挡能力的关系作了较多研究。影响该类盖层的因素：影响该类盖层的因素：膨胀性矿物膨胀性矿物（尤其是蒙脱石）越多，盖层质量就越好，遮挡（尤其是蒙脱石）越多，盖层质量就越好，遮挡力越强，所需的厚度越小。力越强，所需的厚度越小。粒度组分：粒度组分：分散性（粉碎程度）越高，其渗透率就越低，遮分散性（粉碎程度）越高，其渗透率就越低，遮挡能力就越强。挡能力就越强。含砂质、粉砂质等含砂质、粉砂质等杂质杂质会大大降低泥质盖层的遮挡能力；会大大降低泥质盖层的遮

7、挡能力；矿物成份矿物成份：蒙脱石吸收容量大，因此遮挡力强；：蒙脱石吸收容量大，因此遮挡力强；2.2.岩盐、石膏（硬石膏）类盖层岩盐、石膏（硬石膏）类盖层 该类盖层是高质量的盖层，可遮挡高压气藏。该类盖层是高质量的盖层，可遮挡高压气藏。它们所遮挡的油藏的充填程度最为饱满（常达它们所遮挡的油藏的充填程度最为饱满（常达8080100100）油气藏高度大。含盐岩层随深度增大塑性增大，由于油气藏高度大。含盐岩层随深度增大塑性增大，由于“流动效流动效应应”，它们能愈合裂缝、断裂，使油气不致流失。，它们能愈合裂缝、断裂，使油气不致流失。单独由石膏（特别是硬石膏）组成的盖层，其遮挡能力不单独由石膏（特别是硬石

8、膏）组成的盖层，其遮挡能力不如盐岩。石膏与岩盐如盐岩。石膏与岩盐塑性塑性是硬石膏的三倍，所以由硬石膏组成是硬石膏的三倍，所以由硬石膏组成的盖层的油藏油柱高度不大，油充满系数小。的盖层的油藏油柱高度不大，油充满系数小。只有石膏与岩盐只有石膏与岩盐结合或成互层，才能大幅度提高遮挡能力结合或成互层，才能大幅度提高遮挡能力。3.3.碳酸盐类盖层碳酸盐类盖层 通常是指碳酸盐岩占半数至纯由碳酸盐岩组成的一些非渗通常是指碳酸盐岩占半数至纯由碳酸盐岩组成的一些非渗透性岩石，如泥质石灰岩、硫酸盐化灰岩、石灰岩等。透性岩石，如泥质石灰岩、硫酸盐化灰岩、石灰岩等。4.4.砂岩盖层砂岩盖层：致密砂岩或饱含水砂岩致密砂

9、岩或饱含水砂岩。5.5.冰冻成因盖层冰冻成因盖层：见于永久冻土带。见于永久冻土带。盖层遮挡能力排序：盖层遮挡能力排序：岩盐岩盐含盐的混合岩类含盐的混合岩类泥（页）岩泥（页）岩石膏（硬石膏稍次石膏（硬石膏稍次）砂质泥岩砂质泥岩泥灰岩泥灰岩泥质灰岩及硫酸盐化石灰岩泥质灰岩及硫酸盐化石灰岩石灰岩石灰岩含少量泥质）含少量泥质）泥质粉砂泥质粉砂致密砂岩致密砂岩冰冻岩。冰冻岩。三、盖层遮挡能力与厚度的关系三、盖层遮挡能力与厚度的关系 依诺泽姆采夫研究了依诺泽姆采夫研究了古比雪夫地区古比雪夫地区C C油藏之上厚薄不等的油藏之上厚薄不等的盖层对石油的影响。盖层对石油的影响。1.1.石油密度随盖层厚度增石油密度

10、随盖层厚度增加而减小加而减小。但只说明该区但只说明该区25M25M不不足以保护石油的氧化，足以保护石油的氧化，厚度达一定值之后，密厚度达一定值之后，密度再不增大，说明油藏度再不增大，说明油藏已得到充分保护。已得到充分保护。三、盖层遮挡能力与厚度的关系三、盖层遮挡能力与厚度的关系 2.2.溶解气组分变化溶解气组分变化 25M25M内甲烷含量随厚内甲烷含量随厚度增大而增大，线性关度增大而增大，线性关系。系。25M25M时不再影响。时不再影响。重烃随厚度上升而重烃随厚度上升而下降，到下降，到25M25M时不变。时不变。说明，说明，25M25M是理想厚是理想厚度，但是并不是所有地度，但是并不是所有地区

11、都应具有区都应具有25M25M的理想的理想厚度才能作盖层厚度才能作盖层。结论：厚度不是决定因素。厚度与油藏高度无对比关系。结论：厚度不是决定因素。厚度与油藏高度无对比关系。一般认为，盖层厚度与封闭能力之间，没有绝对关系一般认为，盖层厚度与封闭能力之间，没有绝对关系。涅斯捷洛夫对盖层的厚度问题进行了实验和理论计算后涅斯捷洛夫对盖层的厚度问题进行了实验和理论计算后指出，只要指出，只要有有1 1米厚的粘土层作盖层米厚的粘土层作盖层，就能起到封闭油气的作，就能起到封闭油气的作用。如果再加上时间因素，也只需要几米厚就足够了。用。如果再加上时间因素，也只需要几米厚就足够了。别列托对西高加索区下白垩统油层的

12、盖层进行了统计和别列托对西高加索区下白垩统油层的盖层进行了统计和分析，认为埋深在分析，认为埋深在1200-30001200-3000米范围内，米范围内，5-105-10米厚的泥岩可封米厚的泥岩可封闭。闭。我国：松辽盆地：泥岩盖层厚度下限我国：松辽盆地：泥岩盖层厚度下限20m20m 川南三叠系气藏石膏盖层下限川南三叠系气藏石膏盖层下限6 610m10m以上是以上是对泥岩而言对泥岩而言，对化学岩却无人涉足。，对化学岩却无人涉足。四、盖层遮挡能力与深度的关系四、盖层遮挡能力与深度的关系 盖层遮挡性能除与岩性、厚度有密切关系外，还与埋藏盖层遮挡性能除与岩性、厚度有密切关系外，还与埋藏深度有关。影响因素

13、有：深度有关。影响因素有：1 1、岩石埋深增加，岩石的压缩作用增强、岩石埋深增加，岩石的压缩作用增强岩石密度增大岩石密度增大，体积缩小，孔隙管道结构发生变化，孔隙管道截面积变小，体积缩小，孔隙管道结构发生变化，孔隙管道截面积变小，增强了盖层遮挡能力。，增强了盖层遮挡能力。当深度不大，约当深度不大，约1000M1000M时，泥质盖层中粉砂质含量的多寡时，泥质盖层中粉砂质含量的多寡对其影响较大。含量上升，遮挡下降。对其影响较大。含量上升，遮挡下降。当深度达当深度达3000M3000M或更深时，压实作用强烈，导致孔隙度大或更深时，压实作用强烈，导致孔隙度大大减小，使泥质粉砂岩与粉砂质泥岩的遮挡能力变

14、得很相近大减小，使泥质粉砂岩与粉砂质泥岩的遮挡能力变得很相近。表表1 1 埋深不同的岩石孔隙管道直径渗透率和贯穿压力对比埋深不同的岩石孔隙管道直径渗透率和贯穿压力对比粉砂质泥岩粉砂质泥岩 (粉砂组份粉砂组份20)泥泥 质质 粉粉 砂砂 岩岩样样号号 深深 度度m优势优势孔隙孔隙m最大最大孔隙孔隙m渗 透渗 透率率md贯贯穿穿压压力力样样号号深深 度度m优势优势孔隙孔隙m最大最大孔隙孔隙m渗 透渗 透率率md贯贯穿穿压压力力49800.032-0.080.064-0.12.810-418710590.032-0.080.064-0.132410-49518000.025-0.050.04-0.0

15、648.510-530818500.02-0.0640.05-0.14.810-530634000.013-0.030.05-0.0644.410-550937800.02-0.0640.5-0.064510-576 2.2.高温高压高温高压 泥岩在高温高压下发生泥岩在高温高压下发生压缩、脱水作用压缩、脱水作用，变成硬泥岩（，变成硬泥岩（泥板岩），其塑性降低，岩性变脆，并出现裂隙。若裂隙不泥板岩），其塑性降低，岩性变脆，并出现裂隙。若裂隙不是孤立的，则会显著降低泥岩的遮挡能力。是孤立的，则会显著降低泥岩的遮挡能力。E.M.E.M.乌斯（苏乌斯（苏.高加索天研所高加索天研所)认为认为:泥岩在成岩

16、后生作用泥岩在成岩后生作用的早期是流体挡板，进入深处（的早期是流体挡板，进入深处（4000-6000M4000-6000M）后会开裂变成）后会开裂变成渗透层。渗透层。对西西伯利亚中生界剖面的研究，泥质盖层在对西西伯利亚中生界剖面的研究，泥质盖层在150015002500M2500M深度性能最佳。深度性能最佳。第二节第二节 盖层的分类评价盖层的分类评价一、盖层的分类评价一、盖层的分类评价 1.A.A.1.A.A.哈宁的盖层分类评价哈宁的盖层分类评价 哈宁根据实验数据编制了一个泥质岩评价表。这是对盖哈宁根据实验数据编制了一个泥质岩评价表。这是对盖层所作的首次划分尝试。层所作的首次划分尝试。分类依据分类依据：孔隙直径、渗滤性质、气体贯穿压力。：孔隙直径、渗滤性质、气体贯穿压力。存在问题存在问题：用煤油饱和岩样与地层条件根本不同。地：用煤油饱和岩样与地层条件根本不同。地层条件下作为盖层的泥岩虽然与油气直接接触，但盖层中通层条件下作为盖层的泥岩虽然与油气直接接触，但盖层中通常含有水，这种水处于毛管中，是难以置换出来的。常含有水，这种水处于毛管中，是难以置换出来的。划分过细划分过细 泥岩遮挡能力评