影响封盖能力的主要因素

如题所述

1.影响封盖能力的微观因素

目前盖层研究认为,盖层具有物性、压力和烃浓度封闭3种主要封油气机理。一般认为,具有3种封闭机理的盖层,封闭油气最有利,它既可以对呈游离相态运移的油气构成封闭,也可以对呈水溶相和扩散相运移的油气构成封闭。

物性封闭能力的大小,广泛利用岩石的排替压力、渗透率、孔隙度、密度、比表面和微孔隙结构等参数来评价,其中岩石的排驱压力是实测岩石物性封闭诸参数中最直接、最基本的一项参数。它与孔隙度、渗透率之间呈负相关关系(图3-5-2),盖层的排替压力越大,盖层的物性封闭能力就越强。

压力封闭指盖层孔隙中存在异常高压而形成对储层中流体的上移起阻挡作用。在泥岩盖层存在异常高压情况下,储层中的流体要通过盖层必须克服盖层的毛细管压力和盖层孔隙中异常高压的阻力。因此,存在异常高压的盖层有更强的封闭能力。异常高压封闭油气的实例在渤海湾坳陷区第三系油气藏中常见,据鄂尔多斯的资料,上石盒子组、山西组、太原组的厚层泥岩中均有一定程度的剩余压力,形成对气藏的有利封盖。经过计算我们得到了华北地区一些井的流体超压值(表3-5-4)。

图3-5-2 华北地区泥质岩突破压力与渗透率关系图

表3-5-4 华北地区部分井孔隙流体超压值

盖层的烃浓度封闭只存在于具有生烃能力的盖层中。其封闭能力大小主要取决于盖层与下伏储集层中含气浓度的差值大小,二者差值越大,盖层烃浓度封闭能力越强。

2.影响封盖能力的宏观因素

从宏观上讲,盖层质量的优劣直接受控于区域构造条件和沉积作用,同时在埋藏成岩过程中,由于粘土矿物成分的转化,使岩石内部结构发生质变,直接影响其物性封闭能力。

(1)区域构造运动

华北地区东部上古生界沉积厚度稳定,沉积范围近70×104km2,但与鄂尔多斯坳陷区不同,华北地区经历了印支、燕山、喜马拉雅等多次构造运动的影响,现今多为彼此分割的残留块体,残留面积约19.75×104km2,占原始沉积面积的28.79%。盖层的完整性由于构造裂缝的发育而变差。上古生界宏观分布格局受印支运动控制,故也控制了上古生界盖层的宏观分布。

(2)沉积环境

上古生界盖层发育的有利相带主要为潟湖相、浅海陆棚相、三角洲前缘-前三角洲相和河漫平原相;相同物性泥岩盖层的厚度愈大,横向稳定性愈好,其封盖性能愈强。厚度大小不仅对流体渗流起到阻滞作用,而且对天然气的扩散程度具有相当程度的影响。盖层厚度大小是阻挡流体渗流作用的重要因素之一,厚度越大,阻挡气体散失的时间越长。所以沉积厚度大,砂质含量少是盖层发育的有利环境。

(3)成岩作用

泥质岩的物性封闭能力受许多因素的影响,如泥质岩的形成时间、埋深、所含矿物成分、后期改造等,而这些因素对泥质岩物性封闭能力的影响最终又可归结到成岩程度上。泥质岩在压实成岩过程中,随着埋深增加,压实作用增强,成岩程度加大,其内粘土矿物蒙脱石向伊利石转化,脱去大量层间结合水,使矿物颗粒彼此间排列愈加紧密并使泥岩孔隙度和渗透率降低,塑性增加,排替压力增大,物性封闭能力增强。但是当泥质岩压实成岩程度进一步增强,泥质岩中富含结合水的蒙脱石含量减少,泥质岩的可塑性下降,直至变为脆性,使岩石极易受构造应力作用而产生裂缝,导致其封闭能力变差。所以,通常在晚成岩阶段B亚期开始,岩石塑性变差,脆性增大,易于产生微裂缝而使其排替压力出现减小的现象。

华北地区上古生界泥质岩盖层具有以下规律,即本溪组、山西组泥岩盖层的物性封闭能力大于上石盒子组、石千峰组的泥岩盖层;同时,因为各区块地层埋藏史差异很大,导致盖层封闭性能也有一定的差别(表3-5-5、3-5-6)。即由于成岩程度的不同,造成沁水块坳上古生界盖层封闭能力较之黄骅、胜利、周口地区低。华北石炭二叠系地层大部分处于晚成岩的A期,少数进入晚成岩的B—C期。苏桥地区成岩温度最低,义和庄、东濮、淮南、平顶山等地区蒙脱石全部转变为伊利石,上限温度为137℃。山西阳泉、河南太康成岩程度最高,可达晚成岩的C期。由此可知晚成岩的A期泥质岩封闭能力较其他成岩期强,所以适宜的成岩程度对泥质岩盖层的封闭能力起到重要的控制作用。

表3-5-5 沁参1井盖层分析统计表

表3-5-6 黄骅、胜利、冀中、周口地区上古生界本溪组—山西组泥岩盖层封闭能力统计表

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