试论柴达木盆地第四系盖层的封盖机理

通过对柴达木盆地第四系高孔隙度、低突破压力和具有一定渗透性的特殊盖层研究后指出:这种特殊盖层封盖天然气的机理在于其中饱和高矿化度的地层水;泥岩盖层中孔隙流体压力同下伏气藏压力值很接近;区域盖层厚度巨大;盖层是源岩层;区内气候寒冷,冰冻期长,冰川广布。     

泥岩盖层封气性演化阶段及其研究意义

在研究泥岩盖层封气性的形成条件及演化特征的基础上 ,对 3种类型泥岩盖层的封气性演化阶段进行了划分 :既无生气能力又无异常孔隙流体压力的泥岩盖层 ,其演化不存在阶段性 ,仅有毛细管封闭 ;具生烃能力但不具异常孔隙流体压力的泥岩盖层 ,其演化可分为毛细管封闭和毛细管 压力封闭两个阶段 ;既具生烃能力又具异常孔隙流体压力的泥岩盖层 ,其演化可分为毛细管封闭、压力封闭 毛细管封闭 抑制封闭和毛细管封闭 替代封闭 3个阶段。研究泥岩盖层封气性演化阶段 ,可以正确评价泥岩盖层的封气能力及其有效性。以松辽盆地三肇凹陷青山口组和泉头组一、二段两套泥岩盖层为例 ,讨论了泥岩盖层封气性演化阶段的划分及其意义     

济阳拗陷地层压力预测方法

依据沉积物压实过程所建立的力学关系表明，孔隙流体压力Pp与上覆岩层压力Ph及有效应力Pe有关。其中Ph可由地层的密度求取，Pe可由叠加速度获得。通过对济阳拗陷山东探区地层压力预测精度敏感性的分析，认为地震速度变化及上覆岩层压力梯度对反映地层压力最敏感，于是统计了济阳拗陷100口井声波时差和实测压力资料，同时解释了该区约1000个点的地震速度谱资料，基本查清了造成该区地震速度谱资料异常的因素，建立了该区地震速度谱资料异常干扰校正模型；分别用测井密度、平均密度方法完成了三个凹陷区的正常地层压力模型计算；形成一套技术先进、易于操作、实用性强的地层压力预测方法。应用这些新方法对15口预探井进行地层压力预测，结果与实钻数据的地层压力梯度绝对误差小于0．1g／cm^3，相对误差最大值小于10％，克服了过去地层压力预测存在的不稳定、起伏大的缺陷，满足了预探井地层压力预测的要求。     

一种定量研究非线弹性岩石体积应变新方法

砂岩气藏地层压力下降岩石发生非线弹性变形时,定量研究非线弹性岩石体积应变的大小是个难点。由非线弹性岩石弹性模量与有效压力满足的乘幂关系,推导了地面实验和地层条件岩石体积应变理论关系,提出了一种定量研究岩石体积应变的试算迭代法,并结合岩石变形实验岩石体积应变与有效压力变化数据,求取了岩石非线弹性变形常数a、b值,定量预测了非线弹性岩石体积应变的大小。该方法应用表明,地面实验条件非线弹性岩石体积应变、孔隙度、地层压力下降孔隙度实验预测值或实测值与该方法预测值相对误差分别为≤7.39%、≤0.80%和≤3.92%,具有较好的吻合性,能够实现地面实验数据向地层条件数据的转换,为定量研究非线弹性岩石体积应变提供了有效途径。      

深部硬石膏岩盖层地应力测井评价方法

硬石膏岩具有极低的渗透性及良好的压力封闭能力,通常作为大型油气藏的良好区域盖层。塔里木盆地西南部地区古近系地层深部发育较厚的硬石膏岩层。深部硬石膏岩层的地质特征及应力环境相对复杂,对其地应力进行精细测井评价可以为高效钻探提供依据。通过设计三轴力学和声学同步测试实验,模拟地层高应力环境,获取硬石膏岩力学参数。在此基础上,结合地应力实验测试及测井方法,对古近系硬石膏岩层地应力进行测井评价。利用频散校正技术将实验测试的样品高频(1 MHz)波速值转换为测井频率(20 kHz)波速值。建立了古近系硬石膏岩的横波时差及动静态岩石力学参数解释模型。利用改进的Newberry模型对目的层地应力进行了测井评价,整体地应力预测结果的相对误差为5.6%,绝对误差为3.16 MPa,能够满足工程需要。     

深层气泥岩盖层封闭能力的综合评价——以东濮凹陷杜桥白地区沙河街组三段泥岩盖层为例

通过对东濮凹陷杜桥白地区沙河街组三段深层气盖层泥岩样品实验测试分析和研究,结果表明孔隙度的变化主要受深度和层位的控制;渗透率与深度关系密切,受层位的影响不大,与孔隙度等参数之间也没有明显的相关关系;突破压力随深度加大而增大,但这一趋势并不是十分突出;突破压力与层位的对应关系较明显,Es₃⁴亚段的突破压力最大,Es₃²亚段次之,而Es₃³则相对较低。为了准确评价盖层封闭能力,选择了孔隙度、渗透率、排替压力、孔径4个盖层评价的指标参数,并根据其重要性的大小分别给予0.1,0.3,0.5和0.1的权系数,以确定东濮凹陷深层气盖层的评价标准:当综合评价的权值大于0.8时,为封闭能力好的1类盖层;当权值为0.6～0.8时,为封闭能力中等的2类盖层;而权值为0.5～<0.6时,为3类盖层;权值为0.3～<0.5时,则为4类盖层;而权值<0.3时则为非盖层。     

泥岩盖层封气性演化阶段及其研究意义

在研究泥岩盖层封气性的形成条件及演化特征的基础上,对3种类型泥岩盖层的封气性演化阶段进行了划分：既无生气能力又无异常孔隙流体压力的泥岩盖层,其演化不存在阶段性,仅有毛细管封闭,具生烃能力但不具异常孔隙流体压力的泥岩盖层,其演化可分为毛细管封闭和毛细管 压力封闭两个阶段,既具生烃能力又具异常孔隙流体压力的泥岩盖层,其演化可分为毛细管封闭、压力封闭 毛细管封闭 抑制封闭和毛细管封闭 替代封闭3个阶段。研究泥岩盖层封气性演化阶段,可以正确评价泥岩盖层的封气能力及其有效性。以松辽盆地三肇凹陷青山口组和泉头组一、二段两套泥岩盖层为例,讨论了泥岩盖层封气性演化阶段的划分及其意义。     

油气封盖的主控因素及其作用分析

在研究盖层封盖油气作用各种因素的基础上,指出厚度、异常孔隙流体压力和断层封闭性是控制油气封盖的主要影响因素,大厚度盖层原始空间分布连续性好,即使被断裂破坏,也不易失去分布的连续性。大厚度盖层毛细管封闭能力强,易形成异常孔隙流体压力和抑制浓度封闭作用。异常孔隙流体压力可使盖层毛细管封闭能力增强,可使盖层形成抑制封闭作用,使断层具封闭性。断层封闭可以恢复盖层的质量和分布的连续性。     

东营凹陷地层流体特征与油气成藏

根据地层水地球化学特征及分布特点,建立东营凹陷古近系沙河街组地层水主要成因类型划分标准,明确了有效烃源岩层排出的沉积-埋藏水与油气运移宏观规律的一致性和其对油气运移的辅助指示作用。综合地层水分布及压力场特征将古近系流体划分为3个流体系统:常压开放流体系统、超压封闭流体系统和过渡带流体系统,分析了不同流体系统内成藏流体特征、成藏动力和流动方式的差异。根据向储集层充注的含烃流体特征和圈闭泄水方式,划分出3种典型含烃流体富集模式。超压封闭流体系统内油富集以高含油饱和度流体充注排挤地层水富集模式为主,容易形成连续型油藏,成藏流体含油饱和度、含烃流体充注压力、圈闭的泄流条件等影响油气的富集程度;常压开放流体系统中的油藏多为低饱和度流体充注-水溢出模式和低饱和度流体充注-水渗出富集模式,充注的含烃流体数量、含烃流体的含油饱和度、圈闭幅度和盖层封油能力等影响油富集程度。     

川东石炭系气藏的岩性封堵与高压流体封堵

川东地区是四川盆地稳定地块中的相对构造活动区,发育10排高陡构造带。20世纪90年代以来,高陡构造带石炭系成组气田勘探获得巨大突破。石炭系气藏的直接盖层是下二叠统梁山组泥岩层。从梁山组的渗透率、孔喉中值半径值分析可知,其属于较差盖层,封盖能力较低;而从孔隙度和突破压力看,梁山组具较强的封闭能力,但这种单一因素的封闭能力还不能完全封盖住研究区具有较高含气高度的石炭系丰富的天然气藏。从压力封闭的机理来考察,上覆层系对下伏层系天然气聚集产生的封闭条件必须是上部地层的原始地层压力大于下伏层系,上部地层的原始地层压力系数大于下伏层系。石炭系上覆二叠系阳新统具有异常高的孔隙流体压力,形成了阻挡烃类逸散的高质量封闭层,从而对下伏石炭系天然气聚集产生高压流体封堵。部分高陡构造带上“通天”破裂逆断层出现压力释放和油气大量散失的现象。研究与勘探实践表明,可将二叠系阳新统现今流体压力系数1.30作为压力封闭的临界值,超过此值即能对下伏石炭系气藏起压力屏蔽作用。     

盖层封闭能力与盖层厚度的定量关系

盖层封闭游离相烃类的能力由两部分组成,一个是盖层底部岩石的排替压力,一个是盖层毛细管孔隙的吸附阻力,盖层毛管孔隙的吸附阻力与盖层岩性、成岩程度、厚度有关,盖层岩石的粒度越小、粘土矿物含量越高、成岩程度越强、厚度越大、盖层的吸附阻力越大,盖层的封闭能力越强。根据泥质岩盖层中孔隙流体的低速渗流机理研究,盖层中吸附阻力的大小恰等于其中孔隙流体超压值的2倍。通过对松辽盆地北部三肇地区青山口组盖层的封闭能力计算,发现该盖层的吸附阻力近似于其底部岩石排替压力的2倍,即实际封闭能力是以前研究的3倍。由此为我国众多盆地中第四系浅层高孔隙度、高渗透率、极低排替压力盖层封盖了大量生物气的机理解释奠定了理论基础。     

莺琼盆地高温超压地层钻前压力预测面临的问题与对策

南海莺琼盆地的中深层普遍具有高温超压特征,基于近几年的研究成果,将总结出的地层孔隙压力预测模型应用到目标井的钻前压力预测时准确率一直较高。但是,在2013年的探井钻探时又遇到了新的问题,即钻前预测压力和实钻计算压力都与实际测试压力存在较大误差,高温超压地层压力预测技术遇到了新的挑战。为此,依据DF1-A、DF13-B、LS13-C井3口井钻后的压力计算结果,分析了误差产生的原因。结果认为问题主要出在对储层连通性、流体性质、断层封堵性以及卸压通道等方面的认识不足。进而提出了该区地层孔隙压力预测的改进方法,即在以往压力预测模型的基础上,结合砂体展布和断层分析结果,考虑压力传递作用,并确定压力传递点来进行钻前压力预测。将此方法应用于LS13-D井,计算的地层压力系数为1.936,与实际测压点吻合程度非常高,证实了改进后的预测压力方法的有效性和准确性。     

地震层速度在断层封堵性研究中的应用

地震层速度与地层孔隙度、剩余孔隙度之间存在一定的函数关系。而剩余孔隙度又反映了地层的压实状态。运用这一关系可通过层速度预测断裂的封闭性。具体步骤为(1)用回归分析确立孔隙度与深度关系曲线;(2)根据剩余孔隙度,在区域上进行压实级别划分并判断断层的封闭性。这一方法在塔里木盆地轮台断裂附近进行了应用,取得了较好效果。     

欠平衡井底压力采集系统的研制与应用

在欠平衡钻井、空气或泡沫钻井中,当钻井液含有多相流时会出现井底压力不清楚、地层压力预测误差较大、欠平衡井底负压值控制不准确等问题。通过在三开欠平衡井段的现场试验,实测出钻井过程中在井底存在多相流时的井底压力,发现理论计算误差在10%左右,在有气侵的情况下误差高达13%,为此,提出一种利用实测井底压力准确计算地层压力的新方法,完井实测地层压力证明了该理论计算的准确性。它能准确计算出井底负压值以及环空钻井液平均密度的大小,合理确定后续欠平衡钻井的钻井液密度,从而发展和完善了欠平衡钻井井底压力控制技术,实现了欠平衡钻井数据采集分析的定量化、标准化和自动化。     

天然气封盖层的突破压力

突破压力的模拟实验方法是利用已取得的盖层岩芯样品,模拟到地下赋存状态,用气体排驱直至气体突破,求得的近似排替压力值即为突破压力。通过模拟实验研究发现,突破压力主要受控于渗透率,随渗透率的减小而增大;而介质、孔隙度等也都影响着突破压力。渗透率相同,饱含介质由气→油→水突破压力逐次成倍增加。孔隙度与突破压力则呈反向相关关系,孔隙度越大,突破压力越小。利用以突破压力为主的相关参数,将盖层封闭性能划分为6个等级,建立了适合我国特点的天然气封盖层封闭能力的综合分级评价标准。     

高柳地区新近系地层压力和温度对岩石物性的影响

黄骅坳陷北部南堡凹陷高柳地区明化镇组、馆陶组砂岩属疏松、固结程度较差的储集层，岩心实验结果表明，随着净上覆地层压力（净覆压）的增加，岩石的孔隙度、渗透率均不同程度地降低，并且渗透率的变化幅度远大于孔隙度。与常规岩心分析结果相比，油藏条件下（净覆压大于20MPa）孔隙率约减小3％－10％，渗透率约减小12％－70％。通过研究建立了高柳地区孔隙度、渗透率的净覆压校正关系式，分析得出孔度、渗透率与净覆压之间呈指数函数关系的结论：在净覆压增大的同时，地层温度对该地区岩石物性的影响可以忽略。     

异常孔隙流体压力对各种相态天然气的间接封闭作用

在异常孔隙流体压力形成机制及条件的基础上,对异常孔隙流体压力在封闭各种相态天然气的作用方面进行了研究。指出:异常孔隙流体压力不能直接对游离相天然气进行封闭,但可使泥岩盖层毛细管封闭能力增强,间接地对封闭游离相天然气起作用;异常孔隙流体压力也不能直接对水溶相天然气进行封闭,但可通过使泥岩盖层吸附阻力增强,间接地对水溶相天然气起作用;异常孔隙流体压力也不能直接对扩散相天然气进行封闭,但可通过形成异常含气浓度,间接地对封闭扩散相天然气起作用。     

盖层、压力封盖和异常压力系统研究

通过对四川盆地川西坳陷中生界非常规致密砂岩气藏的研究,认为物性盖层的遮盖能力不仅取决于其孔隙,还取决于其缝隙及其孔隙水的压力。对辽河西部凹陷第三系油气藏的研究发现,欠压实超压封盖是一种非常有效的封盖,并将盖层分为微孔型、微缝型和欠压实超压型3种类型,提出应用饱和度与对应毛细管压力的比值,即主峰饱压比,作为区分微孔型和微缝型盖层的参数。盖层的孔隙水异常压力常常是由泥岩欠压实形成的,与通常的泥岩遮盖机理并不相同,欠压实泥岩盖层在埋藏浅—中等的地层中具有重要作用,对于浅层气更加重要。微孔型盖岩的发育可以导致封存箱的形成,在埋藏中等—深的地层中最为重要,也是最常见的具封存和遮挡作用的盖岩类型。异常压力系统是具有一定体积的地质体,根据其成因可分为封闭型(封存箱)、滞排型(与欠压实有关的超压带)、顶封滞排型和入侵型4种类型。根据异常压力和压力遮盖封闭研究,勘探的优先目标是一大(体积大)、一高(压力系数高)、一低(压力梯度低)的封存箱或封存包,或者是欠压实滞排超压带压力遮盖闭合区主遮盖面的紧下方,可概括为异常压力系统封存或遮盖聚集油气,也简称为超压封盖油气的理论认识。      

盖层封盖能力对天然气聚集的影响——以鄂尔多斯盆地大牛地气田大12井区为例

针对大牛地气田生产过程中出现的纵向和平面产能差异大的问题,以岩心、分析化验和测井资料为基础,通过对盖层封闭机理及封闭能力对天然气富集影响分析,发现研究区盖层属于致密泥岩层与欠压实泥岩层相互叠置形成的超压封闭盖层,盖层封闭能力受正常压实的泥岩与欠压实泥岩共同控制;针对两种封闭机理分别选择盖层厚度、总孔隙度、含砂量和异常孔隙流体压力参数对盖层进行评价.评价结果表明:盖层封闭能力与储层平均试采无阻流量和最大试采无阻流量具有正相关关系;下石盒子组三段在区域盖层的封闭下成为主力产气层段,其高产气区主要集中在研究区的西部边缘,其他目的层段受制于直接盖层封闭能力,含气丰度较低,平面分布比较零散,均未形成大规模连片的含气区,这正是研究区产能受限的关键所在.