石油地质学4. 盖层和生储盖组合

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透性岩石,如泥质石灰岩、硫酸盐化灰岩、致密石灰岩等。很 少发现以碳酸盐岩作为盖层。
盖层遮挡能力排序: 岩盐─含盐的混合岩类─泥(页)岩─石膏(硬石膏稍次
)─砂质泥岩─泥灰岩─泥质灰岩及硫酸盐化石灰岩─含少量 泥质的石灰岩─泥质粉砂─致密砂岩。
3.2、盖层的厚度
盖层封隔性与厚度有关系吗?
实例一: 从盖层的物性封闭来说,盖层的厚度似乎对盖层的封闭
层,只要其排替压力大于下伏储集层中油气向上运 动的动力。
但是大量油气田勘探结果表明,最常见的盖层 的岩性主要为两大岩石类:一类是泥质盐类,一类 是膏盐类。其中泥质岩类常与储集岩层并存;而膏 岩盖层则多发育在碳酸盐岩剖面中。在特殊情况下 ,如在构造变动微弱的地区,裂缝不发育,致密的 泥灰岩也可充当盖层。
⑶ 含砂质、粉砂质等杂质会大大降低泥质盖层的遮挡能力。 ⑷ 矿物成份:蒙脱石吸收容量大,因此遮挡力强;交换络合
物中Na+高的其膨胀性、塑性、吸水性增大,毛管压力和渗透 性降低。
3.1.2、盖层的岩性—膏盐类
岩盐、石膏类盖层 膏盐类盖层基本不具有孔隙,其物性封闭能力比泥岩更
强,因而该类盖层是高质量的盖层,可遮挡高压气藏。其阻 挡天然气扩散的能力要比一般额泥岩强近一百倍,可以有效 地阻挡烃类的扩散损失。
越强,对盖层厚度的要求相应可以降低。 4)泥质盖层的砂质、粉砂质 百分含量及泥质系数
3.2、盖层的厚度
盖层封隔性与厚度的关系
(1)石油密度随盖层厚度增加而减小。但只说明<25m不足以保护, 厚度达一定值之后,密度不再增大,说明油藏已得到充分保护。 (2 )溶解气组分变化。25m内重烃含量随厚度减小而增大,线性关系。25m 时不再影响。 (3)甲烷随厚度上升而上升,到25m时不变。
气易溶于水 (4)在泥岩压实阶段的晚期更为重要。
2.1、物性封闭机理
排替压力:
盖层最大连通孔隙所具有的毛细管力称为盖层的排替压力 。排替压力越大,盖层的封盖能力越强,反之则越差。
不同粒级沉积物中水排替油的压力
沉积物
颗粒直径,mm
排替压力,MPa
极细粘土
10-4
4
粘土
<1/256
>0.1
粉砂
1/256~1/16
石油地质学 第六章 盖层和生储盖组合
主要内容
引言 一、盖层的分类 二、盖层的封闭机理 三、影响盖层的因素 四、盖层的评价 五、生储盖组合
引言
1、概念和基本特征
盖层是指在储集层上方,能够阻止油气向上遗散的岩层。 常见的盖层有泥岩、页岩、蒸发岩及致密灰岩。也有渗透 性极差的砂质岩层。 盖层能封隔油层的重要原因是盖层具有较高的排替压力。 从排替压力的观点看,盖层和储集层是相对的。如果促使 油气渗滤的动力大于岩层的排替压力,油气即可进入岩层渗滤 ,成为储集层。相反,该岩层则对油气的渗滤起封隔作用,成 为盖层。
泥岩的韧性 影响泥岩韧性的主要因素
是粘土矿物种类和含量。常见 粘土矿物的韧性顺序是:
蒙皂(脱)石>高岭石>伊利石>绿泥石 粘土矿物含量越高,韧性越好。
主要内容
引言 一、盖层的分类 二、盖层的封闭机理 三、影响盖层的因素 四、盖层的评价 五、生储盖组合
四、盖层的评价结构图
油气盖层的常规评价参数
盖 有效盖层的识别与评价 层的 评 泥页岩盖层的测井评价参数 价
3.3、盖层的分布范围和连续性
概念:盖层的连续性是指盖层被剥蚀和被断裂错
断的情况。
在区域性盖层中,经常 会出现断裂的现象。而真正 对盖层连续性造成破坏影响 的主要因素是盖层的密度、 断裂的封闭性和断裂的错动 与活动时间。显然,断裂的 密度越小越好。
3.3、层的韧性
与岩性有关:
碳酸盐岩及泥岩虽然排替压 力很高,但它们形变时比盐层、 石膏层、粘土页岩及富含有机质 的岩石更易产生裂隙。
泥页岩盖层封盖质量测井分 析综合解释成果图
4.1、油气盖层的常规评价参数
4.1.1 宏观参数
厚度(h)、剖面长度(L)、分布面积(S)、岩性参数
4.1.2 品质参数
1)渗透率 数值越小,说明遮挡能力越强。一般大于0.01×10-3μm2
的岩石就被认为无遮挡能力,不能作为盖层。
2)遮盖系数
遮盖系数指捕集高度与构造闭合高度之比。
另据大量实验和统计,厚度1米的粘土层即可成为盖 层,厚度大于5米的泥岩即可成为良好的盖层。
由上可见,厚度对盖层的封隔作用不是主要因素,起 决定作用的是排替压力的大小和裂缝的发育程度。当岩层 的排替压力足够大,又无开启裂缝,即使其厚度不大也可 成为良好的盖层。
4、盖层的特性
盖层特征:封隔性 (1)岩性致密,细粒,无裂缝,渗透率极低 (2)具较高的排驱压力(排替压力)
2、封闭机理结构二图、盖层的封闭机理
物性封闭机理
盖 层 的 封 超压封闭机理 闭机 理
烃浓度封闭机理
2.1、物性封闭机理
物性封闭(毛管压力封闭):
依靠盖层岩石的毛细管压力对油气运移的一种 阻止作用。
特点:
(1)岩性致密,无裂缝,毛管阻力 > 浮力; (2)排替压力极高,封存压力大,能遮挡游离状
态的烃。 (3)毛管压力封闭对于油比天然气更重要,所以
3.2、盖层的厚度
构造活动 破坏盖层的封闭性 1、地层抬升剥蚀:盖层残后越小,封闭性越差; 2、断裂作用破坏盖层的封闭性; 3、岩浆或者岩体等侵入作用,可使盖层拱张破裂
总结: 盖层厚度间接影响封闭能力。理论上讲盖层厚度对封
堵油气没有直接影响,但当盖层排替压力不够时,加大厚 度可以弥补这一不足。从保存油气的角度看,盖层越厚越 有利,厚度大不易被小断层错断,不易形成连通的微裂缝 ;厚度大的泥岩,其中的流体不易排出,从而形成异常压 力,导致封闭能力的增加。
1、分类结构图 一、盖层的分类
按岩性分类 按分布范围分类 按盖层与油气藏的位置分类 特殊盖层
1.1、按岩性分类
盖层类型 泥质盐类盖层 膏盐类盖层 碳酸盐岩类盖层
主要岩石
泥岩、页岩、含粉砂泥 岩、粉砂质泥岩
石膏、硬石膏、岩盐
含泥灰岩、泥质灰岩、 硫酸化灰岩、致密灰岩
特点
最常见的一类盖层
质量最好的盖层 非形成条件决定 由后期改造决定
KZ=HZ/(H+ΔH)×100%
式中: KZ——遮盖系数(%);
H——构造闭合度(m);
>HZ——盖层捕集高度(m); ΔH——剩余高度(m)。
当KZ 100%时,盖层具有效好的封盖能力, KZ越大时,封盖能力越好,
< 当KZ 50%时,则盖层的封盖能力较差。
4.1、油气盖层的常规评价参数
3)泥岩中膨胀性矿物的含量 盖层中膨胀性矿物(特别是蒙脱石)含量越高,遮挡能力
扩散原因:浓度差 扩散方向:高浓度向低浓度。 2.烃浓度封闭是一种暂时的封闭。
生油层生烃出现高浓度,向上下扩散,阻止下伏储集层油 气向上扩散。
2.4、三种封闭机理的对比
封闭机理
特点
毛细管封闭 压力封闭 烃浓度封闭
作为盖层封油气最普遍的 原理,因而最为常见
可以阻止水溶液和扩散方 式运移的油气
随生烃量的增加可能会产 生超压封闭
? 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气藏能量下 能充当盖层,但在油气藏能量更高的情况下则 有可能被穿透,不能作盖层。从这一点出发也 可说盖层的毛细管压力能够抗住穿越它的流体 的置换力,贯穿力和渗透力。
主要内容
引言 一、盖层的分类 二、盖层的封闭机理 三、影响盖层的因素 四、盖层的评价 五、生储盖组合






圈闭
油藏
运移
盖层 储集层 生油层
位于储集层之上能封隔储集层使其中流体免于向上逸散的保护层。
1975年,涅斯捷洛夫,根据盖层孔径大小,把盖层分 为三个等级:
(1)岩石孔径大小小于5×10-6cm的,可作为油气层的盖层。 (2)岩石孔径在5×10-6 -2×10-4cm之间,只能作油层盖层。 (3)岩石孔径大于2×10-4cm的,不能作盖层。
3.1.1、盖层的岩性—泥质岩类
特点:
1.孔隙细小,排替压力很高,具有较强的物性封闭能力。 2.分布广、数量多、最常见,各种沉积环境中。
影响该类盖层的因素:
⑴ 泥岩中膨胀性矿物(尤其是蒙脱石)越多,盖层质量就越 好,遮挡力越强,对保存油气藏所需的厚度越小。反之,则 要很大厚度来补偿。
⑵ 泥质盖层与粒度组分有密切关系。一般说来,分散性(粉 碎程度)越高,其渗透率越低,因此,遮挡能力就越强。
盖层之所以能够封住储集层中的油气,其本质在于 盖层具有比储集层更小的孔隙,形成了指向储集层的毛 细管力差,阻止了油气进入盖层的孔隙空间。这种主要 由储集层和盖层物性差异造成的盖层封闭作用称作为盖 层的物性封闭,也称毛细管封闭。
2.2、超压封闭机理
超压封闭:
巨厚泥岩层在压实过程中,水不能顺利排出,造成泥岩中部滞 留水形成异常高压,形成巨大的孔隙流体压力可以封闭油气。
0.1~1/160

1/16~2
1/160~1/5000

2~4
1/5000~1/10000
2.1、物性封闭机理
毛细管压力:
:两相流体的界面张力 :润湿接触角
:盖层毛细管半径 :储集层毛细管半径 :毛细管压力差
2.1、物性封闭机理
机理(微观解释):
由于储集层和盖层孔隙的半径不同,在其他条件相 同的情况下,其毛细管力的大小也不同。由于盖层有比 储集层更小的孔隙喉道半径,其产生的毛细管力要比储 集层孔隙产生的毛细管力大得多。
总结: 同一盖层中,各类封闭机理可以取长补短,
封闭机理越丰富的盖层封闭性越好。
主要内容
引言 一、盖层的分类 二、盖层的封闭机理 三、影响盖层的因素 四、盖层的评价 五、生储盖组合
三、影响盖层的因素
盖层的岩性 盖层的厚度 盖层的分布范围和连续性 盖层的韧性
3.1、盖层的岩性
简述: 从理论上讲,任何一种岩性的岩层均可作为盖
特点:① 可以封闭任何相态的烃类
② 对天然气的封闭作用比对石油更重要 ③ 在泥岩压实阶段的中期更重要P
上压实段
欠压实段
封闭能力 的分布
泥岩层段
下压实段
超压分布 毛细管阻力
2.3、烃浓度封闭机理
烃浓度封闭:
指具有一定生烃能力的地层,以较高的烃浓度阻滞下伏油 气向上扩散运移。
特点:
1.主要是对以扩散方式向上 运移的油气起作用。
一型的盖层,它可以是局部盖层,也可以是区域性 盖层。
上覆盖层: 指覆于储集层之上的所有非渗透性岩层。直接
盖层与上覆盖层常常组合成复合型盖层。上覆盖层 一般是指区域性盖层,对区域性的油气聚集和保存 起着重要作用。
1.4、特殊盖层
(1)水合物盖层:甲烷在低温高压下与水形成固态 水合物,构成对下覆游离态油气聚集的有效封堵。 主要形成于极地及较深海底。
性没有直接影响。Hubbert(1983)计算过,几英寸的粘土岩 估计有4.14MPa的排替压力,并足以封住915m的油柱。
实例二: 前苏联学者依诺泽姆采夫研究了古比雪夫地区油藏之上
厚薄不等的盖层时发现:石油密度和石油中的溶解气含量在 盖层厚度小于25m时随着盖层厚度的增加而曲线呈线性变化 ,并据此提出盖层的有效厚度下限标准是25m。
1.1、按岩性分类
世界上一些大油气田的盖层类型统计
资料来源
统计的大油气田 数
Klemme(1977) 334个大油气田 Grunau(1981) 176个大气田
不同岩性盖层所占的百分数
泥质岩 (%)
蒸发岩 (%)
致密灰 岩
(%)
65
33
2
62
38
1.2、按分布范围分类
区域(性)盖层: 遍布于含油气盆地或拗陷的大部分地区,
厚度大、面积广且分布较稳定的盖层。区域盖 层对盆地或拗陷的油气运聚起重要作用。
局部(性)盖层: 分布在一个或数个油气保存单元内,或在
某些局部构造、或局部构造某些部位上的盖层 。局部盖层对一个地区油气的局部聚集起控制 作用。
1.3、按盖层与油气藏位置分类
直接盖层: 指紧邻储集层之上的封闭岩层。直接盖层是单
(2)沥青封堵:油藏被抬升、原有盖层甚至部分油 层出露地表遭受侵蚀,轻质油气逸散,原油经生物 降解后形成重质沥青带,对下伏正常油造成封堵。
(3) 其它: 储集层内部的致密胶结带、低渗层内部 的高渗透镜体。
主要内容
引言 一、盖层的分类 二、盖层的封闭机理 三、影响盖层的因素 四、盖层的评价 五、生储盖组合
单独由石膏(特别是硬石膏)组成的盖层,其遮挡能力 不如盐岩。石膏与岩盐塑性是硬石膏的三倍,所以由硬石膏 组成的盖层的油气藏油气柱高度不大,油气充满系数小。只 有石膏与岩盐结合或呈互层,才能大幅度提高遮挡能力。
3.1.3、盖层的岩性—碳酸盐岩类
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
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