油气盖层研究现状与认识进展.pdf

第 3 4卷第3期 2 0 1 2年 5月 石 油 褒 劈 沾 届 P ETRoLEUM GEOLOGY EXPE RI MENT Vo 1 ． 3 4． No ． 3 Ma y， 2 01 2 文章编号 1 0 0 1 6 1 1 2 【 2 0 1 2 0 3 0 2 3 4 1 2 油气盖层研究现状与认识进展 周 雁 ， 金之钧 ， 朱东亚， 袁玉松， 李双建 中国石油化工股份有限公司 石油勘探开发研究院 构造与沉积储层实验室 ， 北京1 0 0 0 8 3 摘要 综述 了油气盖层研究历史 和国内外研究现状 ， 分别总结了泥岩盖层及蒸 发岩类盖层认 识进展 ， 分析 了封盖机理研 究现状 。 提出油气盖层研究 经历了 5个 阶段 ， 逐渐 由早期侧重于盖层 物性研 究发展到变形 过程及成藏过 程中的盖层有 效性研究 ， 包括优 质盖层研究 、 盖层力学性质研 究以及盖层封盖性与成藏条件匹配关 系研 究等。蒸发岩类是世 界各地重要 的油气盖层 ， 后期岩溶 改造会对其封盖性能产生一定的影 响； 泥岩 的沉积结构 、 构造 、 成分组成 ， 特别是粘土含量对泥岩盖层封闭性 能影 响较大 ； 深埋地 下的高演化泥岩仍具有优 质的封 盖性能 。尽管发现毛管物理封闭 、 超压封闭和毛管 多相封 闭等多种封闭类型 ， 但 是 ， 毛管物理封 闭作用是最基本的封闭机制。总体上 ， 国际上 目前研究盖层较多的 国家主要有美 国、 挪威 、 澳大利亚 、 英 国 、 意大利 、 德 国等 ， 研究 单位包括高校 、 政府机构和油气公司等。 关键词 保存条件 ； 油气盖层 ； 封盖机理 ； 圈闭 ； 成藏 中图分类号 T E l 2 2 ． 2 5 文献标识码 A Cur r e nt s t a t us a nd pr o g r e s s i n r e s e a r c h o f hy d r o c a r bo n c a p r o c k s Z h o u Y a n ， J i n Z h i j u n ， Z h u D o n g y a ， Y u a n Y u s o n g ， L i S h u a n g j i a n L a b o r a t o r y o f S t r u c t u r a l a n d S e d i m e n t o l o g i c a l R e s e r v o i r G e o l o g y ， S I N O P E C E x p l o r a t i o nP r o d u c t i o n R e s e a r c h I n s t i t u t e ， B e lti n g 1 0 0 0 8 3 ，C h i n a Ab s t r ac t I t wa s r e v i e we d i n t h i s p a pe r t h e h i s t o r y a n d c u r r e n t s t a t us o f t h e r e s e a r c h o f h y d r o c a r b o n c a p r o c k s ． Th e r e s e a r c h p r o g r e s s i n b o t h mud a n d e v a p o r i t e c a p r o c k s wa s s u mma r i z e d，a n d t h e c u r r e n t r e s e a r c h s t a t us o f d y n a mi c s e a l i n g me c ha ni s m wa s a n a l y z e d．Th e r e a r e 5 s t a g e s i n t h e r e s e a r c h d e v e l o p me n t o f c a p r o c k s，a n d t h e f o c u s o f r e s e a r c h ha s s h i fte d f r o m r o c k p h y s i c s t o d e f o r ma t i o n p r o c e s s a n d s e a l i ng e f f e c t i v e n e s s d u r i n g h y d r o c a r b o n a c c u mu l a t i o n，s u c h a s s t u d y i n h i g h q u a l i t y s e a l s ，me c h a n i c a l p r o p e r t i e s o f c a p r o c k s ，ma t c h i n g b e t we e n s e a l i ng c a pa c i t y a n d a c c u mul a t i o n c o n di t i o n s ，a n d S O o n ． Ex t e n s i v e l i t e r a t u r e r e v i e w s u g g e s t s t h a t e v a p o r i t e s a r e v e ry i mp o r t a n t h y d r o c a r bo n s e a l s a l l o v e r t h e wo r l d a nd ka r s t i fic a t i o n i n l a t e r s t a g e s wo u l d a f f e c t t h e s e a l i ng c a p a c i t y ；s e d i m e n t a ry t e x t u r e ， s t r u c t u r e ， a n d c o m p o s i t i o n e s p e c i a l l y c l a y c o n t e n t o f t h e mu d r o c k s s h o w f a i r l y i mp o r t a n t i n fl u e n c e e s O i l s e a l i n g c a p a c i t y o f mu d r o c k s e a l s ；d e e p l y b u r i e d mu d r o c k s w h i c h h a v e b e e n t h r o u g h h i g h di a g e n e t i c e v o l u t i o n s t i l l s h o w e x c e l l e n t s e a l i n g c a pa c i t y．Ca p i l l a r y p h y s i c a l s e a l i n g，o v e r pr e s s ur e s e a l i ng， c a p i l l a ry mu hi p ha s e s e a l i n g a n d s e v e r a ]o t h e r t y p e s o f s e a l i n g me c ha n i s m h a v e b e e n d i s c o v e r e d a n d s t u d i e d，b ut t he c a p i l l a ry p h y s i c a l s e a l i n g i s t h e mo s t f u n d a me n t a l s e a l i n g me c h a n i s m．Co un t i e s t h a t a r e a c t i v e i n c a p r o c k r e s e a r c h i n c l u de t h e Un i t e d S t a t e s o f Ame r i c a，No r wa y，Aus t r i a l i a，Brit a i n，I t a l y，Ge r ma n y，a n d S O o n． I n s t i t u t i o ns i n v o l v e d a r e ma i n l y c o l l e g e s a nd u ni v e r s i t i e s ，g o v e r me n t i n s t i t u t i o n s ，a n d p e t r o l e u m c o mp a n i e s ． Ke y wo r d sp r e s e r v a t i o n c o n d i t i o n；h y d r o c arb o n s e a l ／c a p r o c k s；s e a l i n g me c h a n i s m；t r a p；h y d r o c a r bo n a c c u mu l a t i o n 油气在圈闭中聚集成藏 ， 盖层的封盖是一个重 要的因素。不同的勘探阶段 ， 对盖层封盖性能要求 不 同， 也对应不同的研究方法和手段 。我国南方海 相勘探 ， 现阶段主要以找气为主 ， 对盖层封闭性 能 要求更加苛刻。为 了适应天然气勘探对盖层 的要 求 ， 完善盖层的研究 ， 重点对 国外盖层研究情况进 行 了调研。本文从油气盖层研究历史 、 国外盖层研 究状况 、 国外主要研究机构 和人员 、 盖层研究主要 认识和进展等几个方面进行了系统 的总结 ， 以促进 国内对盖层 的研究。 1 油气盖层研究历史 从国内外研究发展过程来看 。 油气盖层研究大 约经历了 5个阶段 图 1 。 收稿 日期 2 0 1 2 0 2 2 7 ； 修订 日期 2 0 1 2 0 3 2 3 。 作者简介 周雁 1 9 6 7 一 ， 男 ， 博士 ， 高级工程师 ， 从事石油地质研 究工作 。E - m a i l z h o u y a n ． s y k y s i n o p e c ． C O B。 基金项 目 国家油气重大专项0 5 0 2 项 目， 国家自然科学基金项目 4 0 7 3 9 9 0 4 和国家重点基础研究发展计划“ 9 7 3计划” 项 目 2 0 1 2 C B 2 1 4 8 0 6 资助。 2 3 6 石 油 褒 鼢 饱 届 第 3 4卷 D e w h u r s t 、 S a r d a以及英格兰 N e w c a s t l e 大学的 A p l i n 、 Y a n g 1 9 9 8 ] 通过实验方法研究 了泥岩盖层 中孔 隙度渗透率与压实作用的演化关系； 英 国 N e w c a s t l e 大学 的 Y a n g和 A p l i n 2 0 1 0 建立 了泥岩 孔 隙 度一渗透率之间的关系。 美国纽约州大学的 L a s h 2 0 0 6 刮研究 了盖层 封闭性能的演化过程和机制 ； 澳大利亚 A d e l a i d e大 学 H u n t 和南澳大利亚矿产能源资源办公室的 B o u l t 2 0 0 5 ] 通过应力模拟研究了盖层封闭性能； 日本 地球物理 公 司 N a k a y a ma和 日本石 油公 司 的 S a t o 2 0 0 2 ] 研究了盖层封盏I 生 能的预i 贝 0 方法。 2 ． 2泥岩盖层完整性 在盖层完整性研究方面 ． 主要通过储层孔 隙流 体超压 、 应力环境 、 岩石力学参数 、 地质力学特征等 方面探讨 了水压裂缝或 断裂重新活动对盖层封盖 完整性 的影 响。挪威 S t a t o i l 石油公 司 H e r ma n r u d 等 2 0 0 5 和 S i n t e f 石油公司 L o t h e 等 2 0 0 5 [ 2 o ] 研究了盖层封闭失效的原因； 挪威 O s l o大学 N y g a r d 、 美 国弗 吉 尼 亚 州 大学 G u t i e r r e z和 阿 联 酋 H c e g 2 0 0 6 [ 2 1 ] 研究了泥页 岩中塑性～脆性转化特征 ； 挪威的 S t a t o i l 石油公 司的 T e i g e等 2 0 0 2 ] 研究 了盖层完 整性 的评 价方 法 ； 苏格 兰大学 L e w i s 等 2 0 0 2 ] 对盖层封闭完整性进行了模拟 。 英 国 N e w c a s t l e大学 A p l i n和加拿大阿尔伯特 大学 L a r t e 2 0 0 5 ] 研究 了泥岩盖层 的流体泄漏 特征 C a r d i ff大学的 C a r t w r i g h t 和 H u u s e以及 N e w c a s t l e 大学的 A p l i n 2 0 0 7 ] 研究了盖层的封闭旁 通 问题 ； 德 国 A a c h e n大学的 N o l l e t 、 H i l g e r s和 U r a i 2 0 0 5 ] 研究了盖层流体通道的愈合作用。 挪威地质调查局 的 H e l s e t 等 2 0 0 2 [ 2 7 3 研究了 成岩演化与超压的关系 O s l o大学的 B j o r l y k k e和 H c e g 1 9 9 7 ] 研究 了埋藏成岩作用对盖层应力 、 压实 、 流体特征等方面的影响 英 国 N e w c a s t l e大学 的 R o u a i n i a 、 G l a s g o w大 学 的 P e a r c e以 及 He r i o t Wa t t 的 C o u p l e s 等 2 0 0 6 ] 研究 了超压盆地 中盖 层行为的水力一地质力学模型 S I N T E F石油研究 中心 Lat h e和 B o r g e以及 B e r g e n大 学 G a b r i e l s e n 2 0 0 4 o ] 通过压力和应力的模拟建立 了盖层水压 裂缝发育 的模型 ； 意大利 T e r r a大学 C a p u t o和英 国 B r i s t o l 大学 H a n c o c k 1 9 9 8 { 3 1 ] 研究 了应力周期性 变化过程 中裂隙产 生特征 美 国 S h e l l 公 司 的 I n g r a m、 德国 A a c h e n大学地质系的 U r a i 等 1 9 9 7 [ 3 2 给出了较为完整的评价 盖层完整性的流程并具体 给出了毛管封闭、 水压裂缝 、 构造破裂等的评价方 法 ， 并进一步对泥岩特征在水压裂缝／ 构造裂缝对 泥岩盖层完整性影响 中的作用进行 了探讨 [ 3 3 ] 法 国M a i n e 大学 M o u r g u e s 和 B o d e t 等 2 0 1 1 j 通过 孑 L 隙压一应力耦合特征研究 了盖层的完整性。 苏格兰大学 C o u p l e s 等 2 0 0 2 ] 讨论 了地质 力学在盖层研究 中的作 用 ； 澳大利亚 C S I R O石油 公司 D e w h u r s t 和 He n n i g 2 0 0 3 [ 3 5 j 研究 了盖层泄 漏与地质力学特征之间的关 系， 石油科技研究 中心 的 G a r t r e l l和 B a i l e y以及 Wo o d s i d e能 源 公 司 的 B r i n c a t 2 0 0 6 [ 3 6 3 研究了评价隆起期后与断裂重新 活动有关的盖层完整性和油气风险评价模型。 2 ． 3 蒸发岩盖层封 闭性 在蒸发岩盖层研究方面 ． 主要探讨 了蒸发岩类 盖层在世界各地油气勘探 中的重要性 ， 并研究了蒸 发岩类盖层封盖失效 的风险。美国 A l a b a ma州大 学的 Ma n c i n i 和 P u c k e t t 以及 Wi c h i t a州立大 学 的 P a r c e l l 等 2 0 0 3 研究了美国墨西哥湾上侏罗统 S m a c k o v e r 组蒸发岩盖层发育特征 加拿大地质调 查局的 D e w i n g和 O b e r m a j e r 2 0 0 9 副研究 了加拿 大北极群岛地区的蒸发岩盖层发育特征 ， 地质调查 局 的 C h e n 、 O s a d e t z 和 L i 2 0 0 5 9 J 研 究了加拿大 A l b e r t R a i n b o w地区蒸发岩发育特征 ； 前苏联莫 斯 科油气研究所 的 K u z n e t s o v 1 9 9 6 o ] 研究 了俄 罗 斯克拉通盆地蒸发岩盖层发育情况 ； 俄国莫斯科大 学 的 K o n y u h o v和 Ma l e k i 2 0 0 6 研 究 了波斯 湾 地区蒸发岩盖层发育特征 ； 德国联邦地质和 自然资 源研究院的 G r a s s m a n n等 2 0 0 5 ] 研究了德 国北 部 Mi t t e l p l a t e油田蒸发岩盖层发育情况 ； 美 国得克 萨斯州矿业大学的 Wa g n e r I I I 和 J a c k s o n 2 0 1 1 研究 了盐岩的塑性流动对油气保存 的影响。 美国 O k l a h o ma大学的 J o h n s o n 2 0 0 8 J 研究 了美 国的蒸发岩岩溶作用 ； 西班牙 的 Z a r a g o z a大学 的G u t i 6 r r e z 等 2 0 0 8 H ] 研究了西班牙蒸发岩岩 溶的地质条件和环境 。 2 ． 4 盖层封闭机制 在盖层封闭机理方面 ， 主要研究了盖层超压封 闭作用 以及多相流体的封闭作用。美 国 A u b u r n州 大学的 L e e和 Wi l l i a m s 2 0 0 0 J 研究 了西得克萨 斯 D e l a w a r e盆地超压发育情况 ， 怀俄 明州大学 的 I v e r s o n 、 Ma rt i n s e n和 S u r d a m 1 9 9 4 研究 了超压 状态下两相流体的封闭机制． O k l a h o m a大学 的 L e e 和 D e m i n g 2 0 0 2 8 ] 提 出了新 的毛细管压力计算 模型 ， 康奈尔大学的 R e v i l 、 法国欧洲地质教育研究 中心 的 P e z a r d和法 国钻 井 实 验 室 的 L a r o u z i e r e 1 9 9 8 [ 4 9 3 认为两相流体毛管封闭作用是超压存在 的重 要 原 因 挪 威 S t a t o i l油气 公 司 的 B j c r k u m、 第 3期 周雁 ， 等．油气盖层研究现状与认识进展 2 3 7 Wa l d e r h a u g 和 N a d e a u 1 9 9 8 0 ] 研 究 了超 压封 闭 的物理 控 制 因素 ． S t a t o i l 油 气 公 司 的 B o l a s 、 H e r ． m a n r u d和 T e i g e 2 0 0 5 1 ] 通过孔 隙压力预测 了盖 层的封盖性能 。 S t a t o i l 油气公司的 Wi l s o n和 B o l t i s 2 0 0 5 研究了超压条件下两相流体的渗流特 征 ， S t o fi油气公 司的 T e i g e 、 H e r ma n r u d 、 T h o ma s等 2 0 0 5 ’ 通过实验说明了超压下两相流体中的油 能封闭保 留下来 ； 德 国 A a c h e n大学 B r o i c h h a u s e n 、 L i t t k e和 H a n t s c h e l 2 0 0 5 L 5 ] 研究 了泥岩压实与超 压产生 的关 系 图尼西 亚 G a b s 大 学的 A k r o u t 和 A h m a d i ， S f a x大学 的 Mo n t a c e r以及法 国 N a n t e s大 学 A h m a d i 2 0 1 1 [ 5 5 3 研究 了超压 盖层对油气 的封 盖特征 3 国外主要的研究机构和人员 从上面可以看出 ． 世界上对盖层研究较多的国 家依次主要有澳大利亚、 挪威、 美国、 德国、 英国、 法 国等 ， 其他的如加拿大 、 日本 、 意大利 、 俄罗斯 、 西班 牙、 阿联酋等国家或多或少都开展 了相关的研究 。 澳大利亚盖层方面研究较多的为澳大利亚阿德 莱德大学澳大利亚石油学院， 研究人员有 K o v a e k 、 M i l d r e n 、 H u n t 等。 该学院有封闭研究组 S e a l R e s e a r c h G r o u p 和 应 力 、 构 造 及 地 球 物 理 研 究 组 S t r e s s 。 S t r u c t u r e a n d S e i s m i c G r o u p ， 前者具有压汞 法分析毛管压力、 扫描电镜及 X衍射分析泥岩结构 、 矿物组成的能力 。 后者研究地应力和进行地质力学 分析， 具有通过地质力学分析盖层完整性 的能力。 C S I R O石油公司 ／ 澳大利亚石油合作技术研究中心 盖层研究组也有不少研究人员进行盖层 方面的研 究 ． 如 D e w h u r s t 、 R a v e n 、 H e n n i n g 、 G a r t r e l l 、 B a i l e y 、 U n d e r s c h u h z 、 R a v e n等。澳大利亚 S h e l l 国际勘探开发 技术服务中心 I n g r a m也做 了大量的研究。此外 ， 研 究人员还有 Wo o d s i d e 能源公司的B r in e a t 和南澳大 利亚矿产能源资源办公室的 B o u h 。 挪威国家石油公 司技术研究中心针对盖层封 闭机制 、 盖层完整性 、 盖层和断层封闭模 拟等开展 了不少 的研究 ． 研究 人员主要 有 T e i g e 、 He r m a n r u d 等。此外还 有 S i n t e f石 油公 司石 油研 究 中心 的 L o t h e 。 B e r g e n大学 G a b r i e l s e n， 地 质调查 局的 H e l s e t 。 O s l o大学 N y g a r d 、 B j c r l y k k e 、 H c e g等。 美国也有较多的研究机构和研究人员。主要有 纽约州大学 的 L a s h ， 雪佛龙 T e x a c o公 司的 A l mo n 和 C a s t e l b l a n c o T o n e s ， 科 罗 拉 多 州 立 大 学 的 E t h r i d g e ． V i r g i n i a州 大学 G u t i e r r e z ． O k l a h o m a大学 的 J o h n s o n 、 L e e和 D e m i n g ， A l a b a ma州大学的 Ma n c i n i 和 P u c k e t t ， Wi c h i t a州立大学的 P a r c e l l ， 得克萨 斯州矿业 大学的 Wa g n e r I I I 和 J a c k s o n 。 A u b u r n州 大学的 L e e和 Wi l l i a ms ， 怀俄 明州 大学的 I v e r s o n 、 Ma r t i n s e n和 S u r d a m。 德国的主要研究机构为 A a c h e n大学地质系 。 研究方向包括盐构造分析 、 断层封闭和盖层评价 、 应力分析等 ； 主要研究人员如 N o l l e t 、 Hi l g e r s 、 U r a i 、 B r o i c h h a u s e n 、 L it t k e 、 H a n t s c h e l 。此外还有德国联邦 地质和 自然资源研究院的 G r a s s ma n n等。 英 国 主 要 有 N e w c a s t l e大 学 的 A p l i n 、 Y a n g 、 R o u a i n i a ， G l a s g o w大学的 P e a r c e 。 H e r i o t Wa t t 大学的 C o u p l e s ， C a r d i ff大学的 C a r t w r i g h t 和 H u u s e ， 苏格 兰 大学的 Lew i s 和 C o u p l e s ， B ri s t o l 大学的 H a n c o c k等。 法国主要有法国石油天然气研究 中心的 D e w ． h u r s t 、 S a r d a ， M a i n e大学的 Mo u r g u e s和 B o d e t ， 法 国 欧洲地质教育研究 中心的 P e z a r d 。 法国钻井实验室 的 L a r o u z i e r e 。 N a n t e s 大学 A h m a d i 等。 加拿大 的主要 研究 人员 有 阿尔 伯特 大学 的 L a r t e r 、 加 拿 大 地质 调 查 局 的 D e w i n g 、 O b e r m a j e r 、 C h e n 、 O s a d e t z 、 L i 等。 日本 的研究机 构和研究人员包括 日本应用地 质株式会社的 H i r o s h i K a me y a ， 日本地球物理公司 的 N a k a y a m a和 日本石油公司的 S a t o 。他们研究盖 层颗粒大小与封闭能力的关系， 并给出了盖层封盖 能力评价的一般流程。 俄罗 斯 的包 括 莫 斯 科 大 学 的 K o n y u h o v和 Mal e k i 。意大利的包 括 P a l e r m o工程学 院的 L i g u o r i 、 Ma n n o 、 M o a e l l a r o以及意大利 T e r r a 大学 C a p u t o 。 西班牙 的包括 Z a r a g o z a大学 的 G u t i 6 rr e z 等 。 4国内研究简况 由于我国含油气盆地 。 特别是古生界海相油气 盆地 ， 经历了漫长而复杂的构造演化过程 ， 油气保 存条件一直是油气勘探的主要风险所在。所以， 国 内的一些教育科研机构及石油公司也针对油气盖 层保存方面开展了不少的研究。 大庆石油学院的吕延防等 2 0 0 0 、 付广等 2 0 0 6 [ 5 7 ] 开展了超压盖层定 量评价研究 ； 黄劲松 等 2 0 0 9 ] 、 李建民等 2 0 0 6 ] 开展了多参数盖 层评价方法； 康德江等 2 0 0 6 ] 对盖层宏观特 征一地球物理信息一微观特 征相结合方法进行 了 综合； 付广等 1 9 9 7 1 ] 利用地震、 测井资料开展了 对盖层的评价 。中石化石油勘探开发研究 院的金 之钧等[ J 0 ． 2 0 1 0， 2 0 0 6 较早开展 了膏 盐岩盖层 封盖性研究 ； 吴世祥 、 金之钧等 2 0 0 7 L 6 引， 张军涛 2 3 8 石 油 蜜 鼯 沾 届 第 3 4卷 等 2 0 1 1 开展 了盖层水岩相互作 用方面 的研 究 周雁等 2 0 1 1 [ 6 5 ] 开展 了盆地基底演化、 构造变 形与盖层关系的研究 ； 范明等 2 0 1 1 6 _ 通过突破 压力和比表面积联合判识盖层封闭性能， 俞凌杰等 2 0 1 1 ] 开展了盖层封闭机理和封闭能力的定量 评价。中国地质大学邓军等 2 0 0 5 8 _ 开展了盆地 基底演化 、 构造变形与盖层关系的研究 。西南石油 学院的张祥等 1 9 9 7 [ 6 9 3 通过研究认为高孔隙度 、 高成烃浓度和低突破压力盖层在含高矿化度地层 水后， 突破压力大幅提高、 扩散系数大幅下降， 可以 作为有效盖层 _ 6 5 泥岩盖层研究主要认识和进展 5 ． 1沉积 环境 从宏观上看 ． 盖层发育与沉积环境有着密切的 关系。K o p n a r H H 1 9 9 9 [ 7 0 1 研究 了盖层在 油气藏 形成与分布的作用及世界区域盖层发育层位 ， 认为 任何沉积盆地的含油气潜力皆与盖层的质量 、 数量 及分布面积有关 ， 在可靠盖层与 良好储集岩或者半 盖层与较差储集岩 的匹配关 系上存在一定的规律 性。分析世界许多含油气盆地 大油气 田盖层及储 集层的地层分布特点表明， 世界上最佳盖层大都属 于一定的层位。这种现象可能与全球海平面升降 振荡作用有关。在海进初期及 海退末期最利于形 成可靠盖层 ， 而在海进末期及 海退初期形成储集 岩。世界性区域盖层与储集岩有类似之处 ． 即有一 定的等时性 ， 而其岩性可以是泥岩或者是盐层。 近年来 ， 已经开始了在层序地层研究体 系内， 研究盖层 的封闭性 l 7 。在层序格架内页岩成分和 结构的变化为盖层风险评价奠定了基础 ． 页岩相的 封盖 性 在 层 序 格 架 内部 展 示 出 系 统 的 变 化 。 A l mo n等 2 0 0 2 I _ 用层序地层学 的方法研究 了怀 俄明州 C h e y e n n e西部上侏罗统 L e w i s 组页岩和泥 岩在岩石物理特征上的变化规律 ， 建立了封闭性盖 层分布的预测模型。认 为在水进积体系域顶部和 凝结段发育的页岩具有优秀的封盖性能， 主要产生 在海洋沉积体系的远端 高水位体系域和低水位体 系域沉积 的泥／ 页岩 因含有 较多的硅质 碎屑物质 2 5 ％ ， 封闭能力降低。另外， 沉积速率、 早期海 相胶结 、 沉积构造均影响封盖性 。 L a s h等 2 0 0 6 1 6 ] 研究 了纽约州西部 C a t s k i l l 三角洲杂岩体 D u n k i r k黑色页岩盖层发育特征 ， 认 为 D u n k i r k黑色 页岩 的沉积 环境 以及在层序地层 中的位置控制着盖层的岩性特征， 进而控制着盖层 的封闭性能。高水位体 系域 的还原环境下沉积 的 泥岩有利于有机质 的富集保存并能形成细 的层理 结构 ， 这样的泥岩具有非常高的封闭能力 。缺少生 物扰动构造的沉 积物 ， 如钙质富粘土层 ， 经历快速 的机械压实 、 片状碎屑的重定向以及塑性有机质的 挤压入孔 ， 都进一步促使泥岩孔隙和孔吼的减小。 5 ． 2 成分组成及内部结构 泥岩盖层的封盖能力随着沉积结构 、 构造 、 成 分组成 的变化而发 生显著 的变化 。厚 度大 、 颗粒 细 、 塑性强 、 蒙脱石等粘土矿物成分含量高 、 富含灰 质 、 富含沥青及分散有机质 、 具有平行微层理 ， 是提 高泥质岩封闭性的主要 因素_ 7 。那些富含有机质 岩层 ， 包括富含干酪根的地层 ， 在褶皱变形时 ， 往往 具有塑性特征。 D e w h u r s t 2 0 0 2 ] 研 究澳 大 利亚 西北 陆棚 C a r n a r v o n盆地 Mu d e r o n g页岩盖层时发 现页岩为 粘土支撑结构 ． 遭受压实的粘土环绕在刚性 的粉砂 质颗粒之外 ， 尽管发育有微裂缝 ， 但都不连续。因 而能有较高的毛细管压力 ， 具有封闭 2 5 0 I n高气柱 的能力。D e w h u r s t 等 1 9 9 8 _ 1 ] 通过 实验研 究 发 现 ， 泥岩孔隙度的降低 主要是较大孔隙的破坏 ， 颗 粒较细的样 品比颗粒粗的样品更具有可压实性。 对单一相流体． 泥岩盖层有效压力 、 渗透率 、 毛 细管突破压力和孑 L 隙度之间的关系与泥岩颗粒大小 分布以及粘土含量有着非常重要 的关系。Y a n g和 A p l i n 2 0 1 0 副 发现孔隙度和渗透率之间的关 系具 有不确定性 ， 可以差 2～ 3个数量级。他们认为粘土 2 0 d 由 封闭 差一中 、 、 物性 2 ．2 8 2 0 ～1 0 大 封 闭 中一好 2一 盖 A 2．2 8～ ．2 lO ～ 8 4 ～ 7 大 一 中 鞴 好 啪 _ _ 一6 5 ．0 3 5 段 B J R 5 05 中 A 7 0 5 0 5 ～8 一 5- 譬 __ 140 一 l 3 d 物 性 2 ．4 封 闭 中 一 好 篷 B 50 ～ 15 7～ l0 烃 浓 度 小 封闭 __ -1 7 5 2 _ 0 6 鏖 __ 2 ．7 5 1 0 物性 差 封 闭 段 圈蒙 脱 石巨 ； 伊 蒙 混 层 [ 伊 利 石囵绿 泥 石[ ； 三 绿 蒙 混 层 图 4 盖层封 闭性 演化 [ 7 5 Fi g ． 4 Ev o l ut i o n o f s e a l i n g c a p a c i t y i n c a p r o c ks 2 4 0 石 油 囊 霉 参沾届 第 3 4卷 图 5 盖层封闭参数与埋深关系 ] F i g ． 5 Re l a t i o n s h i p b e t w e e n s e a l i n g p a r a me t e r s a n d b u fa l d e p t h 图 6围压 埋深 与屈服应力 的关 系 F i g ． 6 R e l a t i o n s h i p b e t w e e n c o n f i n i n g p r e s s u r e ／ b u r i a l de p t h a n d y i e l di ng p o i n t s t r e s s 图7 围压 埋深 与强度极限的