《石油与天然气地质学》课程教学资源（讲义）第二章 储集层和盖层（2.5）盖层

第五节盖层 概念 盖层:指在储集层的上方,能够阻止油气向上逸散的岩层。 常见的盖层有:石膏和盐岩占33%,泥岩、页岩占65%,致密灰岩占2% 盖层的封闭机制 盖层较致密,岩石孔径小,渗透性差;无或少开启裂缝,即使产生裂缝,由于 其可朔性较好,也容易弥合成为闭 合裂缝:盖层具较高的排替压力:异常压力带也能阻止油气向上逸散而成为盖层 三、盖层的性质 盖层有两大类:区域盖层与局部盖层。前者覆盖了油气运移路径,后者限定了油气 聚集。盖层可以是任何性,唯 一的条件是组成盖层的岩性界面的最小排替压力要大于下伏油气聚集油柱的浮压。 对盖层的分析首先应当确定生烃、排烃的时间和位置。只有那些在成熟生油岩之 上,分布范围又大,且有储盖组 合的盖层才对特定含油气系统具有重要意义。只要集中注意那些控制成因上相关的油气运移 与聚集的不渗透面即可 (一)盖层的微观性质一一封闭能力 盖层在特定时刻的封闭性能从根本上说取决于从孔隙或裂隙中排出同生水所需的最 小压力(同生水排出即为渗 漏),相邻油气要通过此封闭层,它的浮压必须要达到这一进入毛细管的最小压力

第五节 盖层 一、概念 盖层:指在储集层的上方，能够阻止油气向上逸散的岩层。 常见的盖层有：石膏和盐岩占 33%，泥岩、页岩占 65%，致密灰岩占 2%。 二、盖层的封闭机制 盖层较致密，岩石孔径小，渗透性差；无或少开启裂缝，即使产生裂缝，由于 其可朔性较好，也容易弥合成为闭 合裂缝；盖层具较高的排替压力；异常压力带也能阻止油气向上逸散而成为盖层。 三、盖层的性质 盖层有两大类：区域盖层与局部盖层。前者覆盖了油气运移路径，后者限定了油气 聚集。盖层可以是任何性， 唯 一的条件是组成盖层的岩性界面的最小排替压力要大于下伏油气聚集油柱的浮压。 对盖层的分析首先应当确定生烃、排烃的时间 和位置。只有那些在成熟生油岩之 上，分布范围又大，且有储盖组 合的盖层才对特定含油气系统具有重要意义。只要集中注意那些控制成因上相关的油气运移 与聚集的不渗透面即可。 （一）盖层的微观性质——封闭能力 盖层在特定时刻的封闭性能从根本上说取决于从孔隙或裂隙中排出同生水所需的最 小压力(同生水排出即为渗 漏)，相邻油气要通过此封闭层，它的浮压必须要达到这一进入毛细管的最小压力

固体 固体 水 油气 图11-1毛细管压力参数(据 Downey,1984) R.最大孔喉半径;θ.可湿度;r.烃一水表面张力 28 (a) 图11-2油珠在水湿润的碎屑岩中的二次运移图解 (据Bery,1975) (a)油珠停留在孔隙中;(b)油珠进入孔喉;(c)油珠通过孔喉的半程; 个(d)油珠通过孔喉进入另一个孔隙空间 封盖岩毛细管力的作用是将油气限制在圈闭之内。确切地说是油滴要通过封盖 层小孔隙时两种岩层之间的毛细 管阻力差阻止油气的通过。两种岩层的毛细管阻力差 △P=2r(1/r;-1/r) 静油柱的浮力是:Fr=-Z·(p,-p)g 如果油柱的浮压超过盖层的油水排替压力,则油气就穿过盖层。当然,向下的水动力 将使进入压力增加,而 向上的水动力流使盖层的有效进入压力减小

封盖岩毛细管力的作用是将油气限制在圈闭之内。确切地说是油滴要通过封盖 层小孔隙时两种岩层之间的毛细 管阻力差阻止油气的通过。两种岩层的毛细管阻力差： Pc = 2r ( 1/rt -1/rp ) 静油柱的浮力是： Fr = -Z·（w - o）g 如果油柱的浮压超过盖层的油水排替压力，则油气就穿过盖层。当然，向下的水动力流 将使进入压力增加，而 向上的水动力流使盖层的有效进入压力减小

图11-3岩石孔喉半径对油气运移的影响 (据 Downey,1984) 岩石孔喉A和B被阻塞(具高的毛细进入压力),孔喉C较大, 油柱的浮压足以使油穿过孔喉 自岩石标本的“微观数据”推广到整个宏大的封闭面,其用处十分有限。只有当 封闭面是均匀的而且是非常 细粒的岩性时,例如粘土岩或蒸发盐岩,随机取得的岩芯样品才会有实测的极高值,但如果 致密岩有裂隙或破碎, 则测得的数据完全无效。 当封闭面是横向上连续的均匀细粒岩石时,毛细排替压力的实验室测量才能提供有 用的数据,这些数据可以用 来估计封闭层可以经受的最大油柱浮力 (二)盖层的宏观性质 1.岩性 通常有效封闭层的岩性为蒸发盐岩、细粒碎屑岩及富含有机物的岩石,它们通常占整 个盆地充填物的很大部分 岩性是决定封闭层的最重要的因素 2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

自岩石标本的“微观数据”推广到整个宏大的封闭面，其用处十分有限。只有当 封闭面是均匀的而且是非常 细粒的岩性时，例如粘土岩或蒸发盐岩，随机取得的岩芯样品才会有实测的极高值，但如果 致密岩有裂隙或破碎， 则测得的数据完全无效。 当封闭面是横向上连续的均匀细粒岩石时，毛细排替压力的实验室测量才能提供有 用的数据，这些数据可以用 来估计封闭层可以经受的最大油柱浮力。 （二）盖层的宏观性质 1.岩性 通常有效封闭层的岩性为蒸发盐岩、细粒碎屑岩及富含有机物的岩石，它们通常占整 个盆地充填物的很大部分。 岩性是决定封闭层的最重要的因素。 2.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

与温度、压力、埋深有关:如蒸发盐岩上面的覆盖层超过几千米,则它是非常韧性的封 闭层,但在浅部却脆 细粒且韧性的岩石,是很好的封闭岩。富含有机质的岩石含有干酪根层,可以变形,褶皱 时表现为塑性形变。松 软的干酪根层在形变时的流动性,使残余孔隙的排替压力变得非常之高。 3厚度 理论上说,很厚的页岩就可以封闭很高的油柱。例如,粒度为104m的粘土页岩, 其毛细管进入压力为600Pa 理论上可以阻止915m高的油柱。但几厘米厚的岩石不可能在有一定规模的圈闭范围内维持 不破、不裂、不被淋溶 厚封闭层的好处是它可能含有许多互相邻接的小封闭层,从而保证了在整个含油区的整体连 续性。厚封闭层是重要 的,但其厚度并不直接影响它所保持的油柱高度 若圈闭是由储层的断层位移所造成,则顶部封闭层的厚度十分重要。这时,顶部封闭 层可位移成侧向封闭层, 其厚度将与其所封闭的油柱高度直接相关。 4均匀性 具有封闭性能的地质单元,还要研究它在整个地质单元分布区内是否均匀。中等程度 的岩性变化可能在其毛细 性质上有极大的不同,利用电测物性及岩性柱状图来认定可能的封闭层在整个成油体系范围 内是否均匀,是一个很 好的起点 (三)区域性封闭层 区域性封闭层的特点是分布广、厚度大、横向均匀、韧性高。控制了成因上相关的油 气的区域分布 封闭层的特性与岩性有关:

与温度、压力、埋深有关：如蒸发盐岩上面的覆盖层超过几千米，则它是非常韧性的封 闭层，但在浅部却脆。 细粒且韧性的岩石，是很好的封闭岩。富含有机质的岩石含有干酪根层，可以变形，褶皱 时表现为塑性形变。松 软的干酪根层在形变时的流动性，使残余孔隙的排替压力变得非常之高。 3.厚度 理论上说，很厚的页岩就可以封闭很高的油柱。例如，粒度为 10-4mm 的粘土页岩， 其毛细管进入压力为 600Pa， 理论上可以阻止 915m 高的油柱。但几厘米厚的岩石不可能在有一定规模的圈闭范围内维持 不破、不裂、不被淋溶。 厚封闭层的好处是它可能含有许多互相邻接的小封闭层，从而保证了在整个含油区的整体连 续性。厚封闭层是重要 的，但其厚度并不直接影响它所保持的油柱高度。 若圈闭是由储层的断层位移所造成，则顶部封闭层的厚度十分重要。这时，顶部封闭 层可位移成侧向封闭层， 其厚度将与其所封闭的油柱高度直接相关。 4.均匀性 具有封闭性能的地质单元，还要研究它在整个地质单元分布区内是否均匀。中等程度 的岩性变化可能在其毛细 性质上有极大的不同，利用电测物性及岩性柱状图来认定可能的封闭层在整个成油体系范围 内是否均匀，是一个很 好的起点。 （三）区域性封闭层 区域性封闭层的特点是分布广、厚度大、横向均匀、韧性高。控制了成因上相关的油 气的区域分布。 封闭层的特性与岩性有关：

1类最优质盖层:铝土质泥岩、砂质泥岩及含泥粉砂岩,盖层物性以低渗透率、高突破压 力及低扩散系数为特点。 Ⅱ类盖层:沉积凝灰岩,孔隙度、扩散系数中等。粉砂质泥岩和泥岩其封盖能力处于I 类和Ⅱ类之间 Ⅲ类盖层:含鲕泥岩,扩散系数虽小,但其突破压力较小,渗透率较大

II 类最优质盖层：：铝土质泥岩、砂质泥岩及含泥粉砂岩，盖层物性以低渗透率、高突破压 力及低扩散系数为特点。 Ⅱ类盖层：：沉积凝灰岩，孔隙度、扩散系数中等。粉砂质泥岩和泥岩其封盖能力处于 I 类和Ⅱ类之间。 Ⅲ类盖层：：含鲕泥岩，扩散系数虽小，但其突破压力较小，渗透率较大