白云云，梁 穎，王文宣，師洋陽

（榆林學(xué)院化學(xué)與化工學(xué)院，陜西榆林 719000）

基于碳捕集、利用及封存技術(shù)（CCUS）是世界各國普遍認(rèn)可和關(guān)注的減緩溫室氣體排放的重要技術(shù)之一，它不僅使經(jīng)濟和環(huán)境發(fā)展得到了協(xié)同發(fā)展，同時還為發(fā)展中國家如何應(yīng)對高速發(fā)展下的2 ℃/1.5 ℃的溫控目標(biāo)成為可能[1]。本文綜合地質(zhì)特征、物性參數(shù)、毛管壓力、突破壓力、封堵層巖性、厚度、成巖作用等微觀和宏觀參數(shù)對封堵層的封堵能力進(jìn)行評價[2]。

1 研究區(qū)地質(zhì)特征

杏子川油田位于伊陜斜坡的中東部，在古地形起伏和沉積時巖性差異的雙重作用下，形成一總體為平緩的西傾鼻狀構(gòu)造，地層傾角小于1°，圈閉類型主要為巖性尖滅或成巖。研究區(qū)物源主要來自研究區(qū)的西南部，東北部為次物源[3，4]。依據(jù)沉積旋回、標(biāo)志層、鄰井對比、巖性電性綜合對比原則將延長組劃分為長2+長3、長4+5、長6 和長7。其中長4+5 既是主要的產(chǎn)油層、也是未來實施CO2地質(zhì)封存的主要目的層。研究表明巖性主要為含油中細(xì)砂巖夾薄層泥巖和灰黑色泥巖夾砂巖，電性特征為高電阻、低時差、自然電位曲線表現(xiàn)為漏斗狀[5，6]。

2 封堵能力微觀評價指標(biāo)

封堵層評價指標(biāo)根據(jù)封堵層的孔滲物性、毛管壓力、突破壓力等微觀特征參數(shù)，篩選關(guān)鍵指標(biāo)來實現(xiàn)對封堵層封閉能力的評價，在一定程度上反映封堵層封閉性的好壞。其優(yōu)點是能對封堵性能進(jìn)行定量評價，缺點是利用單一巖樣參數(shù)有較大缺陷，不能夠全面體現(xiàn)封堵層的封閉性能，因此往往需要結(jié)合宏觀沉積和成巖背景才能更科學(xué)、全面地對封堵層的封閉性能進(jìn)行評價[7]。

2.1 物性參數(shù)

孔隙度和滲透率是表征封堵層封蓋能力最基本的參數(shù)，一般來說泥巖封堵層孔隙度和滲透率越差，封堵層的封堵性能越好。通過對研究區(qū)進(jìn)行物性測試表明：研究區(qū)其中儲層孔隙度介于1.83%～5.06%，平均3.27%，儲層滲透率介于0.001 1×10-3μm2～0.108 9×10-3μm2，平均為0.025 7×10-3μm2，實驗數(shù)據(jù)（見表1）。數(shù)據(jù)表明：研究區(qū)屬于特低孔特低滲儲層，微納米孔隙發(fā)育，非均質(zhì)性強，具有良好的封堵性能。

表1 研究區(qū)物性參數(shù)和突破壓力實驗數(shù)據(jù)表

2.2 孔隙特征參數(shù)

根據(jù)文獻(xiàn)調(diào)研可知，毛細(xì)管力是影響封堵層封閉的主控因素，微納米孔隙越發(fā)育，毛細(xì)管力越大，封堵層的封堵性能就越好。通過對研究區(qū)實驗數(shù)據(jù)分析可得：研究區(qū)樣品排驅(qū)壓力高（0.778～10.33 MPa），平均為3.41 MPa，毛管壓力曲線為偏圖右上方，在該段幾乎沒有平緩段；孔喉半徑比平均值為216.81，排驅(qū)壓力大，屬于中高排驅(qū)壓力-微喉道型，實驗數(shù)據(jù)（見圖1）；進(jìn)汞飽和度主要來自于喉道，巖樣孔隙中喉道細(xì)小，孔喉匹配關(guān)系差，孔喉連通性差，較大的孔喉比和極窄的喉道對CO2氣體的運移能起到較好的阻隔效果，能有效提高封堵層的封堵能力。

圖1 研究區(qū)孔隙特征參數(shù)

2.3 突破壓力

突破壓力是最能直觀反映封堵層封閉性能好壞的有效參數(shù)，是巖石的微孔結(jié)構(gòu)、礦物成分、流體性質(zhì)、滲流能力等特征的綜合反映。研究表明：突破壓力介于7.92～12.5 MPa，平均為9.846 MPa。突破壓力為0.5 MPa是封堵層的下限值，低于此值時，認(rèn)為封堵層基本不具有封蓋性。研究區(qū)巖石中黏土礦物含量高，膠結(jié)程度高，減少孔隙空間，泥巖封堵層孔隙主要由微納米級孔隙構(gòu)成，孔隙度較低，連通性很差，排驅(qū)壓力高，直接導(dǎo)致了有效孔隙、有效通道形成的數(shù)量大大減少，使得泥巖封堵層的突破壓力高、突破時間長。

3 封堵能力宏觀評價指標(biāo)

封堵能力宏觀評價指標(biāo)是指封堵層巖性、厚度、成巖作用等對油氣藏封蓋保存起到直接或間接作用的封堵層因素，此類參數(shù)與封堵層的沉積、成巖背景息息相關(guān)，在一定程度上也影響了封堵能力的微觀評價指標(biāo)。

3.1 封堵層巖性

通過利用X-衍射和圖象粒度對研究區(qū)樣品進(jìn)行分析，研究區(qū)長4+5 油層組以含泥巖屑長石粉砂巖和含泥極細(xì)粒巖屑長石砂巖為主，其中長石（正長石、斜長石）和石英平均含量分別為38.8%和29.19%，成分成熟度為0.75，屬于中等偏低，巖性特征（見圖2）；填隙物中以膠結(jié)物類型主要為黏土類（29.08%）和碳酸鹽類（2.04%），主要成分為伊利石、綠泥石和伊蒙混層，其中伊利石平均含量為50.68%，綠泥石平均含量為32.19%，伊蒙混層平均含量為17.13%。顆粒以細(xì)砂為主，粒徑主要分布在0.03～0.16 mm，磨圓度為棱狀，膠結(jié)類型為孔隙，分選中等。較高的黏土礦物含量大大增加了巖石膠結(jié)強度，促使巖石孔隙和滲透率急劇降低；同時，填屑物中少量的碳酸鹽膠結(jié)物進(jìn)一步增強了封堵層的致密性。

圖2 研究區(qū)巖性特征

3.2 封堵層厚度

封堵層越厚，說明沉積環(huán)境在區(qū)域上越穩(wěn)定，展布范圍愈寬，層內(nèi)存在裂縫的可能性就越小，就越能有效阻擋油氣向上逸散。研究表明：該層組主要發(fā)育一套三角洲前緣亞相沉積，總厚度為35～60 m，中部發(fā)育一套黑色炭質(zhì)泥巖，該標(biāo)志層將長4+5 劃分為長4+51和長4+52兩個油層亞組。長4+51較為發(fā)育，主要為含油中細(xì)砂巖夾薄層泥巖，垂向連續(xù)性好且厚度達(dá)20 m 左右，該層不僅是研究區(qū)的主要產(chǎn)油層，同時也為未來CO2的封存提供地質(zhì)場所；長4+52主要巖性為灰黑色泥巖夾砂巖，該層厚度為30 m 左右，為CO2主要封堵層，表明研究區(qū)封堵層具有很好的封堵性能。

3.3 成巖作用

成巖作用對泥巖封堵層質(zhì)量影響很大，壓實作用、膠結(jié)作用越強，封堵層的物性越差，封堵能力越好。研究表明，當(dāng)成巖階段處于中成巖時，此時鏡質(zhì)體反射率為0.5%～0.65%，泥巖進(jìn)入固結(jié)階段，封堵性能最好。

4 結(jié)論

（1）研究區(qū)長4+5 油層組以含泥巖屑長石粉砂巖和含泥極細(xì)粒巖屑長石砂巖為主，黏土礦物含量高，大大增加了巖石膠結(jié)強度，促使巖石孔隙和滲透率急劇降低，進(jìn)一步增強了封堵層的致密性。

（2）研究區(qū)孔滲物性差、排驅(qū)壓力高、孔喉半徑比大，屬于中高排驅(qū)壓力-微喉道型；突破壓力介于7.92～12.5 MPa，有效孔隙、有效通道形成的數(shù)量大大減少，使得泥巖蓋層的突破壓力高、突破時間長。

（3）研究區(qū)主要封堵層長4+51垂向連續(xù)性好且厚度達(dá)20 m 左右，該層不僅是研究區(qū)的主要產(chǎn)油層，同時也為未來CO2的封存提供地質(zhì)場所；長4+52主要巖性為灰黑色泥巖夾砂巖，該層厚度為30 m 左右，為CO2主要封堵層，表明研究區(qū)封堵層具有很好的封堵性能。