金大偉，王海勇，劉世超，張 銘，趙新文

（1.中國石油大慶油田有限責(zé)任公司勘探開發(fā)研究院，黑龍江大慶163712；2.黑龍江省致密油和泥巖油成藏研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，黑龍江大慶163712）

蓋層是油氣成藏關(guān)鍵要素之一，目前蓋層封閉條件的好壞已逐漸成為制約油氣勘探的關(guān)鍵，尤其是海相碳酸鹽巖區(qū)勘探。大量研究認(rèn)為，除了傳統(tǒng)的優(yōu)質(zhì)蓋層——蒸發(fā)巖、泥頁巖之外，碳酸鹽巖不僅可作為儲(chǔ)集體，也可以作為油氣蓋層。統(tǒng)計(jì)表明，世界200 余個(gè)大型碳酸鹽巖油氣田中，碳酸鹽巖蓋層占20%左右。近年來針對(duì)碳酸鹽巖蓋層的研究迅速增多[1-3]，但相對(duì)于泥巖蓋層，研究起步較晚。國內(nèi)對(duì)蓋層的研究自“九五”以來得到了飛速的發(fā)展，目前用于蓋層微觀封閉性評(píng)價(jià)參數(shù)的測(cè)試技術(shù)已經(jīng)較成熟。蓋層封閉機(jī)理日益完善，并建立了很多關(guān)于蓋層封閉能力的綜合評(píng)價(jià)方法，蓋層對(duì)油氣運(yùn)聚成藏的影響也越來越受到重視。有專家學(xué)者研究認(rèn)為[4-8]，碳酸鹽巖蓋層封蓋能力的影響因素主要有厚度、泥質(zhì)含量、連續(xù)性、斷裂、火山熱液作用等；評(píng)價(jià)其封蓋能力的參數(shù)有排替壓力、擴(kuò)散系數(shù)、孔隙度、滲透率、比表面等。針對(duì)塔東地區(qū)存在多套碳酸鹽巖蓋層，但對(duì)其封閉能力尚未開展過系統(tǒng)研究。因此，本文以塔里木盆地東部古城地區(qū)為例，來探討碳酸鹽蓋層的影響因素及該地區(qū)碳酸鹽蓋層封閉性。

1 碳酸鹽巖蓋層的物性評(píng)價(jià)參數(shù)

碳酸鹽類蓋層通常是指碳酸鹽巖占半數(shù)至純由碳酸鹽巖組成的一些非滲透性巖石，如泥質(zhì)石灰?guī)r、致密石灰?guī)r等，但很少發(fā)現(xiàn)以純碳酸鹽巖作為蓋層[9]。

碳酸鹽巖蓋層的封閉有效性的影響因素：蓋層在宏觀上受巖性、厚度、分布規(guī)模等因素的影響，微觀上受突破壓力、物性、泥質(zhì)含量等的約束。本次研究選取突破壓力、孔隙度、滲透率、比表面積、泥質(zhì)含量等參數(shù)來進(jìn)行蓋層的封閉有效性評(píng)價(jià)。

2 物性評(píng)價(jià)參數(shù)特點(diǎn)

2.1 孔隙度、滲透率

孔滲數(shù)值越小，說明遮擋能力越強(qiáng)，越有利于蓋層的封閉有效性。

分析結(jié)果表明（表1），研究區(qū)1號(hào)、2號(hào)井碳酸鹽樣品的物性普遍較差，具有成為蓋層的潛力；3 號(hào)井碳酸鹽樣品的物性相對(duì)較好，不利于形成有效蓋層。

表1 古城地區(qū)各井孔滲數(shù)據(jù)評(píng)價(jià)表

2.2 覆壓孔隙度、覆壓滲透率

分析結(jié)果表明，研究區(qū)碳酸鹽巖樣品普遍具有較小的初始孔隙度、滲透率，分別在0.1%～4.8%和（0.00007～0.02312）×10-3μm2；較大的壓縮比，孔隙度壓縮比（φi/φo）最大為13.3%～89.5%之間，滲透率壓縮比（Ki/Ko）在（2.8～81.3）×10-3μm2之間，說明初始孔滲雖小，但是仍有壓縮空間，在地層壓力條件下，有物性持續(xù)變差的條件，即具有成為蓋層的潛力。

2.3 比表面

比表面越大，說明樣品顆粒越細(xì)，其孔隙度、滲透率就越小，突破壓力越大，越有利于蓋層的封閉有效性。

分析結(jié)果表明（表2），研究區(qū)致密碳酸鹽巖段的比表面較小，均小于1m2/g，相比于泥巖樣品的10 ～30m2/g 的比表面，碳酸鹽巖較小的比表面不利于蓋層的封閉有效性。

表2 古城地區(qū)各井比表面數(shù)據(jù)評(píng)價(jià)表

2.4 擴(kuò)散系數(shù)

擴(kuò)散系數(shù)表示氣體（或固體）擴(kuò)散程度的物理量，擴(kuò)散系數(shù)越小，越有利于天然氣的封閉，越有利于蓋層的封閉有效性。研究區(qū)碳酸鹽巖樣品擴(kuò)散系數(shù)均在10-4～10-5cm2/s 之間，相對(duì)偏大，是研究區(qū)蓋層的封閉有效性的不利因素。

2.5 泥質(zhì)含量

碳酸鹽巖中的泥質(zhì)含量可以改善其韌性，其泥質(zhì)含量越高，可使碳酸鹽類蓋層的封閉性變好且不易因剪切力而形成裂縫，越有利于蓋層的封閉有效性[5,10]。

分析結(jié)果表明（表3），研究區(qū)致密碳酸鹽巖段的泥質(zhì)含量大部分較少，介于0.002%～11.778%之間，尤其是2號(hào)井和3號(hào)井，較少的泥質(zhì)含量會(huì)導(dǎo)致碳酸鹽巖較脆，缺乏韌性，在構(gòu)造運(yùn)動(dòng)影響下，容易產(chǎn)生裂縫，不利于蓋層的封閉有效性性[5,10]。

2.6 突破壓力

有效蓋層是指能夠封閉油氣的直接蓋層。判斷的主要標(biāo)準(zhǔn)是蓋層突破壓力的大小。研究區(qū)突破壓力分析數(shù)據(jù)介于0.5～38.6MPa 之間，其中灰?guī)r的突破壓力普遍大于白云巖，也即灰?guī)r更有利于形成有效蓋層；并通過1號(hào)井突破壓力數(shù)據(jù)確定了突破壓力與孔隙度及滲透率的對(duì)應(yīng)關(guān)系（表3、圖1、圖2）。

3 蓋層封閉性劃分標(biāo)準(zhǔn)及評(píng)價(jià)

研究區(qū)具有的優(yōu)勢(shì)蓋層條件為，較大的突破壓力、較小的孔隙度、較小的滲透率；劣勢(shì)條件為，過小的比表面、偏大的擴(kuò)散系數(shù)、過低的泥質(zhì)含量。這種物性特點(diǎn)導(dǎo)致研究區(qū)碳酸鹽巖蓋層雖致密且封閉性好，但極易受到構(gòu)造剪切力的影響而產(chǎn)生裂縫，從而失去封閉有效性。

利用前人研究成果和研究區(qū)物性特點(diǎn)[4-5,8,11-13]，制定了研究區(qū)的碳酸鹽巖蓋層的封閉有效性的物性評(píng)價(jià)表（表4），目的是通過物性數(shù)據(jù)來評(píng)價(jià)蓋層的封閉有效性。從目前的取芯樣品實(shí)驗(yàn)分析數(shù)據(jù)來看，塔里木盆地古城地區(qū)碳酸鹽巖蓋層的封閉有效性主要在Ⅲ級(jí)、Ⅳ級(jí)，碳酸鹽巖蓋層條件較差。

4 結(jié)論

表3 突破壓力與孔隙度及滲透率的對(duì)應(yīng)關(guān)系表

圖1 突破壓力與孔隙度、滲透率關(guān)系圖

圖2 不同巖性突破壓力特征圖

（1）本次研究選取突破壓力、孔隙度、滲透率、比表面積、泥質(zhì)含量等參數(shù)來進(jìn)行蓋層的封閉有效性評(píng)價(jià)。以蓋層突破壓力為核心指標(biāo)，參考孔孔隙度、滲透率、比表面積、泥質(zhì)含量制定了古城地區(qū)蓋層封閉有效性的物性評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。

（2）塔里木盆地古城地區(qū)碳酸鹽巖蓋層實(shí)驗(yàn)分析的突破壓力0.5～38.6MPa之間，孔隙度多數(shù)為0.1%～4.8%，滲透率多數(shù)為 (0.0107～0.0976) ×10-3μm2，比表面積均小于1，擴(kuò)散系數(shù)在10-4～10-5cm2/s之間、泥質(zhì)含量在0.002%～11.778%之間。

表4 古城地區(qū)碳酸鹽巖蓋層封閉有效性物性評(píng)價(jià)表

（3）研究區(qū)具有的優(yōu)勢(shì)蓋層條件為，較大的突破壓力、較小的孔隙度、較小的滲透率；劣勢(shì)條件為，過小的比表面、偏大的擴(kuò)散系數(shù)、過低的泥質(zhì)含量。這種物性特點(diǎn)導(dǎo)致研究區(qū)碳酸鹽巖蓋層雖致密且封閉性好，但極易受到構(gòu)造剪切力的影響而產(chǎn)生裂縫，從而失去封閉有效性。

（4）從目前的取芯樣品實(shí)驗(yàn)分析數(shù)據(jù)來看，塔里木盆地古城地區(qū)碳酸鹽巖蓋層封閉性主要在Ⅲ級(jí)、Ⅳ級(jí)，碳酸鹽巖蓋層條件較差。