CN110764159B - 一种评价盖层有效性的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种评价盖层有效性的方法，其包括如下步骤：采用宏观指标动态评价盖层的有效性；采用微观指标评价盖层的有效性；采用地层水化学和地层水中有机地球化学指标评价盖层的有效性。本发明方法首先根据不同构造部位岩层岩性、埋深、厚度和分布等宏观要素定性研究盖层有效性，然后结合微观研究，以突破压力和＜2.5nm超微孔含量定量评价盖层封闭性，最后结合地层水化学特征，分析盖层对地层水的分隔作用，最终实现宏观‑微观‑水化学三位一体综合评价盖层的有效性。

Description

一种评价盖层有效性的方法

技术领域

本发明属于油气勘探技术领域，具体涉及一种评价盖层有效性的方法。

背景技术

陈建亮(陈建亮,施和生,舒誉等.测井盖层评价方法在株一凹陷的应用[J].中国海上油气.2007,19(3):157-160)利用测井资料处理获得的孔隙度计算突破压力，并以岩心分析数据作为标定，结合其他研究成果，对盖层质量和油气分布进行了研究。

Amirsaman Rezaeyan等人(Amirsaman Rezaeyan,Seyyed Alireza Tabatabaei-Nejad,Elnaz Khodapanah,et al.A laboratory study on capillary sealingefficiency of Iranian shale and anhydrite caprocks[J].Marine and PetroleumGeology,2015,66(4):817-828)在24.13-37.92兆帕的围压下，利用二氧化碳、氮气和甲烷气体在70℃和90℃两种环境下的扩散能力来评价盖层的封闭性。Mayka Schmitt等人(MaykaSchmitt,Claudio M.Poffo,

Cardosode Lima,et al.Application ofphotoacoustic spectroscopy to characterize thermal diffusivity and porosityof caprocks[J].Engineering Geology,2017,220(30):183-195)利用光声光谱法，测定盖层这类超低孔渗岩石的热扩散系数和孔隙，发现扩散系数随着盖层孔隙降低而降低。

范明等人(范明,陈宏宇,俞凌杰等.比表面积与突破压力联合确定泥岩盖层评价标准[J].石油实验地质.2011,33(1):87-90)分析了孔隙度、渗透率、成岩作用和突破压力在评价泥岩盖层中的作用和不足，建立了利用比表面积与突破压力综合评价泥岩盖层的标准。付广等人(付广,孙迪.中国大气田盖层封气能力综合评价及大气田形成所需盖层条件[J].山东科技大学学报:自然科学版.2013,32(1):1-9)确定了形成不同储量丰度的盖层厚度、排替压力和封闭能力综合评价参数对应的标准，可以对盖层封闭油气有利区进行预测。石磊(石磊,冯进.中孔砂岩盖层物性封闭能力研究[J].测井技术.2015,39(2):227-231)通过大量岩心实验分析，结合物性封闭机理，综合考虑各物性因素，认为中孔砂岩也可以作为盖层。刘培等人(刘培,于水明,王福国等.珠江口盆地恩平凹陷海相泥岩盖层有效性评价及应用[J].天然气地球科学.2017,28(3):452-459)认为盖层的有效性体现在平面连续性和垂向封闭性上，分别受控于泥岩厚度和突破压力，并影响油气聚集。

赵利杰等人(赵利杰,蒋有录,刘华等.饶阳凹陷留西一留北地区新近系地层水特征及其与油气分布的关系[J].地球科学与环境学报.2012,34(2):57-63)以冀中坳陷饶阳凹陷新近系油气分布最富集的留西—留北地区为研究对象，发现在油源和断裂条件良好的条件下，新近系地层水异常与油气分布具有良好的对应关系，新近系油气主要在地层水矿化度高于背景值、水化学类型异常及油源断裂发育的地区富集。肖印锋(肖印锋.通南巴地区地层水演化特征及其油气意义[J].东北石油大学学报.2013,37(3):59-64)通过研究川东北地层水矿化度、变质系数、脱硫系数等，结合区域构造演化史，分析地质历史上地表水对地层水的改造程度，得出盖层对地层水的分隔性能。

综上所述，现有的盖层评价方法多以单因素评价为主，即仍以岩性、厚度以及物性分析来评价盖层的有效性，然而这种单因素评价方法对于强改造地区或者经历过多期改造地区而言，无法实现对盖层的有效评价。因此，目前存在的问题是急需研究开发一种多因素的、从宏观到微观的、从直接到间接的综合定量评价盖层有效性的方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种评价盖层有效性的方法。该方法首先根据不同构造部位岩层岩性、埋深、厚度和分布等宏观要素定性研究盖层有效性，然后结合微观研究，以突破压力和＜2.5nm超微孔含量定量评价盖层封闭性，最后结合地层水化学特征，分析盖层对地层水的分隔作用，最终实现宏观-微观-水化学三位一体综合评价盖层的有效性。

为此，本发明第一方面提供了一种评价盖层有效性的方法，其包括如下步骤：

采用宏观指标动态评价盖层的有效性；

采用微观指标评价盖层的有效性；

采用地层水化学和地层水中有机地球化学指标评价盖层的有效性。

根据一些实施方式，采用宏观指标动态评价盖层的有效性的方法包括：根据不同构造单元和不同岩性，统计盖层厚度和深度，确定盖层有效封闭的最小厚度。

根据一些具体的实施方式，所述确定盖层有效封闭的最小厚度的标准(参见表1)包括：

对于泥页岩，当泥页岩为中新生界、其上无上覆致密岩层保护且为向斜区的情况时，需达到埋深≥500m、地层厚度≥300m的标准；当泥页岩为中新生界、其上无上覆致密岩层保护且为背斜区的情况时，需达到埋深≥2200m、地层厚度≥1000m的标准；当泥页岩为志留系、其上无上覆致密岩层保护且为向斜区的利川复向斜的情况时，需达到埋深≥1000m、地层厚度≥300m的标准；

对于膏岩，需达到直接盖层厚度≥5m的标准；

对于致密灰岩，需达到直接盖层厚度≥100m的标准。

表1构造单元-岩性-埋深-厚度评价盖层标准

地层	构造单元	岩性	埋深，m	地层厚度，m	数据来源
						中新生界	向斜区	泥页岩	≥500	≥300	鄂西渝东
中新生界	背斜区	泥页岩	≥2200m	≥1000	川东北
						志留系	向斜区	泥页岩	≥1000	≥300	鄂西渝东
三叠系		膏岩		≥5m	鄂西渝东
						三叠系		致密灰岩		≥100m	川东北

根据一些优选的实施方式，根据油气井和失利井统计确定最小地层厚度；和/或根据水化学分带确定最小埋深。

根据一些实施方式，采用微观指标评价盖层的有效性的方法包括：根据突破压力参数和小于2.5nm超微孔含量参数确定盖层封闭性等级。

根据一些具体的实施方式，所述确定盖层封闭性等级的标准包括：

当突破压力＜6MPa且小于2.5nm超微孔含量＜40％时，盖层封闭性为极差的IV级；

当6MPa≤突破压力＜10MPa且40％≤小于2.5nm超微孔含量为＜55％时，盖层封闭性为一般的III级；

当10MPa≤突破压力≤15MPa且55％≤小于2.5nm超微孔含量≤70％时，盖层封闭性为较好的II级；

当突破压力为＞15MPa且55％≤小于2.5nm超微孔含量≤70％时，盖层封闭性为极好的I级。

表2突破压力和<2.5nm超微孔含量评价盖层标准

根据一些实施方式，采用地层水化学和地层水中有机地球化学指标评价盖层的有效性的方法包括：根据水化学指标判断盖层封闭效果；所述水化学指标包括水常规指数和水中有机质指数。

根据一些具体的实施方式，所述水常规指数包括水型、矿化度、变质系数和脱硫系数；

所述水中有机质指数包括芳烃含量、饱和烃与由饱和烃和烯烃组成的全烃的含量的比值以及类异戊二烯烃与由饱和烃和烯烃组成的全烃的含量的比值。

根据一些优选的实施方式，判断盖层封闭效果好的标准(参见表3)包括：

CaCl₂型水：矿化度＞35g/L，水中饱和烃(支链烃+环烷烃)/全烃(∑_nC)＜0.8，类异戊二烯烃/全烃(∑_nC)＜0.35，变质系数＝0.87，脱硫系数＜10.3；

Na₂SO₄型水：矿化度＞120g/L，水中饱和烃(支链烃+环烷烃)/全烃(∑_nC)＜0.8，类异戊二烯烃/全烃(∑_nC)＜0.35，变质系数＞0.87，脱硫系数＜10.3；

NaHCO₃型水：矿化度＞35g/L，水中饱和烃(支链烃+环烷烃)/全烃(∑_nC)＜0.8，类异戊二烯烃/全烃(∑_nC)＜0.35，变质系数＞0.87，脱硫系数＝10.3。

表3盖层有效性评价的水化学指标及标准

当变质系数和脱硫系数取等号时，其包含该值在±5％范围内的所有值。

如无特殊说明，本发明中所采用的测试方法均为本领域常规方法。

本发明第二方面提供了一种根据本发明第一方面所述评价盖层有效性的方法在南方地层的盖层有效性评价中的应用。

本发明提供的评价地层有效性的方法为一种宏观-微观-水化学三位一体综合评价盖层有效性的方法。本发明方法通过多方面、多指标研究，实现对盖层的综合评价。特别是，在微观评价和水化学评价方面，本发明方法将盖层评价由定性向定量推进，明确了盖层封闭有效性的下限值(即突破压力、＜2.5nm超细孔含量以及水化学指标的值)。

附图说明

下面结合附图来对本发明作进一步详细说明。

图1为鄂西-渝东区中三叠统巴东组泥质岩盖层厚度图。

图2为建南气田地层水矿化度与埋深关系图。

图3为盖层突破压力与＜2.5nm超微孔含量相关关系图。

图4为鄂西渝东区建南气田地层水烃类组分特征图。

具体实施方式

为使本发明更加容易理解，下面将结合实施例和附图来详细说明本发明，这些实施例仅起说明性作用，并不局限于本发明的应用范围。

实施例

实施例1：以鄂西-渝东区石柱复向斜为例

(1)确定研究区构造特征，主要盖层厚度分布(参见图1)。根据油气井和失利井统计，有效盖层发育区地层厚度至少为300m。鄂西-渝东区石柱复向斜大部分地区泥页岩地层厚度大于300m，盖层宏观条件好。

(2)根据水化学分带确定最小埋深为500m(参见图2)。排除断裂带构造地表水与地下水的影响，统计表明，则500m以下为水化学交替阻滞带，表明保存条件好。

(3)根据实验测试的突破压力和<2.5nm超微孔含量，石柱复向斜地区泥岩和泥灰岩多达到了II和III类，属于一般-较好盖层(参见图3)。

(4)不能简单利用苏林分类水型判断盖层封闭性，中～高矿化度的CaCl₂型水、高矿化度的Na₂SO₄型水、中矿化度的NaHCO₃型水都有可能是封闭水，故应综合对中参数做整体评价才能保证分析判断结果的准确性。表4为建南气田地层水化学特征，水型为CaCl₂，矿化度大于35g/L，变质系数、脱硫系数表现为正变质作用，说明属于封闭水环境，盖层封闭效果好。

表4建南气田水化学特征

地层	水型	矿化度，g/L	变质系数	脱硫系数
					建10T<sub>1</sub>f	CaCl<sub>2</sub>	177.07	0.715	0.01
建13C<sub>2</sub>h	CaCl<sub>2</sub>	108.35	0.785	0.05
					建43P<sub>1</sub>ch	CaCl<sub>2</sub>	93.31	0.92	0.23
建44P<sub>1</sub>ch	CaCl<sub>2</sub>	134.07	0.93	0.19

鄂西渝东区建南气田地层水中饱和烃(支链烃+环烷烃)/∑_nC＜0.8，类异戊二烯烃/∑_nC＜0.35表明盖层封盖性好(参见图4)。

(5)综合宏观-微观-地层水化学特征得出，鄂西-渝东区石柱复向斜整体盖层封闭条件为一般-较好。

应当注意的是，以上所述的实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明的任何限制。通过参照典型实施例对本发明进行了描述，但应当理解为其中所用的词语为描述性和解释性词汇，而不是限定性词汇。可以按规定在本发明权利要求的范围内对本发明作出修改，以及在不背离本发明的范围和精神内对本发明进行修订。尽管其中描述的本发明涉及特定的方法、材料和实施例，但是并不意味着本发明限于其中公开的特定例，相反，本发明可扩展至其他所有具有相同功能的方法和应用。

Claims (5)

1.一种评价盖层有效性的方法，其包括如下步骤：

采用宏观指标动态评价盖层的有效性；

采用微观指标评价盖层的有效性；

根据水化学指标判断盖层封闭效果；

其中，采用宏观指标动态评价盖层的有效性的方法包括：根据不同构造单元和不同岩性，统计盖层厚度和深度，确定盖层有效封闭的最小厚度；

采用微观指标评价盖层的有效性的方法包括：根据突破压力参数和小于2.5nm超微孔含量参数确定盖层封闭性等级；

所述水化学指标包括水常规指数和水中有机质指数；

所述水常规指数包括水型、矿化度、变质系数和脱硫系数；所述水中有机质指数包括饱和烃与由饱和烃和烯烃组成的全烃的含量的比值以及类异戊二烯烃与由饱和烃和烯烃组成的全烃的含量的比值；

判断盖层封闭效果好的标准包括：

CaCl₂型水：矿化度＞35g/L，水中饱和烃/全烃＜0.8，类异戊二烯烃/全烃＜0.35，变质系数＝0.87，脱硫系数＜10.3；

Na₂SO₄型水：矿化度＞120g/L，水中饱和烃/全烃＜0.8，类异戊二烯烃/全烃＜0.35，变质系数＞0.87，脱硫系数＜10.3；

NaHCO₃型水：矿化度＞35g/L，水中饱和烃/全烃＜0.8，类异戊二烯烃/全烃＜0.35，变质系数＞0.87，脱硫系数＝10.3。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定盖层有效封闭的最小厚度的标准包括：

对于泥页岩，当泥页岩为中新生界、其上无上覆致密岩层保护且为向斜区的情况时，需达到埋深≥500m、地层厚度≥300m的标准；当泥页岩为中新生界、其上无上覆致密岩层保护且为背斜区的情况时，需达到埋深≥2200m、地层厚度≥1000m的标准；当泥页岩为志留系、其上无上覆致密岩层保护且为向斜区的利川复向斜的情况时，需达到埋深≥1000m、地层厚度≥300m的标准；

对于膏岩，需达到直接盖层厚度≥5m的标准；

对于致密灰岩，需达到直接盖层厚度≥100m的标准。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据油气井和失利井统计确定最小地层厚度；和/或根据水化学分带确定最小埋深。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定盖层封闭性等级的标准包括：

当突破压力＜6MPa且小于2.5nm超微孔含量＜40％时，盖层封闭性为极差的IV级；

当6MPa≤突破压力＜10MPa且40％≤小于2.5nm超微孔含量为＜55％时，盖层封闭性为一般的III级；

当10MPa≤突破压力≤15MPa且55％≤小于2.5nm超微孔含量≤70％时，盖层封闭性为较好的II级；

当突破压力为＞15MPa且55％≤小于2.5nm超微孔含量≤70％时，盖层封闭性为极好的I级。

5.一种根据权利要求1-4中任意一项所述评价盖层有效性的方法在南方地层的盖层有效性评价中的应用。

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