泥岩盖层压力封闭期及其研究意义.pdfVIP

第9卷 第2期 天然气地球科学 V01．9 NO．2 1998年 3月 NATURALGASGEOSCIENCE M ar． 1998 7『泥岩盖层压力封闭期及其研究)1㈨义， ／ 付 广 摘 要 在深入研究泥岩盖层压力封闭形成的地质条件及地质历史基础上，提 出 了泥岩盖层压力封闲期的概念及确定方法。通过压力封闭期与烃源岩排气高峰期 之间匹配关系的研究，阐述了对泥岩盖层压力封闭期研究的意义 以松辽盆地三肇 凹陷青山口组泥岩盖层对体罗系气源岩和自身生成天然气压力封闭有效性为倒作 牡 期 排 1 前 言 在快速沉积的盆地中，由于沉积速率与压实排液不平衡，以及水热增压、粘土矿物蒙脱 石向伊利石转化脱水、油气大量生成等原因，某些与渗透层相邻的厚层泥岩上下部分首先被 压实并排出孔隙水，造成其孔隙度、渗透率迅速降低并形成致密带，阻滞了厚层泥岩内部大 量孔隙流体的及时排出。厚层泥岩由于大量孔隙流体的滞留而延缓了压实成岩的速度，从而 使其处于欠压实状态。泥岩中的大量孔隙流体因骨架颗粒(膨胀性粘土)的可塑性和体积收 缩，可承受上覆地层的一部分负荷，并产生比正常压实泥岩内部高很多的孔隙流体压力。这 种异常高的孔隙流体压力不仅可以对呈游离相的油气构成封闭，而且可以封闭呈水溶相的 油气。因此，泥岩盖层压力封闭是非常重要的油气封盖机制。 泥岩的压力封 闭与毛细管封闭不同。压力封闭并非一经沉积就存在，而是随着埋深增 加、压实成岩作用增强、粘土矿物转化脱水及有机质向油气演化达到一定阶段后，由于其 内 部大量孔隙流体排出受阻承压而形成的。然而，压力封闭也并非 自形成后永远存在，当压实 成岩的程度不断加大，泥岩的塑性不断降低而脆性相应增加到一定程度时，泥岩便产生微裂 缝使超压流体释放，并恢复至正常压实状态，压力封闭也就随之消失。由此可见，压力封闭是 泥岩压实成岩过程中的一个阶段性产物，即其只能存在于泥岩压实成岩某一特定时期(晚成 岩阶段亚期前后)内。因此，本文将泥岩欠压实、异常孔隙流体压力形成时期称之为泥岩盖层 的压力封闭期 由上述可以看出，泥岩盖层的压力封闭只能形成于特定的地质时期，它能否成为油气的 有效封盖层，关键取决于其压力封闭时期的长短及与烃源岩排烃期的合理匹配。因此，研究 泥岩盖层的压力封闭期对于油气的封盖能力及其有效性研究具有重要意义。 收稿 日期：199B—Ol—l5 Nm2 石波等：泥岩盖层压力封闭期度其研究意义 — 2 压力封闭油气机理及其主要影响因素 由以上可知，并不是所有的泥岩盖层都具有对油气的压力封闭作用，而只有欠压实具异 常孔隙流体压力的泥岩盖层，才具有压力封闭作用。其封闭机理也明显不同于毛细管的封闭 机理 。 在地层为正常压实的情况下，由于地下流体(油、气、水)在地层岩石孔隙中的流动速度 十分缓慢，岩石孔隙中流体所受到的压力可近似地用其静水柱压力表示，即： P ： P 一 Z · ·g (1) 式中：P——地层孔隙流体压力(1O。Pa)； Rr——静水柱压力(10Pa)； z——地层埋深 (m)‘ Plr—‘—地层水密度(10kg／m)； g一一 重力加速度(9．8m／s)。 由式(1)中可以看出，在正常压实情况下，地层孔隙流体压力是随其埋深增加而增大的， 即具有向上递减的孔隙流体压力。游离相或水溶相油气在此压力梯度的作用下t由下至上穿 过地层孔隙进行渗滤运移 然而，当地层剖面中存在欠压实泥岩盖层时，由于其欠压实、具异 常孔隙流体压力 (△P)，增大了其地层孔隙流体压力(P +△P)，如图1所示，使原来正常压 实向上递减的孔隙流体压力在此处出现向下减小的孔隙流体压力。结果使得该处游离相和 水