埋藏过程中膏岩封闭有效性演化特征——以塔里木盆地寒武系深层膏岩盖层为例

膏岩作为优质的油气盖层已经得到了普遍认同,但并非所有的膏岩层都具有封闭油气的能力,膏岩作为油气的封盖层需要一定的地质条件。以塔里木盆地膏岩盖层为研究对象,对采自井下岩心和露头的膏岩样品开展了显微观察、物性分析、突破压力测试以及三轴应力试验。研究结果认为:(1)初始形成的膏岩和盐岩都具有非常强的物性封闭能力,但是在埋藏演化过程中石膏发生脱水作用后逐渐向硬石膏转化,转化过程中形成的孔隙空间使得物性封闭能力减弱;(2)塔里木盆地台盆区内石膏向硬石膏转化的最大深度在2000 m附近,脱水后的硬石膏抗剪切能力与未脱水的石膏相比存在显著差异;(3)膏岩在埋藏演化过程中受地层温度和围压的影响封闭性发生动态变化,最终能否成为优质盖层取决于埋藏条件下膏岩的封闭能力与抗剪切能力。

塔里木盆地喀什凹陷古近系阿尔塔什组膏岩盖层封盖完整性量化表征（英文）

盖层保持自身的封盖完整性是油气聚集成藏中的关键因素,膏岩盖层的完整性主要受破裂作用的影响。本文主要通过X射线衍射和三轴压缩实验研究了塔里木盆地喀什凹陷古近系阿尔塔什组膏岩盖层的矿物成分、变形过程、岩石力学强度、应力–应变等特征。结果表明,阿尔塔什组具有明显的上下两段式沉积特点,下段主要由白色石膏组成,内聚力和内摩擦因数分别为8MPa和0.315;上段则主要为灰白色硬石膏,内聚力和内摩擦因数分别为18 MPa和0.296。综合考虑埋藏过程中的破裂和脆塑性转换因素,阿尔塔什组膏岩的封盖过程可以量化表征为7个阶段,埋藏深度在2285～3301 m的膏岩之下的储集层是本区最有利的勘探目标。

我国海相地层膏盐岩盖层分布与近期油气勘探方向

以"勘探反演"的思路,总结了近年来膏盐岩下油气勘探研究的现状,分析了膏盐岩盖层的分布特点,讨论了我国膏盐岩下海相地层的勘探潜力与方向。研究认为,膏盐岩是优质盖层,在我国四川和塔里木两大盆地的海相地层中分布广泛;膏盐岩下油气资源潜力大,是我国未来油气勘探的重点领域。在南方地区,除白垩-古近系外,膏盐岩盖层分布的层位主要有中-下寒武统和中-下三叠统。膏盐岩盖层平面上分布范围很广,但不同地区分布差异性大。其中,中-下三叠统膏盐岩盖层与四川盆地油气分布关系密切;寒武系和中-下三叠统膏盐岩盖层较厚,对海相油气的封盖能力最强。石炭系在湖南中部地区已有一定范围分布。塔里木盆地也发现和落实了多套膏盐岩盖层。在塔里木台盆区最主要的盖层有两套,即寒武系膏盐岩层和石炭系中上部膏盐泥岩层,同样显示出优越的封盖条件。特别是石炭系,是塔里木台盆区最主要的区域性盖层;寒武系膏盐岩盖层在巴楚-麦盖提地区分布面积广,连续厚度大。综合考虑膏盐岩下油气成藏的地质条件,特别是斜坡带、枢纽带的控油气作用,提出了南方和塔里木盆地2个地区5个领域或区带为近期有利勘探区。其中,四川盆地3个领域或区带,分别是三叠系膏盐岩下镇巴区带、寒武系膏盐岩下川南区带和寒武系膏盐岩下鄂西渝东区带;塔里木盆地两个领域或区带,分别是寒武系膏盐岩下巴-麦区带和石炭系膏盐岩下勘探有利区带。

塔里木盆地库车坳陷克拉苏构造带古近系膏盐岩盖层演化与圈闭有效性

膏盐岩层是含油气盆地良好的区域盖层,但不是完美的盖层。研究表明,膏盐岩具有"低温脆变、高温塑变"特征,构造挤压背景下膏盐岩盖层的封闭性随埋深而演化,大于3 000～3 200 m的埋藏深度是克拉苏构造带膏盐岩盖层封闭的关键。克拉苏构造带盐下圈闭成藏有效性因盖层封闭性演化不同而异,克拉苏区带盖层封闭的关键时间为库车中晚期,以勘探盖层埋深超过3 200 m的完整背斜圈闭为主;克深区带盖层封闭的关键时间为库车早中期,在断层侧向封堵时盐下断块、断背斜等圈闭均可聚集油气。研究成果与勘探现状吻合,并有利于提高勘探成功率。

断层-盖层封闭性定量评价——以塔里木盆地库车坳陷大北—克拉苏构造带为例

基于岩石力学特征测试和野外露头解剖,分析塔里木盆地库车坳陷大北—克拉苏构造带断裂在膏盐岩盖层和砂砾岩储集层中的变形机制,研究断层封闭机理并建立天然气保存综合定量评价图版。随埋深增加,膏盐岩从脆性阶段向脆-塑性、塑性阶段转变,库车坳陷膏盐岩从脆性向脆-塑性转化的深度约为1 740 m,从脆-塑性向塑性转化的深度约为3 400 m。断裂在脆性膏盐岩中变形形成贯通性断裂,可用断接厚度表征断层垂向封闭性;断裂在脆-塑性膏盐岩盖层中变形形成涂抹,涂抹因子(SSF)值3.5为膏盐岩涂抹连续与否的临界值,为判断脆-塑性膏盐岩中断裂垂向封闭性的标准;断裂一般不断穿塑性膏盐岩。断裂在砂砾岩中变形形成断层角砾岩型断裂带,不具封闭能力,天然气在断层圈闭中聚集数量取决于控圈断裂两盘岩性对接幅度,圈闭范围内最小对接幅度决定断层圈闭气水界面和气柱高度。综合考虑膏盐岩脆塑性转化深度、临界断接厚度、SSF值、圈闭范围内最小对接幅度4因素,建立了大北—克拉苏构造带天然气保存综合定量评价图版,为断层圈闭风险评价提供了依据。

膏盐岩脆塑性变形特征及封闭能力定量评价

膏盐岩盖层作为全球许多含油气盆地最重要的盖层之一，本身物性封闭能力毋庸置疑，野外观察和三轴试验证实随埋深的增加膏盐岩存在脆塑性转化的过程。为了明确其在不同脆塑性域的变形特征和封闭能力定量评价方法，本文以野外露头观测、三轴压缩试验和镜下观察为基础，从变形机制、破裂模式、力学行为和声发射等方面系统总结了不同脆塑性阶段膏盐岩的变形特征。应用莫尔～库伦准则、拜尔利摩擦定律和应力降规律厘定了膏盐岩脆塑性转化的围压和深度。研究结果表明：①针对脆性膏盐岩盖层，首先应用保持力定量评价水力破裂风险性，保持力越小，盖层发生水力破裂的风险就越大。同时利用断接厚度定量表征脆性盖层内断层垂向封闭性；②应用SSF定量评价脆一塑性膏盐岩盖层中涂抹型断裂的垂向封闭性，野外断层解剖确定出膏岩涂抹连续的临界SSF值为3．5—4；③塑性膏盐岩盖层具有流动特征，伴随断层逆冲滑动，膏盐岩沿断面流动，此阶段断层垂向是封闭的，但在差异压实作用下，盐岩流动形成缺失区——“盐窗”可以为油气沿断层向上运移提供通道。因此，膏盐岩盖层封闭性分析要综合考虑盖层脆塑性、不同脆塑性盖层内断裂变形机制及断裂带内部结构，从而完善盖层垂向封闭性评价体系。

富油凹陷油气分布不均一性及主控因素

以渤海湾盆地东濮凹陷和东营凹陷为例,对富油凹陷油气分布不均一性及主控因素进行研究。结果表明:富油凹陷油气分布在平面上和纵向上具有较强的不均一性,东濮凹陷具有“北富南贫、纵向分布层系高度集中”的特征,90%以上的已探明油气分布于凹陷北部,纵向上主要富集于古近系沙河街组,以沙三段和沙二段为主力层系,沙一段以上未发现规模储量,而东营凹陷总体上具有“北富南贫、纵向富集层系多”的特征,沙河街组、东营组及新近系均发现了规模储量。多种因素控制了富油凹陷不同地区及层系的油气分布差异:烃源条件的优劣从根本上控制了富油凹陷不同地区的油气富集程度差异,东濮、东营凹陷北部地区的生烃条件远好于南部是造成两个凹陷油气分布总体呈现“北富南贫”的根本原因;源岩与盖层及断层的配置关系控制了纵向油气富集层段,东濮凹陷沙河街组多套盐膏岩盖层有效地限制了油气垂向运移,尤其是沙一段盐膏岩盖层对下伏层系油气的聚集起到了重要的封盖作用,而东营凹陷缺乏沙一段盐膏岩盖层且晚期断层较发育,油气纵向多层系富集;成藏期构造背景和输导体系控制了油气运移主要指向,有利储集砂体与构造脊的叠合控制了油气富集区。

阿姆河盆地查尔朱阶地及邻区盐相关断裂特征与油气地质意义

阿姆河盆地查尔朱阶地及其邻区在上侏罗统发育一套盐膏岩,使断裂性质与组合类型复杂多样,对油气勘探具有重要意义。通过钻井资料和地震资料的构造解释,研究了盐相关断裂发育特征及其对油气聚集成藏的控制作用。结果表明,研究区发育有盐上层和盐下层两套断裂系统,形成了盐上逆冲-盐下逆冲、盐上走滑-盐下逆冲和盐上走滑-基底卷入3种断裂组合样式。盐相关断裂受构造应力场、基底先存断裂和盐膏岩厚度控制,在盐膏岩厚度大、挤压应力强的东部地区发育有盐上走滑-盐下逆冲和盐上逆冲-盐下逆冲断裂组合样式,断裂提供了圈闭条件,未破坏盐膏岩盖层的封盖性能,对油气聚集有利;在盐膏岩厚度薄、挤压应力较弱的地区,发育了盐上走滑-基底卷入断裂组合样式,断裂发育受早期基底断裂控制,对盐下油气聚集不利。

鄂尔多斯盆地奥陶系盐下含气系统及勘探方向

鄂尔多斯盆地奥陶系马家沟组四段首次发现了工业性聚集的天然气藏,揭示出盆地深层盐下含气系统也具有良好的勘探前景,但目前对该套含气系统的基本成藏条件及天然气富集规律的认识不清,严重制约了勘探进程。综合利用地震、测井、钻井岩心、岩石薄片及天然气同位素等资料,以含气系统的方法对其成藏条件及富集规律进行了整体研究。结果表明:盐下含气系统主要表现为断层输导型的自生自储天然气成藏模式,晶间孔和溶孔是滩、丘体白云岩储层主要储集空间,广泛分布的膏盐岩是优质盖层,断裂及相关裂隙系统构成自身海相碳酸盐岩烃源岩与有效储集体之间的疏导介质,局部构造、断裂与白云岩储层的叠加有利于形成高产富集区。盆地东部的米脂—神木区域是盐下马四段目前最有利的勘探区带,马三段、马二段是未来勘探的有利目标层系。