開題報告
蘇里格地區上古生界蓋層封閉效能研究
1、研究的目的和意義
蘇里格地區位於鄂爾多斯盆地伊陝斜坡西部，西起內蒙古自治區鄂托克前旗,東到陝西省靖邊縣, 北起內蒙古自治區鄂托克旗, 南至陝西省吳旗縣, 勘探面積約4x104km2。通過上古生界蓋層發育的層位、主要岩性和厚度的分布特徵，分析上古生界蓋層巨集觀封閉能力。蓋層排替壓力是反映蓋層微觀封閉能力的最直接、最根本的引數，通過岩心實驗建立上古生界排替壓力與聲波時差函式關係，根據計算結果分析研究區排替壓力的分布特徵。
在分析研究區氣井產能的基礎上，通過蓋層的微觀特徵與巨集觀特徵相結合**氣田蓋層的質量對天然氣成藏的控制作用。開展蓋層這幾方面的研究是對該地區的勘探開發十分必要的。
鄂爾多斯盆地蘇里格地區發育有良好的廣覆型煤系烴源巖、區域上近南北展布的帶狀砂岩體、廣厚的區域蓋層加之側向的分流間灣、河漫相泥岩以及緻密砂岩的遮擋，在空間上構成了理想的生、儲、蓋配置，區域平緩西傾的構造特點為岩性氣藏的成藏與儲存提供了條件。本區資源量大、資源探明率低，探明儲量區外勘探程度較低，成藏地質條件優越，仍具有較大的勘探潛力。通過綜合封閉能力分割槽評價，指出蓋層發育有利地區；在此基礎上通過蘇里格地區各種成藏條件的疊合，最終確定油氣聚集的有利地區。
蘇里格大氣田的發現，使人們對於中國進入能源消費的天然氣時代增添了信心。具有東連市場、西接資源優勢的長慶油田，在西部大開發的歷史機遇前，迎來了加速發展的新時期。
2、研究現狀和發展趨勢
1．蓋層的研究現狀
從調研情況來看，國際上研究蓋層較多的國家主要是美國挪威澳大利亞、英國、義大利、德國等，研究單位包括高校**機構和油氣公司。研究內容主要包括泥岩蓋層蒸發岩類蓋層、封閉作用機理、蓋層完整性分析等這個方面。
由於我國含油氣盆地，特別是古生界海相油氣盆地，經歷了漫長而複雜的構造演化過程，油氣儲存條件一直是油氣勘探的主要風險所在。所以，國內的一些教育科研機構及石油公司也針對油氣蓋層儲存方面開展了不少的研究。隨著天然氣勘探的深入，蓋層研究越來越受到重視。
國內自「八五」以來，尤其是「九五」以來，蓋層研究得到飛速發展，其研究進展歸納起來有以下幾個方面。
（1）已建立一套蓋層微觀封閉性評價引數的測試技術
要研究蓋層的微觀封閉能力，就必須測定反映其微觀封閉能力的評價引數，目前用於蓋層微觀封閉能力的評價引數主要有排替壓力、孔隙度、滲透率、密度、孔隙中值半徑、比表面等，地礦部無錫中心實驗室的肖無然（1984）首先利用壓汞法和吸附法對阻止油氣運移的泥岩蓋層的排替壓力、孔隙中值半徑、密度、比表面等引數進行了大量研究，為蓋層封閉性的定量評價提供了重要的基礎資料，使蓋層研究由定性向定量方向發展。但這兩種方法測得的排替壓力無方向性，而地下蓋層阻止油氣運移的排替壓力是有方向的，應是垂向於蓋層層面方向的排替壓力。另外這兩種方法測得的的排替壓力時是將進汞量或吸附量達到 10％時的毛細管壓力定義為排替壓力，也不符合排替壓力的定義（潤濕相流體被非潤濕相流體排替所需要的最小壓力）。
針對此問題，陳章明等（1990）、郝石生等（1991）、呂延防等（1993）利用自行設計的模擬試驗裝置，利用直接驅替法模擬地下油氣通過蓋層運移的實際情況進行測試蓋層的排替壓力。顯然，這種方法測試得到的排替壓力值從理論上較壓汞法和吸附法測得的排替壓力值更符合地下的實際情況，也符合排替壓力定義。這一實驗技術為蓋層封閉性的定量評價提供了重要的基礎資料。
（2）建立了一套實測排替壓力地層條件下的校正技術
由於實驗室測試排替壓力的條件與地下實際地質條件存在著差異，使得實測的排替壓力值還不能真正的反映其地下的實際封閉能力。原因是由於泥岩蓋層樣品遇水易碎，在實驗時為了防止泥岩蓋層樣品遇水破碎，是將其飽和煤油進行實驗的，而地下蓋層岩石孔隙飽和的是水，這樣一來使二者之間在飽和介質上存在著差異。再者，實驗時實測試排替壓力是正常溫度環境下進行的，而地下蓋層則處於高溫環境，二者之間存在著溫度的差異。
因此只有將實測的排替壓力進行飽和介質轉換和溫度校正後才能符合地下的實際情況。呂延防等（1993），黃志龍等（1995），付廣等（1996）利用實驗結果和排替壓力定義建立了實測排替壓力飽和介質轉換和溫度校正的方法，可以將實測的排替壓力值校正到地層條件下，使實測的排替壓力值更能反映蓋層地下的實際封閉能力。
（3）蓋層封閉機理日益完善
在八十年代以前，人們認為蓋層封閉油氣只存在一種毛細管封閉機理，但隨著油氣運移相態及蓋層本身研究的深入，人們逐漸認識到油氣除了可以游離相態通過蓋層進行滲濾散失外，還可以水溶相和擴散相通過蓋層運移散失。因此，真柄欽茨（1978），劉方槐（1991），付廣等（1995）又提出蓋層壓力封閉水溶相天然氣機理和張義綱（1995）郝石生等（1995）、付廣等（1996）提出了濃度封閉擴散相天然氣的機理，使蓋層封閉油氣機理從一種毛細管封閉機理發展成毛細管，壓力和濃度三種機理。然而，隨著超壓形成機理研究的深入，人們逐漸認識到超壓蓋層對油氣的封閉，並不是其內異常高的孔隙流體壓力直接作用，而仍然是其下緻密層的毛細管壓力再對其下的油氣起封閉作用（付廣等，2000）。
因此，又將蓋層對油氣的封閉機理從原來的三種機理又歸納為毛細管封閉和濃度封閉二種機理。
（4）建立了一套利用地球物理資訊研究蓋層排替壓力的技術。
由於利用實測排替壓力研究蓋層封閉能力的空間分布，要受到鑽井、取心及經費等多種因素的限制，致使利用大量實測排替壓力來研究蓋層封閉能力的空間分布是不可能的，只能借助於計算等間接方法。為此，付廣等（1995）、陳章明等（1998）、姜振學等（1995）根據實測排替壓力與聲波時差之間的關係，利用聲波時差資料求取蓋層排替壓力，達到研究有井點存在時蓋層封閉能力空間分布的目的。然而，這種方法仍然受到井點的限制。
**資料資訊量大，成網連片分布，為此在利用聲波時差研究蓋層排替壓力的基礎上，又利用**層速度資料來求取蓋層排替壓力，達到研究無井點存在時蓋層封閉能力空間分布的目的，這種技術不僅可以獲取大量的蓋層封閉性的評價資訊，而且還可以節省大量的資金和人力。
（5）蓋層封閉能力的綜合評價
蓋層對油氣的封閉能力除了受其微觀封閉能力的影響外，還要受巨集觀展布面積大小的制約，因此蓋層封閉能力的評價既要考慮蓋層的微觀封閉能力，又要考慮其巨集觀發育特徵。陳章明等（1994）、付廣等（1995、1998）同時考慮蓋層微觀封閉能力和蓋層巨集觀發展特徵，利用模糊數學綜合評判方法和灰色關聯法對蓋層的封閉油氣的能力進行了綜合評價。然而，這兩種方法均涉及到評價引數權重係數的確定，不管是採用專家系統還是平均分配，均缺乏理論依據。
為此，付廣等（1997、1998）又在此基礎上利用費克定律和達西定律對蓋層封閉擴散相和游離相天然氣的能力進行了綜合定量研究，這些評價方法使蓋層封閉能力的評價結果更全面，更能綜合反映蓋層的實際封閉能力。
（6）蓋層在油氣運聚成藏中所起的作用研究的深入。
蓋層是油氣藏形成的重要組成部分，它不僅控制著油氣在空間上的分布，而且控制著油氣聚集和儲存的數量。童曉光等（1989）首次闡述了區域性蓋層在油氣運聚成藏中所起的作用，陳章明等（1990）、付廣等（1997）將地質歷史分析的觀點引入蓋層封閉性的研究中，通過蓋層封閉性形成史與烴源巖排烴史的匹配關係的研究，**了蓋層封閉油氣的有效性。付廣等（2001）從蓋層與烴源巖之間的時空匹配關係全面、系統的闡述了蓋層在油氣藏分布與聚集中所起的作用，使蓋層在油氣成藏與分布中的作用更加清晰。
2．發展趨勢
通過上述蓋層研究現狀分析，可以認為蓋層研究今後應向以下幾個方向發展。
（1）向綜合、定量方向發展
由於蓋層封閉油氣能力既受到微觀封閉能力的影響，又要受到巨集觀展布的制約，因此蓋層封閉能力的評價應同時考慮其微觀封閉能力和客觀發育特徵，才能全面反映蓋層封閉油氣的能力。在蓋層封閉能力評價過程中，除了定性評價外，定量評價應是今後的發展趨勢，如排替壓力的計算、天然氣擴散量的計算、含氣濃度的計算、異常孔隙流體壓力的計算、蓋層綜合評價中各評價引數權重係數的確定、蓋層封閉能力綜合評價指數等，這些指標均是將蓋層研究數值化、定量化。雖然這些定量研究一些還仍屬於定性研究的深入，但是比定性研究更全面、更系統、更直觀、更準確，是泥岩蓋層乃至所有蓋層研究的乙個發展趨勢。
（2）向歷史動態研究方向發展
蓋層封閉油氣能力的好壞，不完全取決於其目前封閉能力，而更重要的是取決於其封閉能力的形成時期與烴源巖大量排烴期的匹配關係，也就是說，只有在蓋層封閉能力形成時期早於或與烴源巖大量排烴期同期時，才能有效的封閉住烴源巖排出的大量油氣，否則蓋層所能封閉住烴源巖排出的油氣量的大小，應受二者時間差大小的制約，二者時間差越小，蓋層所能封閉住烴源巖排出的油氣量相對越多，封閉有效性越好；反之則越差。因此，動態、歷史的研究蓋層封閉能力及其與烴源巖排烴關係，。顯然，這種方法測試得到的排替壓力值從理論上較壓汞法和吸附法測得的排替壓力值更符合地下的實際情況，也符合排替壓力定義。
這一實驗技術為蓋層封閉性的定量評價提供了重要的基礎資料。
（3）向精細地質研究方向發展
隨著蓋層研究的深入，為了更好的認識蓋層封閉能力及其在油氣運聚成藏與分布中的作用，對蓋層研究像以往那樣僅僅停留在某一組或某一段上是不夠的，因為某一組或某一段蓋層是由一系列單個泥岩層構成的，雖然某個組或段泥岩蓋層組合對封閉油氣具乙個綜合效應，但真正決定油氣是否能被封閉和分布部位的不是蓋層組合，而應是單個泥岩層。只有準確的定出每個單個泥岩層厚度、分布及封閉能力，才能真正確定出某組或段蓋層對油氣的封閉能力和油氣的分布，才能準確的**油氣的有利分布區域及其聚集數量。此外，在蓋層分布研究過程中，應注意，對蓋層分布連續性有重要影響的斷裂封閉性的研究，因為地下任何蓋層絕大多數均不同程度的遭受過斷裂的破壞，如果斷層在垂向上具封閉性，仍可保持蓋層分布的連續性，對油氣在區域上的封閉是有效的；相反，如果斷層在垂向上不具封閉性，表明蓋層
在橫向上不連續，存在洩漏空間，油氣便可以沿斷裂發生散失，因此，蓋層在區域上封閉油氣性差，不利於油氣的聚集和儲存。因此，這方面的研究應是蓋層研究今後發展的又一重要方向。
3、研究內容
1．簡要介紹研究區區域地質特徵。
鄂爾多斯盆地蘇里格地區的區域特徵以及勘探概況。
2．上古生界蓋層巨集觀封閉能力
通過上古生界蓋層發育的層位、主要岩性和厚度的分布特徵，分析上古生界蓋層巨集觀封閉能力。
3．上古生界蓋層微觀封閉能力
蓋層排替壓力是反映蓋層微觀封閉能力的最直接、最根本的引數，通過岩心實驗建立上古生界排替壓力與聲波時差函式關係，根據計算結果分析研究區排替壓力的分布特徵。
4．蓋層封閉效能對天然氣成藏的控制作用
在分析研究區氣井產能的基礎上，通過蓋層的微觀特徵與巨集觀特徵相結合**氣田蓋層的質量對天然氣成藏的控制作用。
4、方法與技術路線
排替壓力是評價蓋層物性封閉能力的最重要引數。排替壓力是指岩石中潤濕相流體被非潤濕相流體驅替所需要的最小壓力,在數值上近似等於岩石中最大連通孔隙的毛細管壓力地下游離相油氣通過蓋層孔隙喉道運移,必然受到蓋層與儲集層之間排替壓力差的阻擋,只有油氣的能量大於其蓋層與儲集層之間的排替壓力差時,油氣才能驅替蓋層孔隙中的水而進行運移。由於儲集層岩石的排替壓力太小,與蓋岩排替壓力相比可忽略不計。
因此,蓋岩排替壓力是評價蓋層物性封閉能力最直接、最根本的引數,蓋岩排替壓力越大,物性封閉能力越強;反之則越弱。
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