ABSTRACT

In order to comprehensively evaluate low bulge mudstone caprock sealing ability, the data of buried hill basic well in Liaoxi low uplift are statistically analyzed. It shows that Liaoxi low uplift buried hills cover layer is mainly composed of dongying group and the shahejie formation. Among them, mudstone caprock of Dongying formation is a regional cap rock. And Sha 1, Sha 2 and Sha 3 mudstone cover are distributed in the JZ20-2, JZ25-1s buried hill, which are partial cap rocks. The parameters of shale content, breakthrough pressure and overpressure pressure coefficient were selected to study the microscopic features. The results showed that there were mainly two types of micro-mechanisms: Mudstone capillary pressure cap and overpressure sealing system. Overpressure sealing system is mainly distributed in low rising in north-central JZ25-1s region and the JZ20-2. A comprehensive evaluation of the sealing ability of mudstone cover in the northern section of Liaoxi low uplift was made. The results showed that the top layer of the northern section of the low bulge in the Liaoxi low uplift was medium and good, and the distribution of the good cover was wide. By analyzing the relationship between cap rock and reservoir that had been found, and the oil and gas that had been found in the medium and above cover area, which showed that the buried caprocks with medium cap ability can well seal the buried hill oil and gas.

Keywords:Buried Hill Hydrocarbon Reservoir, Mudstone Cover, Sealing Capacity, Comprehensive Evaluation, Liaoxi Low Uplift

辽西低凸起中北段潜山油气藏泥岩盖层封闭能力评价

刘茂鹏，胥伟，张志鹏

成都理工大学油气地质及开发工程国家重点实验室，四川 成都

收稿日期：2017年10月27日；录用日期：2017年11月9日；发布日期：2017年11月16日

摘 要

为综合评价辽西低凸起泥岩盖层封闭能力，统计分析了辽西低凸起中北段潜山基础井资料，表明辽西低凸起潜山盖层主要由东营组和沙河街组泥岩盖层组成，其中以东营组泥岩盖层为区域性盖层，沙一段沙二段和沙三段泥岩盖层在JZ20-2、JZ25-1S潜山有分布，为局部盖层。选取泥质含量、突破压力、超压压力系数等参数研究微观特征，研究表明辽西低凸起潜山盖层主要存在泥岩毛细管压力封盖和超压封盖两种类型的微观机理，其中超压封盖主要分布在低凸起中北部JZ25-1S地区与JZ20-2地区。综合评价辽西低凸起中北段泥岩盖层封闭能力。结果表明：辽西低凸起中北段盖层以中等、好为主，好盖层分布较广。通过分析盖层与已发现油气藏关系，辽西低凸起中北段已发现油气分布在中等及以上盖层区域内，表明中等封盖能力的潜山盖层就能很好的封闭潜山油气。

关键词 :潜山油气藏，泥岩盖层，封闭能力，综合评价，辽西低凸起

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1. 引言

盖层是油气藏的形成的必要条件，而盖层的封闭性能，对油气藏形成的规模及保存影响巨大 [1] [2] 。盖层的研究在我国起步虽晚，但发展迅速，无论是研究技术方法还是设备等都取得了惊人的进步。这对准确评价盖层封闭能力帮助极大。

辽东湾坳陷的辽西低凸起是潜山的主要分布区，现已发现JZ20-2、JZ25-1S、SZ36-1三大潜山油气藏。目前对辽西低凸起潜山油气藏的烃源岩，构造，沉积，圈闭等基础地质条件有较深入研究 [3] [4] [5] 。明确了辽西低凸起中北段具备形成油气的优越条件，有辽西凹陷发育的沙三段、沙一段和东三段3套烃源岩系；因物源不同而形成的不同规模和展布类型的沉积体系，三大潜山油气藏成藏模式有显著区别，主要受流体动力和潜山物性的影响。但对辽西低凸起潜山盖层的类型和封闭特征以及泥岩盖层的综合封闭能力评价仍是空白。因此，本文拟结合该地区相关基础地质资料，对辽西低凸起潜山油气藏泥岩盖层的宏观特征包括岩性、泥岩累计厚度、泥地比、埋深以及断裂性质影响，微观方面以泥质含量和渗透率孔隙度特征、实测突破压力和超压特征展开研究，并建立泥岩盖层封闭能力综合评价的定量计算方法，对正确认识辽西低凸起潜山盖层对油气的富集规律和分布有较大的地质意义。

2. 地质概况

辽西低凸起是辽东湾坳陷内的一个二级构造单元，位于的辽西凹陷与辽中凹陷之间低幅凸起，呈NE方向展布 [3] [6] ，低凸起呈中段高向南北倾伏，西陡东缓的地形起伏形态。西侧分布辽西1号、辽西2号断层将辽西低凸起与辽西凹陷分开；凸起的东侧斜坡延伸入辽中凹陷。平面上呈窄条带状NNE向展布 [7] [8] [9] [10] (见图1)。辽西低凸起带是辽东湾拗陷油气最富集地区。

辽东湾坳陷内发育的新生界地层自下而上依次为下第三系的孔店组、沙河街组、东营组和上第三系的馆陶组、明化镇组以及第四系平原组 [11] [12] 。上第三系馆陶组发育含砾砂岩、砂砾岩夹棕红色泥岩，主要为辫状河陆源粗碎屑沉积，其砂岩孔隙度高，渗透性好 [4] ，属岩性疏松的成岩作用早期。明化镇组为曲流河沉积，上段发育中细粒砂岩不等厚互层；下段为浅灰色砂砾岩、细砂岩夹少量红色、紫红色泥岩 [13] 。下第三系东营组发育大段绿灰色、深灰色泥岩；沙河街组发育灰色泥岩、褐灰色泥岩与灰色粉砂岩不等厚互层 [14] 。

因此，馆陶组由于是成岩作用较弱，平原组和明化镇组发育一大套砂层，结构松散，均不能作为潜山油气的有效盖层。故研究区东营组和沙河街组盖层则是潜山油气得以保存的重要条件。是评价盖层封闭能力的主要研究对象。

3. 泥质岩盖层宏观特征

通过对辽西低凸起的东营组和沙河街组泥岩纵向岩性分布特征、厚度分布、泥地比、深度分布以及泥岩厚度平面分布特征进行盖层宏观特征的研究。

3.1. 泥质岩盖层发育特征

3.1.1. 泥岩地层对比

通过辽西低凸起主要潜山带典型井联井剖面(见图2)对比，可以看出：辽西低凸起中北段均发育较厚的东营组地层，中段SZ36-1地区沙河街组地层缺失，往北到SZ36-1-7井附近开始出现沙一段地层，到JZ25-1s地区发育整套沙河街组地层一直延伸到JZ25-1-1井附近，北部JZ20-2地区沙河街组地层则又出现变薄趋势。

图1. 辽西低凸起地区地理位置图(据渤海油田勘探开发研究院，2007修改)

图2. 辽西低凸起联井剖面图

3.1.2. 埋藏深度

埋藏深度影响岩石的成岩作用，埋藏深度增加泥质岩成岩作用增强，泥质岩盖层孔隙度、渗透率减小，毛细管压力增大，泥岩的封闭能力增大。已有学者研究认为 [15] [16] [17] ，泥质岩埋深达1000 m左右，即可具备封闭油气藏的能力。深度超过1500 m，泥质岩盖层封闭性能达到最佳状态。由表1中可知，研究区泥质岩埋深范围1080~2523 m，处于最佳埋深范围内，具有良好的封盖状态。

3.2. 泥岩厚度

辽西低凸起潜山油气藏盖层，以东营组盖层厚度较大，从图3可以看出，辽西低凸起地区东营组泥质岩均有分布，且厚度较大，为350~850 m，普遍在400 m以上，高值区分布在凸起东北部，JZ25-2区块至JZ20-2区块泥质岩累计厚度均在600 m以上。中部SZ36-1地区和JZ25-1s区块厚度降至300 m。该区东营组泥质岩整体北东展布，北厚南薄，东厚西薄。

辽西低凸起地区沙河街组泥岩仅在中北部发育，且厚度小(见图4)。中部JZ25-1S地区，厚度在0~200 m变化；北部JZ20-2地区厚度普遍小于100 m，JZ20-2-3井和JZ20-2-4井附近沙河街组在50 m左右。

表1. 东营组、沙河街组盖层埋深及厚度参数

图3. 辽西低凸起东营组泥岩等厚图

图4. 辽西低凸起沙河街组泥岩等厚图

3.3. 泥地比

从东营组和沙河街组泥/地比分布对比图(见图5)来看，东营组在JZ25-1S、JZ20-2、SZ36-1三个地区均有覆盖，泥地比相对较高，普遍在70%以上，最大可达90%以上，泥岩单层厚度大，封盖能力极强，

图5. 辽西低凸起古近系盖层泥地比分布对比图

可作为研究区的区域性盖层；沙河街组泥岩则分布在中北部JZ20-2和JZ25-1S地区，在SZ36-1地区缺失，其中JZ25-1S地区泥地比均值73%，具有较好的封闭能力，JZ20-2地区均值46%，封闭能力中等，说明沙河街组泥岩可作为中北部地区的盖层，在中南部无此套盖层。

3.4. 断裂带

辽西低凸起的主要断层是辽西1号、2号断层，辽西1号断层从沙三段至东一段活动性较强，对油气主要起输导作用 [18] ；馆陶组沉积时期的活动性表现出分段性，在JZ25-1s地区活动性较弱，可以封堵油气，使油藏得以保存；而在SZ36-1地区，活动性较强，将潜山油气输导至东营组。辽西2号断层在东一段活动性整体较弱，到东一段沉积末期以后基本不活动，可封堵油气 [19] (见表2)。

4. 盖层微观封闭特征

4.1. 物性封闭

盖层的物性封闭能力主要是依靠盖层与储层之间的排替压力差封闭油气 [20] [21] 。所以，排替压力值越大，盖层物性封闭能力越强；反之则越弱。而岩石排替压力的数值大小近似等于其突破压力 [21] 。由于该区泥岩盖层实测突破压力数据太少，利用该地区前人研究资料 [22] ，突破压力与孔隙度之间呈反比关系，即孔隙度越小，泥岩成岩程度越高，突破压力越大 [23] ，如图6所示，研究区实测突破压力在4.1 MPa~11.5 MPa之间，显示中等封闭能力。

泥质含量会影响孔隙空间大小，进而间接影响突破压力的大小。前人研究 [21] 认为泥质含量越高，孔隙空间越小，孔渗性越差，封闭性越好。本次利用自然伽马测井数据按照相关公式计算了东营组内各小段泥质岩盖层的泥质含量Vsh，并取其平均值得到单井东营组测井解释泥质含量均值数据(见图7)，SZ36-1地区东营组泥质岩盖层测井解释泥质含量均值为45.7%，JZ25-1S地区为37.1%，JZ20-2地区为42.9%，均具有中等质量，显示中等封闭能力。

4.2. 烃浓度封闭

烃浓度封闭是泥岩盖层自身产生的天然气，使孔隙水含气浓度出现向下递减趋势，进而抑制天然气

表2. 辽西地区主干断裂发育演化特征表(据渤海石油研究院，2013)

图6. 渤海湾盆地突破压力与孔隙度、渗透率关系图(据文献 [22] )

扩散形成封闭 [24] 。辽西低凸起东营组和沙河街组暗色泥岩发育，具有一定生烃能力 [10] 。凸起带中段泥岩有机质丰度高，以Ⅱ1型为主，但有机质成熟度较低，镜质体反射率Ro为0.49%～0.60% [25] 。北段JZ20-2气田E3d2L-E3d3为优质烃源岩，但未达生气门限 [8] 。因此，根据前人对盖层烃浓度封闭的等级划分标准 [26] [27] [28] ，该凸起带东营组和沙河街组泥岩具有较弱的烃浓度封闭能力。

图7. 辽西低凸起东营组泥质岩盖层测井解释泥质含量分布图

4.3. 超压封闭

超压封闭是泥岩盖层一种重要的封闭机理，超压的发育对油气藏封闭与保存具有控制作用。从研究区地层压力剖面图(见图8)来看，JZ20-2地区发育东一段和东二下–沙一段两套超压，压力系数约1.6~1.8，JZ25-1S地区发育东二下–沙一段超压系统，压力系数约1.3；SZ36-1地区无超压发育。在平面上，超压的分布从北段～中南段有逐渐减弱直至超压消失的趋势，凹陷区发育强超压，低凸起区发育中~弱超压；在剖面上，超压在辽西低凸起中北部东二下－东三段、沙一段地层中是普遍存在。

5. 综合评价

5.1. 评价方法

在前文展开的盖层的宏观空间展布特征和微观封闭能力特征的研究基础上，结合前人盖层评价方法的研究 [29] - [34] ，选取盖层累计厚度、泥地比、泥质含量、岩性、突破压力和压力系数等6个参数，以反映盖层的宏观和微观封闭能力，运用加权平均法，计算研究区域各区块的综合评价衡量指标，进而完成对辽西低凸起潜山盖层封闭能力完成综合评价。根据所选参数不同取值区间对盖层封闭能力的影响程度，划分不同等级，并由好至差，赋予4,3,2,1四个权值(见表3)。并确定分配各个评价参数的权重(见图9)。

在此基础上，由式(1)求取盖层的综合评价权值。

$Q={\displaystyle \underset{i=1}{\overset{n}{\sum }}KiPi}$ (1)

式中：Q为盖层的综合评价权值； $Ki$ 为第i项参数的权值，I = 1,2,3…,n； $Pi$ 为第项参数的权重因素。

将盖层综合评价权值大于3.5评定为好盖层，综合评价权值为3~3.5的为较好盖层，综合评价权值为2~3的为中等盖层，综合评价权值小于2的为差盖层。

表3. 辽西低凸起潜山油气藏泥岩盖层封闭性能评价标准

图8. 辽西低凸起地层压力剖面图

图9. 盖层封闭能力综合评价参数权重因数分配

5.2. 评价结果分析

由上述分析可知，辽西低凸起中部绥中36-1地区，最北端SZ36-1-4井综合权值为2.9，SZ36-1-8井、SZ36-1-1井分别为2.6、2.8，往北逐渐增加；锦州25-1S地区，JZ25-1s-2井综合权值为3.4到辽西低凸起北部锦州20-2地区，JZ20-2-4井综合权值上升为3.7。

故可将辽西低凸起中北段泥岩盖层划分为好盖层、较好盖层和中等盖层(见图10)，通过图10可以

图10. 辽西低凸起潜山泥岩盖层综合评价

看出，好盖层区域主要分布在辽西低凸起北部，即锦州25-1S地区至锦州20-2地区，具有物性和超压封闭作用；沙河街组沙一段和沙二段泥岩可作为这些地区潜山油气的区域性盖层，沙河街组沙三段泥岩仅可作为锦州25-1S地区的潜山油气局部盖层；中等盖层则分布在辽西低凸起中段绥中36-1地区，该区无超压发育，潜山油气受断层影响向上运移，被东营组东二段盖层保留下来。从人们发现的辽西低凸起潜山油气藏来看，说明该区泥岩盖层对潜山油藏具有较强封盖能力。

6. 结论

1) 辽西低凸起潜山盖层主要由东营组东二段、东三段，沙河街组沙一段－沙三段五套泥岩盖层组成，其中以东营组泥岩盖层厚度大、分布面积最广，为区域性盖层，沙一段沙二段和沙三段泥岩盖层在JZ20-2、JZ25-1S潜山有分布，为局部盖层。

2) 辽西低凸起潜山盖层主要存在两种类型的微观机理，一种是泥岩毛细管压力封盖，另一种是超压封盖，其中超压封盖主要分布在低凸起中北部JZ25-1S地区与JZ20-2地区。

3) 综合评价，中北部JZ25-1S与JZ20-2地区潜山封盖能力强，为好盖层，SZ36-1潜山封盖能力中等，分布中等封盖能力盖层，已发现的潜山油气主要分布在在中等及以上盖层区域内，表明中等封盖能力的盖层就能封闭住潜山的油气。

文章引用

刘茂鹏,胥 伟,张志鹏. 辽西低凸起中北段潜山油气藏泥岩盖层封闭能力评价
The Evaluation of the Sealing Ability of the Mudstone Cover in the North of the Liaoxi Low Uplift[J]. 自然科学, 2017, 05(05): 445-456. http://dx.doi.org/10.12677/OJNS.2017.55061

参考文献 (References)