蓋層

蓋層是指位於儲集層之上能夠封隔儲集層使其中的油氣免於向上逸散的保護層。

蓋層是與儲集層緊連的低滲透層，可保護儲集層中的油氣不向上逸散。蓋層多由泥岩、頁岩、膏岩和鹽岩或泥灰岩等構成。蓋層的好壞與油氣在地殼中的聚集和保存關係密切，故蓋層是形成油氣藏不可缺少的條件。

蓋層的性質主要與岩性有關，其優勢順序由好至差大致如下：岩鹽一富含乾酪根的頁岩一粘土質泥岩一石膏一硬石膏一粉砂質頁岩一泥灰岩一碳酸鹽岩。

盆地邊緣或盆地內部凸起上的剝蝕、超覆等作用都可以使蓋層缺失，從而喪失封堵條件，使油氣散失和稠變，形成不同層位的稠油帶。

基本介紹

• 中文名：蓋層
• 外文名：cap rocks；cover；capping formation；blanket；confined lid 
• 學科：石油
• 影響：石油的聚集和保存
• 封閉機理：物性封閉、超壓封閉和烴濃度封閉
• 蓋層分類標準：岩性、分布、成因、均質性和組合

封閉機理

蓋層的好壞直接影響油氣在儲集層中的聚集和保存。常見的蓋層有泥岩、頁岩、蒸發岩（石膏、鹽岩）和緻密灰岩，其中以蒸發岩為最好。蓋層之所以能封蓋油層，是因為蓋層具有較高的排替壓力。排替壓力是指某一岩層中潤濕相流體（水）被非潤濕相流體（油）開始排替時所需的最低壓力。蓋層多被水潤濕，油氣要通過其運移，必須首先排替其中的水；如果驅使石油運移的動力未達到進入蓋層所需的排替壓力值，則石油就被封閉於蓋層之下，即所謂的毛細管封閉。此外，在儲集層之上，某些地區存在有欠壓實泥岩。欠壓實泥岩，系指泥岩在壓實過程中，由於流體排出受阻或來不及排出,因而流體承受了部分上覆地區的有效壓應力,使岩層中的流體具有高於靜水壓力的異常壓力，岩石則承受較低的有效壓應力形成欠壓實。它可以形成壓力封閉使下伏儲集層中的油氣不能向上逸散。但無論是毛細管封閉還是壓力封閉，都很難阻擋天然氣的分子擴散。因此，天然氣藏的蓋層要求高，最好的是蒸發岩類。

國內普遍認為天然氣的封蓋機理主要有毛管壓力封閉（物性封閉）、超壓封閉和烴濃度封閉3種。

物性封閉：指依靠蓋層岩石的毛細管壓力對油氣運移的阻止作用。因此，也稱稱之為毛細管壓力封閉，也有人稱為薄膜封閉。他是蓋層封油氣最普遍的機理。不少學者則認為蓋層厚度與毛管封閉能力相關。隨著岩心長度增加，突破壓力值將增大，毛管封閉能力也將增強。

超壓封閉：蓋層依靠異常高流體壓力而封閉油氣的機理稱之為流體壓力封閉，簡稱超壓封閉。封蓋能力取決於超壓的大小，壓力越高，能力越強。在沉積盆地中普遍存在，成因主要歸於：1）壓實排液與沉積速率不平衡；2）水熱增壓作用；3）蒙脫石向伊利石轉化的脫水作用；4）油氣生成作用等。超壓對游離相、水溶相及擴散相天然氣均存在很好的封閉機理。

烴濃度封閉是較蓋層物性封閉機理和壓力封閉機理問世相對較晚的一種封閉油氣機理。地層水中的天然氣溶解量是隨其所處的溫度、壓力的增加而增大的，即隨埋深的增加，地層水中的溶解氣量是逐漸增大的。然而，倘若儲集層的直接蓋層或上覆蓋層本身是生烴岩，且已進入生烴門限，其內有機質演化生成的天然氣足以使其地層孔隙水中的含氣濃度增大，造成烴濃度向上減小甚至出現向下遞減的濃度梯度，可減弱或阻止下伏岩層孔隙水中天然氣的向上擴散運移，即蓋層對下伏呈分子擴散相向上運移的天然氣起到了烴濃度封閉作用。因此，蓋層烴濃度封閉只能存在於具有生氣能力的蓋層中。所謂烴濃度封閉是指具有一定的生烴能力的地層，以較高的烴濃度阻滯下伏油氣向上擴散運移。這種封閉主要是針對以擴散方式向上運移的油氣起作用。

發育影響因素

蓋層是由一定性質的岩石組合形成，所以蓋層的形成與一定的沉積環境有關。蓋層厚度與油氣藏高度具有正比關係；區域蓋層在油氣聚集和分布中起著重要作用；盆地的沉降演化特徵控制了區域蓋層的發育狀況，從而也在一定程度上決定了油氣的富集和分布特點，斷裂不發育的穩定型盆地這個特點就更為突出。由於區域蓋層對原油性質的控制作用，使重油只能分布於區域蓋層的泄漏區。在對任何一個盆地進行早期資源評價時，作出盆地沉降演化曲線，分析區域蓋層的分布狀況和區域蓋層斷裂發育情況，有助於提高資源評價的精度和確定主力含油氣層系。

蓋層其毛細管壓力必須等於和大於所圈閉的烴柱浮力。圈閉中烴類的性質和高度不同，其浮力也就不同，對蓋層毛細管壓力的要求也就不同。同樣的岩性隨著深度的增大，壓實作用和成岩作用越來越強烈，就使優勢孔隙直徑變小，毛細管壓力增大，蓋層的遮擋能力增強。

在同樣的環境條件下，蓋層的性質主要與岩性有關，其優勢順序由好至差大致如下：岩鹽一富含乾酪根的頁岩一粘土質泥岩一石膏一硬石膏一粉砂質頁岩一泥灰岩一碳酸鹽岩。

分類

不同研究者從不同角度將蓋層分為不同類型。一般是根據蓋層的岩性、分布範圍、成因、均質性和組合方式等進行分類。

岩性分類

膏岩類蓋層 ：膏岩類是一類最佳蓋層。包括石膏、硬石膏和鹽岩。

泥質岩類蓋層：是油氣田中最常見的一類蓋層。分布最廣、數量最多、幾乎產於各 種沉積環境。

碳酸鹽岩類蓋層：由碳酸鹽參半，或為主，或純由碳酸鹽組成的一類非滲透性岩層。它主要包括泥灰岩、泥質灰岩、硫酸化灰岩和緻密灰岩等。

按照分布範圍

所謂區域蓋層和局部蓋層是按油氣蓋層在沉積盆地內的展布情況而定的一種蓋層分類。

區域性蓋層：區域蓋層是覆蓋於全省地或全凹陷的岩性穩定，具有一定厚度、封閉能力良好的蓋層。區域蓋層基本上控制著含油氣盆地內油氣的縱向分布規律，因為它限制著一個沉積單元地層的烴類向上運移至上一個單元地層中去，所以，區域蓋層是劃分地層剖面上不同含油氣組合的界限。當然,若有大斷層存在，油氣可能通過斷層作跨越含油氣組合的垂向運移。

區域性蓋層是控制盆地油氣富集程度和油氣縱向分布的重要條件之一，區域蓋層上下的油氣性質有重大差異，區域蓋層的發育與盆地沉降類型有關，可以通過沉降曲線判斷盆地區域蓋層的縱向分布。

一個盆地可以存在一個或幾個區域蓋層，有時生油層本身就是主要區域蓋層。它對油氣的控制作用主要表現在三個方面：第一，區域蓋層和生油層分布共同控制了縱向油氣分布的基本特點；第二，區域蓋層的發育特點基本上決定了該地區的油氣聚集條件；第三，區域蓋層控制了油氣性質的差異。

區域蓋層上下油氣的豐度截然不同，表明區域蓋層聚集保存油氣的重要作用。在斷層不發育的盆地，這一點更為明顯。

局部性蓋層：局部蓋層是對一個或幾個油氣藏起封蓋作用的蓋層。局部蓋層只控制盆地內油氣的局部分布，它的岩性和厚度特徵對具體油氣藏的烴柱高度有著一定的影響。範圍較之區域性蓋層要小，同樣可以產生油氣圈閉。

蓋層與油氣藏的位置關係分類

就地層剖面上的油氣儲蓋組合特徵來說，人們把直接蓋層之上具有較大厚度，有封堵能力的岩性段稱為上覆蓋層。顯然，區域蓋層往往是上覆蓋層，而直接蓋層多數是局部蓋層，但不排除上覆蓋層也可以是直接蓋層。當存在上覆蓋層的情況下，直接蓋層的要求不大，這有大量的油氣田實例。

直接蓋層：局部性蓋層。

上覆蓋層：區域性蓋層。上覆蓋層(或區域蓋層)不僅控制著含油氣盆地內油氣的縱向分布規律，作為盆地內或凹陷內的一個阻止油氣向上逸散的大“被子”，它不僅對油氣的滲濾作用起著封閉作用，而且在一定條件下對天然氣通過直接蓋層(或局部蓋層)的擴散又有著禁止作用。

特殊蓋層

特殊蓋層有水合物蓋層，瀝青蓋層等。