蓋層測井分析

蓋層測井分析是指依據各項測井數據對蓋層的測井回響、識別進行評價進而識別有效蓋層等。

基本介紹

• 中文名：蓋層測井分析
• 外文名：Caprock logging analysis
• 學科：測井
• 新方法：儲蓋組合解釋
• 內容：蓋層識別、評價
• 分類：泥頁岩、其他岩性等

蓋層概述

1.定義

蓋層是一個相對概念，它的作用是防止油氣逸散。實際上，絕對不使油氣逸散的蓋層是沒有的，通常人們把那些逸散速率相對較小的岩層稱為蓋層。

蓋層按岩性劃分有泥岩、頁岩、碳酸鹽岩、鹽岩和膏岩。按作用和展布情況，則有區域蓋層、局部蓋層和隔層之分。按儲蓋層鄰接關係，蓋層又分為上覆蓋層和直接蓋層。

2.泥岩蓋層封閉機理

泥質岩作為蓋層，其封閉機理有三個：

(1)毛細管力封閉。由於具有較高的驅替壓力而阻止烴類擴散。

(2)壓力封閉。由於具有異常高的孔隙壓力而阻止烴類逸散。

(3)濃度封閉。由於蓋層含有較高的烴類，從而阻止儲層烴類擴散。

泥頁岩蓋層測井評價參數

測井方法研究泥頁岩蓋層，是根據測井資料計算的總孔隙度、有效孔隙度、滲透率K、含砂量、厚度H、欠壓實異常及粘土礦物成分等進行綜合分析研究的。

1.厚度(H)

測井關於泥頁岩蓋層厚度是根據自然電位測井、自然伽馬測井、自然伽馬能譜測井等泥質測井曲線來確定的。手工解釋可根據測井曲線的半幅點分層，再計算厚度。數字處理則根據成果圖上的岩性剖面直接計算、統計其泥頁岩的厚度。

2.含砂量(V_sd)

泥頁岩蓋層含砂量的多少直接影響蓋層的質量，泥頁岩含砂量的增大，將導致地層可塑性降低，脆性增大，容易產生裂縫。這一效應對深層泥岩尤為突出，甚至產生儲蓋倒置的現象。泥頁岩的含砂量是根據測井數字處理計算岩性剖面來統計的，因此，要求數字處理計算的岩性剖面的精度要高。

3.總孔隙度(φ_t)

測井計算的總孔隙度代表著地層流體可流動部分和被粘土礦物束縛部分占據的孔隙空間之和與岩石體積之比。泥岩蓋層總孔隙度的大小反映能夠了泥岩的壓實程度，總孔隙度越小，壓實程度越高，孔隙喉道半徑越小，泥岩孔隙毛細管力越大，滲透率越低，封閉性能越好。因此，泥頁岩蓋層總孔隙度是反映蓋層質量的重要參數。

右圖是泥頁岩總孔隙度與毛細管壓力關係曲線。從圖中可以看到，泥頁岩總孔隙度由大到小線性降低時，泥岩總孔隙度由大到小線性降低時，突破壓力變化速率則由小到大急劇增加。

一般來說，泥岩總孔隙度只要降低到30%左右，即可封閉油氣藏。30%這個孔隙度量值，可以作為泥岩蓋層封閉油氣的下限臨界值，只要泥岩總孔隙度低於這個量值，並且具有區域分布，都可以作為油氣藏的封蓋層。泥頁岩總孔隙度由中子、密度測井曲線計算獲得。當取得泥岩總孔隙度後，再計算泥岩的突破壓力。

4.有效孔隙度( φ_e)

前述的泥岩總孔隙度同突破壓力的關係，是把蓋層看作均一化的理想蓋層為前提的，實際上。在廣闊的範圍內，泥岩的岩性、結構和構造並不是單一的，泥岩內部大孔隙大小、孔隙結構經常是不一樣的，在各種成岩作用和構造作用下，經常產生次生孔隙和微裂縫，它在某一局部範圍內或在某一深度段可能存在著各種形式的微滲漏空間。這些次生孔隙、微裂縫和各種形式的微滲漏空間，在測井參數上表現為有效孔隙度。用中子一密度交會計算的泥頁岩蓋層有效孔隙度的大小，反映泥頁岩的次生孔隙、裂縫的發育程度，因此，它是評價泥頁岩蓋層質量的重要參數。

右圖是套用LOGES 系統在吐哈盆地天然氣封蓋層測井評價研究工作中所做的泥岩樣品分析孔隙度與計算孔隙度交會圖。從圖中可見，二者具有較好的相關性，但是，測井計算的孔隙度φ_log 比岩心分析的孔隙度ac φ 高出近3 個孔隙度，這是由於測井計算的孔隙度是岩石粒間的孔隙體積與岩石體積之比。因泥岩樣品分析的有效孔隙度是無法測得的泥岩樣品的微細毛孔孔隙度，它測得的有效孔隙度，只能包括泥岩樣品中的微細裂縫及被微細裂縫連通的次生孔隙的體積。而中子測井和密度測井的泥岩回響信息，不但包括了泥岩的微細毛孔孔隙信息，同時還包括有粘土顆粒比表面的吸附水和泥岩礦物成分對中子測井和密度測井的回響信息。因此用中子一密度交會計算的泥岩層的有效孔隙度( φ_ec )，比實驗室分析的有效孔隙度( φ_ac )偏高，其偏高量相當於泥岩層的微細毛孔孔隙度( φ_mc)。

5.泥岩裂縫測井判識方法

在正常壓實情況下，泥岩的孔隙度、密度和電性將隨埋深增加呈規律性變化。但當壓實至一定程度後，這些性質的變化將逐漸降低和趨於停止。這時的泥岩將出現剖面中的最低孔隙度、最大密度和最高電阻率值，即進入“不可壓縮”階段。但當時泥岩因自身變化(失水、乾縮、有機質生烴、地層壓力增大等)產生成岩裂縫，或因地層褶皺和斷裂產生構造裂縫之後，將出現聲波、密度、中子、電阻率和井徑的異常變化，依此可判斷裂縫的存在和發育程度。

6.滲透率

泥頁岩的滲透率是孔隙度、束縛水飽和度和含砂量的函式，孔隙度、含砂量越高，滲透率越大；束縛水飽和度越大，滲透率越小。值得注意的是，當泥頁岩存在裂縫時，滲透率將會失去均質地層的孔滲關係，使滲透率急劇增大，使蓋層失去封閉油氣的能力，即使是少量連通裂縫，也常造成油氣田的巨大破壞。因此，在計算泥頁岩滲透率時，採用能夠反映泥頁岩裂隙、裂縫及次生孔隙的有效孔隙度是重要環節。

右圖是滲透率與突破壓力的關係圖。從圖中可以明顯看出，伴隨滲透率的降低，突破壓力呈指數規律增大。需要指出的是，泥頁岩蓋層產生的高角度裂隙、裂縫是影響滲透率的重要因素，所以，在研究滲透率對泥岩封蓋性影響時，特別要注重高角度裂隙、裂縫的研究。這對深盆泥頁岩蓋層封蓋性能的研究尤為重要。

7.粘土礦物分析

泥岩的封蓋性能取決於它的可塑性和膨脹性。粘土礦物的可塑性和膨脹性以蒙脫石>伊/矇混層>高嶺石>伊利石>綠泥石順序排列。因此就其泥岩岩性而言，高含蒙脫石的泥岩封蓋性能好於高嶺石為主的泥岩；高含高嶺石的泥岩封蓋封性能好於伊利石為的泥岩；而高含伊利石的泥岩封蓋性能又好於綠泥石為主的泥岩。

有效蓋層的識別與評價

1.有效蓋層識別

有效蓋層是指能夠封閉油氣的直接蓋層。它可以是泥岩，也可以是岩性緻密的泥質砂岩或砂岩，問題的關鍵是蓋層突破壓力的大小。

當岩層突破壓力大於促使油氣通過它發生滲漏的動力時，該岩層就能對油氣起封隔作用，成為蓋層，我們把這樣的泥岩蓋層成為“有效蓋層” 。當裂縫比較發育，且連通性比較高的情況下，岩層的突破壓力會大大降低，油氣就可進入此岩層，並在其中滲漏、散失，這樣的泥岩不能封閉油氣藏，我們稱它為“假蓋層” 。

反映泥岩有效蓋層和假蓋層最靈敏的測井參數是有效孔隙度和滲透率。而現今保存完好的油氣藏和由於蓋層質量低劣逸散殘留油氣藏的直接蓋層的有效孔隙度和滲透率，是分析地層條件下有效蓋層參量的最好依據。圖

2.泥頁岩蓋層等級劃分

從上述分析可知，有效蓋層是一個範圍值，在蓋層的eφ <6%和K<0.08×10-3μm² 的範圍內都稱為有效蓋層。但是，在這個範圍內的有效蓋層，其封閉性能是有差別的，有的可以封閉氣層，有的可以封閉油層，有的可能處於封閉作用和逸散作用的臨界狀態或混合狀態，對每一層泥頁岩蓋層，究竟處於那種狀態，除了與有效孔隙度有關外，尚與泥頁岩蓋層的含砂量、厚度和總孔隙度有關。

泥頁岩蓋層的有效孔隙度、含砂量、厚度及總孔隙度對蓋層質量的影響是有差別的，據不同參數對蓋層質量影響程度的差別，對這些測井參數賦予不同的權值，根據已知油氣藏蓋層參數量值反覆試驗，確定權值，據這些測井參數權值大小，通過排列組合，便可擬定泥頁岩蓋層的質量等級。

其它岩性蓋層的測井分析

1.鹽岩、膏岩蓋層

鹽岩、膏岩是在高蒸發環境下的產物，在地下常以晶體結構存在，結構緊密，滲透性極差，是優良的封蓋層基質。鹽岩和膏岩由於其特殊的物質結構，使測井值常趨於某一特定值，成為測井資料判別鹽岩和膏岩的基本標準。用測井資料判別膏岩、鹽岩層，然後用測井資料來標定地震資料，預測膏岩、鹽岩層的空間展布，可有效地分析膏岩、鹽岩的封閉作用。

2.碳酸鹽岩蓋層

深埋於地下的碳酸鹽岩，基質孔隙度一般都很低，從基質孔隙度來看，碳酸鹽岩做蓋層是完全可以的，但是，碳酸鹽岩大多存在後生成岩改造，使之產生次生空洞、溶洞、裂縫等。這些次生孔隙的出現，使碳酸鹽岩由蓋層轉變為儲層，失去封閉油氣的能力。這些成岩後生改造作用經常是不均一的，它將大面積展布的碳酸鹽岩分割成雞窩狀。從局部看，可能是優質封蓋層，但從整體看，它可能是破碎的封蓋層。因此，碳酸鹽岩的封蓋性能，用一項單一技術判斷是困難的，實驗室分析、測井分析、精細地質解釋三者緊密結合，是判斷碳酸鹽岩封蓋層封閉性能的唯一途徑。

3.煤岩蓋層

煤岩自身孔隙度很低，又具有可縮性，在構造運動不太活躍的地區，煤岩常可作為油氣的封蓋層。在埋藏較淺、構造運動活躍的地區，煤岩也可出現構造裂縫，使煤層失去封閉油氣的能力。煤岩測井回響值很明顯(右表)，用測井回響資料很容易判別煤層。用測井資料識別煤層，並綜合分析煤層是否存在次生裂縫，達到評價煤層封蓋性能的目的。

儲蓋結合測井分析

當用測井方法對每層泥頁岩蓋層作出質量評價後，便可進行儲蓋組合測井的三方面分析評價：

(1)儲層、蓋層的搭配關係；

(2)有利儲集層段分析；

(3)油氣層和殘餘氣層解釋。

其中：(1)和(2)主要用於測井地質評價；(3)主要用於油、氣、水層的分析解釋。

儲蓋組合測井解釋是指在進行儲集層油、氣、水層劃分時，不但要考慮儲集層的孔、滲、

飽和含氣指示等指標。而且還要考慮儲集層上方直接蓋層的封閉性能和對儲集層的封閉作

用。因此，蓋層質量參數和儲層解釋參數必須是同時計算，同出一圖。

1.儲蓋組合解釋技術

(1)當儲層上覆蓋層為優質蓋層時，儲層的孔、滲、飽和含氣指示參數，比較真實地反映了儲層物性情況和含油氣情況，可根據地區的解釋標準劃分油、氣、水層。

(2)當儲層上覆直接蓋層為差劣蓋層時，此時的油氣藏屬開啟性油氣藏，儲集層中的含油氣飽和度為運移散失的殘餘油氣飽和度。由於沒有封蓋條件，儲層流體同上部地層竄通，沒有能量積蓄，因此，儲層流體常為靜水壓力，或略高於靜水壓力。此時，雖有較好的錄井油氣顯示和近於油氣層的孔、滲、飽參數，但是，一般得不到工業產能，常為殘餘油氣層。

(3)當儲層上覆蓋層為生油氣源岩時，儲蓋組合要特別注意供、散關係的研究。

對蓋層的評價不能一概而論。油氣源岩封閉油氣，它是油氣運移聚集和散失動態平衡的結果，即儲集層油氣穿越蓋層的散失作用和蓋層中油氣向儲集層運移聚集作用兩者的平衡，這是同常規蓋層封閉油氣完全不同的另外一種封閉油氣的作用，所以，在進行蓋層評價時，要注意分析源岩蓋層的特殊封堵性。另外，對本蓋層來說，也不應忽視異常高壓層的封閉作用，因為臨近儲層的直接蓋層孔隙度大大高於其下部的泥岩層，顯然是處於欠壓實狀態。這也是本砂層組保存油氣的有利因素。

對於上述情況，單就儲層、蓋層孤立地進行解釋是困難的。引進儲蓋組合解釋新思路，從油氣運移、聚集、保存、散失的成藏模式出發，著眼於油氣藏的整體評價，從動態平衡的角度對油氣藏進行解釋，它更符合油氣藏的實際情況，效果顯著，很少失誤。因此，儲蓋組合解釋是一個十分有效的測井解釋新方法。