[科普中国]-盖层测井分析

盖层概述

1.定义

盖层是一个相对概念，它的作用是防止油气逸散。实际上，绝对不使油气逸散的盖层是没有的，通常人们把那些逸散速率相对较小的岩层称为盖层。

盖层按岩性划分有泥岩、页岩、碳酸盐岩、盐岩和膏岩。按作用和展布情况，则有区域盖层、局部盖层和隔层之分。按储盖层邻接关系，盖层又分为上覆盖层和直接盖层。

2.泥岩盖层封闭机理

泥质岩作为盖层，其封闭机理有三个：

(1)毛细管力封闭。由于具有较高的驱替压力而阻止烃类扩散。

(2)压力封闭。由于具有异常高的孔隙压力而阻止烃类逸散。

(3)浓度封闭。由于盖层含有较高的烃类，从而阻止储层烃类扩散。1

泥页岩盖层测井评价参数测井方法研究泥页岩盖层，是根据测井资料计算的总孔隙度、有效孔隙度、渗透率K、含砂量、厚度H、欠压实异常及粘土矿物成分等进行综合分析研究的。

1.厚度(H)

测井关于泥页岩盖层厚度是根据自然电位测井、自然伽马测井、自然伽马能谱测井等泥质测井曲线来确定的。手工解释可根据测井曲线的半幅点分层，再计算厚度。数字处理则根据成果图上的岩性剖面直接计算、统计其泥页岩的厚度。

2.含砂量(Vsd)

泥页岩盖层含砂量的多少直接影响盖层的质量，泥页岩含砂量的增大，将导致地层可塑性降低，脆性增大，容易产生裂缝。这一效应对深层泥岩尤为突出，甚至产生储盖倒置的现象。泥页岩的含砂量是根据测井数字处理计算岩性剖面来统计的，因此，要求数字处理计算的岩性剖面的精度要高。

3.总孔隙度(φt)

测井计算的总孔隙度代表着地层流体可流动部分和被粘土矿物束缚部分占据的孔隙空间之和与岩石体积之比。泥岩盖层总孔隙度的大小反映能够了泥岩的压实程度，总孔隙度越小，压实程度越高，孔隙喉道半径越小，泥岩孔隙毛细管力越大，渗透率越低，封闭性能越好。因此，泥页岩盖层总孔隙度是反映盖层质量的重要参数。

右图是泥页岩总孔隙度与毛细管压力关系曲线。从图中可以看到，泥页岩总孔隙度由大到小线性降低时，泥岩总孔隙度由大到小线性降低时，突破压力变化速率则由小到大急剧增加。

一般来说，泥岩总孔隙度只要降低到30%左右，即可封闭油气藏。30%这个孔隙度量值，可以作为泥岩盖层封闭油气的下限临界值，只要泥岩总孔隙度低于这个量值，并且具有区域分布，都可以作为油气藏的封盖层。泥页岩总孔隙度由中子、密度测井曲线计算获得。当取得泥岩总孔隙度后，再计算泥岩的突破压力。

4.有效孔隙度( φe)

前述的泥岩总孔隙度同突破压力的关系，是把盖层看作均一化的理想盖层为前提的，实际上。在广阔的范围内，泥岩的岩性、结构和构造并不是单一的，泥岩内部大孔隙大小、孔隙结构经常是不一样的，在各种成岩作用和构造作用下，经常产生次生孔隙和微裂缝，它在某一局部范围内或在某一深度段可能存在着各种形式的微渗漏空间。这些次生孔隙、微裂缝和各种形式的微渗漏空间，在测井参数上表现为有效孔隙度。用中子一密度交会计算的泥页岩盖层有效孔隙度的大小，反映泥页岩的次生孔隙、裂缝的发育程度，因此，它是评价泥页岩盖层质量的重要参数。

右图是应用LOGES 系统在吐哈盆地天然气封盖层测井评价研究工作中所做的泥岩样品分析孔隙度与计算孔隙度交会图。从图中可见，二者具有较好的相关性，但是，测井计算的孔隙度φlog 比岩心分析的孔隙度ac φ 高出近3 个孔隙度，这是由于测井计算的孔隙度是岩石粒间的孔隙体积与岩石体积之比。因泥岩样品分析的有效孔隙度是无法测得的泥岩样品的微细毛孔孔隙度，它测得的有效孔隙度，只能包括泥岩样品中的微细裂缝及被微细裂缝连通的次生孔隙的体积。而中子测井和密度测井的泥岩响应信息，不但包括了泥岩的微细毛孔孔隙信息，同时还包括有粘土颗粒比表面的吸附水和泥岩矿物成分对中子测井和密度测井的响应信息。因此用中子一密度交会计算的泥岩层的有效孔隙度( φec )，比实验室分析的有效孔隙度( φac )偏高，其偏高量相当于泥岩层的微细毛孔孔隙度( φmc)。

5.泥岩裂缝测井判识方法

在正常压实情况下，泥岩的孔隙度、密度和电性将随埋深增加呈规律性变化。但当压实至一定程度后，这些性质的变化将逐渐降低和趋于停止。这时的泥岩将出现剖面中的最低孔隙度、最大密度和最高电阻率值，即进入“不可压缩”阶段。但当时泥岩因自身变化(失水、干缩、有机质生烃、地层压力增大等)产生成岩裂缝，或因地层褶皱和断裂产生构造裂缝之后，将出现声波、密度、中子、电阻率和井径的异常变化，依此可判断裂缝的存在和发育程度。

6.渗透率

泥页岩的渗透率是孔隙度、束缚水饱和度和含砂量的函数，孔隙度、含砂量越高，渗透率越大；束缚水饱和度越大，渗透率越小。值得注意的是，当泥页岩存在裂缝时，渗透率将会失去均质地层的孔渗关系，使渗透率急剧增大，使盖层失去封闭油气的能力，即使是少量连通裂缝，也常造成油气田的巨大破坏。因此，在计算泥页岩渗透率时，采用能够反映泥页岩裂隙、裂缝及次生孔隙的有效孔隙度是重要环节。

右图是渗透率与突破压力的关系图。从图中可以明显看出，伴随渗透率的降低，突破压力呈指数规律增大。需要指出的是，泥页岩盖层产生的高角度裂隙、裂缝是影响渗透率的重要因素，所以，在研究渗透率对泥岩封盖性影响时，特别要注重高角度裂隙、裂缝的研究。这对深盆泥页岩盖层封盖性能的研究尤为重要。

7.粘土矿物分析

泥岩的封盖性能取决于它的可塑性和膨胀性。粘土矿物的可塑性和膨胀性以蒙脱石>伊/蒙混层>高岭石>伊利石>绿泥石顺序排列。因此就其泥岩岩性而言，高含蒙脱石的泥岩封盖性能好于高岭石为主的泥岩；高含高岭石的泥岩封盖封性能好于伊利石为的泥岩；而高含伊利石的泥岩封盖性能又好于绿泥石为主的泥岩。

有效盖层的识别与评价1.有效盖层识别

有效盖层是指能够封闭油气的直接盖层。它可以是泥岩，也可以是岩性致密的泥质砂岩或砂岩，问题的关键是盖层突破压力的大小。

当岩层突破压力大于促使油气通过它发生渗漏的动力时，该岩层就能对油气起封隔作用，成为盖层，我们把这样的泥岩盖层成为“有效盖层” 。当裂缝比较发育，且连通性比较高的情况下，岩层的突破压力会大大降低，油气就可进入此岩层，并在其中渗漏、散失，这样的泥岩不能封闭油气藏，我们称它为“假盖层” 。

反映泥岩有效盖层和假盖层最灵敏的测井参数是有效孔隙度和渗透率。而现今保存完好的油气藏和由于盖层质量低劣逸散残留油气藏的直接盖层的有效孔隙度和渗透率，是分析地层条件下有效盖层参量的最好依据。图

2.泥页岩盖层等级划分

从上述分析可知，有效盖层是一个范围值，在盖层的eφ