钱塘江下切河谷充填物地质特征及浅层生物气的孔隙水压力封闭机理

近年来,在浙江省北部钱塘江河口湾地区发现并开发了大量的晚第四纪浅层生物气藏。末次盛冰期,全球海平面的下降使河流梯度增加,下切作用增强,导致钱塘江下切河谷的形成。下切河谷内的沉积序列从下到上可划分为4种沉积相类型,分别为河床相、河漫滩-河口湾相、河口湾-浅海相和河口湾砂坝相。 所有的商业浅气田和气藏都分布于太湖下切河谷和钱塘江下切河谷及其支谷的河漫滩-河口湾相砂体中。钱塘江下切河谷的河漫滩-河口湾砂体埋深30～80 m,厚3～7 m,被非渗透的黏土包围,可能代表了下切河谷内分布的潮流沙脊。快速堆积的河口湾-浅海相沉积物为生物气藏的形成提供了充足的源岩和良好的保存条件。 河漫滩-河口湾相的黏土层为研究区浅层生物气藏的直接盖层,主要分布在下切河谷内,其埋深、残留地层厚度和孔隙度范围分别为30～80 m、10～30 m和42.2％～62.6％。河口湾-浅海相的淤泥层为间接盖层,覆盖了整个下切河谷,其埋深、残留地层厚度和孔隙度范围分别为5～35 m、10～20 m和50.6％ ～53.9％。黏土层和淤泥层的孔隙水压力远大于下伏砂体的孔隙水压力,其差值可达0.48 MPa。在储集层和盖层分界面即浅气藏的顶部,孔隙水压力值达到最大。黏土层和淤泥层的孔隙水压力可以超过砂质储集层中气体压力和孔隙水压力之和。黏土和淤泥盖层的高孔隙水压力可能是浅层生物气被完全封闭住的最重要因素。直接盖层的封闭能力比间接盖层要好。黏土层和淤泥层的孔隙水压力消散时间很长,有时候很难达到稳定状态,这表明黏土层和淤泥层的渗透性差、封闭性好。随着埋深的增加,其压实程度和封闭性能增加。与黏土层和淤泥层相比,砂层的孔隙水压力消散较快,很容易达到稳定状态,而且消散时间与埋深无关,表明砂层渗透性好、封闭性差。气体一旦进入砂层,孔隙水就不能有效释放,导致砂层的孔隙水压力消散时间比黏土层和淤泥层的要长,这可能与生物气在孔隙水压力释放后的快速补充有关。     

江苏太仓浅部淤泥质土层的工程地质特征

太仓浅部广泛分布的淤泥质粉质粘土层具有高含水量、高压缩性和低渗透性,对开采浅层地下水引起的地面沉降研究有重要意义。本文通过一系列微观和宏观室内试验,查明该层土的矿物成分主要为伊利石,其次为绿泥石、高岭石,土中孔隙主要为中孔隙和小孔隙。在一定应力范围内,随固结压力增大,土中的中孔隙明显减小,渗透系数也明显减小,孔隙比与渗透系数之间有单对数线性关系,但当固结压力超过一定值后,土中以小孔隙为主,随固结压力增大,孔径分布变化不明显,渗透系数随孔隙比的变化也小得多。淤泥质粉质粘土层的变形以不可恢复的塑性变形为主,具有显著的蠕变性,在开采地下水引起的地面沉降中将会有明显的变形迟后。     

泥质岩盖层的研究

前人对泥质岩进行了大量的研究,主要集中在泥质岩的岩石成分、成岩作用、孔隙结构、封闭机理及盖层的类型及分布等几个方面。泥质岩所含矿物主要是粘土矿物,陆源碎屑矿物。泥质岩中的成岩作用主要是压实作用、粘土矿物转化作用等。泥质岩孔隙结构主要包括孔隙大小、孔隙类型、连通性等方面。封闭机理主要分为物性封闭机理、超压封闭机理和烃浓度封闭机理三种。盖层分为区域盖层、局部盖层和隔层。对前人研究成果进行了综合分析,并指出存在的问题:对被裂缝、断层改造的泥质岩盖层研究比较薄弱。     

杭州湾地区晚第四纪浅层生物气藏盖层物性封闭特征

杭州湾地区晚第四纪浅层生物气藏盖层存在孔隙水压力封闭和烃浓度封闭机理,但其是否存在物性封闭机理目前尚存在较大争议.研究区浅层生物气藏盖层埋藏浅、时代新、结构松散,对其物性封闭能力的评价不能直接套用深部成岩盖层的评价参数和方法.通过变水头渗透实验测定盖层和储层样品渗透率数值,以渗透率作为评价浅层生物气盖层物性封闭能力的参数,对研究区浅层生物气藏盖层的物性封闭特征及其影响因素进行了详细研究.结果表明盖层渗透率数值比储层小3个数量级,具有较强的物性封闭能力,有利于浅层生物气藏的保存.研究区浅层生物气盖层物性封闭能力的影响因素包括黏土含量及黏土矿物成分、含水饱和度和盖层厚度,黏土含量及黏土矿物成分对盖层物性封闭能力起决定性作用,较高的含水饱和度促进了盖层物性封闭能力的增强,盖层厚度对物性封闭能力起到了极为重要的补偿作用.     

含粉砂质层页岩储层孔隙结构和物性特征:以张家滩陆相页岩为例

鄂尔多斯盆地东南部延长组张家滩页岩储层中发育有大量粉砂质层,全面系统地理清张家滩页岩孔隙结构和物性特征,需要对比研究粉砂质纹层发育页岩、粉砂质层不发育的泥质页岩以及粉砂岩。本文选取了22块页岩样品,通过压汞法、气体吸附法和气测孔渗法等多种测试手段,结合扫描电镜观察,在对组成3种岩石类型的粉砂质层和泥质层孔隙发育类型研究的基础上,分析了3种岩石类型孔隙结构和物性特征的差异,并讨论了造成上述差异的影响因素。结果表明,粉砂质纹层发育页岩和粉砂岩孔径在100 nm以上的中-大孔孔体积较大,具有更好的储集和渗流能力。通过对比粉砂质层和泥质层的组分、沉积结构和成岩作用等的差异可知：粉砂质层中石英、长石等粉砂级刚性碎屑颗粒的富集有利于原始孔隙的形成和在物理压实过程中的保存;有机酸存在造成的酸性成岩环境有利于长石等颗粒发育溶蚀孔隙;液态烃等在颗粒表面形成的薄膜能够有效地抑制石英等胶结作用的发生。与泥质层相比,粉砂质层具有更好的孔隙形成和保存条件,使得粉砂质纹层发育页岩和粉砂岩的孔隙结构和物性特征明显优于泥质页岩。     

沅江软土工程地质特征

沅江地区的软土，可分为软粉砂质粘土、灰色粘土、淤泥质粘性土、淤泥4个主要类型，其工程地质特性为：天然含水量大于液限，天然孔隙比大于1，压缩系数大，流变性比较显著，承载力标准值较低。工程建设应重视上部结构层与地基基础的共同作用，利用地表硬壳层作为天然浅基或者进行适当的地基处理可以提高地基地的承载力。     

四川盆地川东南地区“源—盖”匹配关系研究

采用重建烃源岩生烃史("源")和泥质盖层排替压力演化史("盖")的方法,研究源—盖动态匹配关系,以确定泥质盖层封闭动态有效性。针对川东南地区丁山1井泥质盖层封闭性的研究结果表明:川东南地区寒武系泥质盖层不仅封闭性能形成时间早(早于震旦系烃源岩生烃时间),而且排替压力大(最大排替压力高达26MPa),封闭能力强,具备封闭超高压气藏的能力,"源—盖"匹配关系好,对下伏烃源岩具备有效封盖作用;志留系泥质盖层虽然现今排替压力较大,但封闭性形成时间晚于下伏寒武系烃源岩生烃时间,"源—盖"匹配关系不理想,有效封闭性较差;二叠系和三叠系泥质盖层封闭性形成时间分别早于志留系和二叠系烃源岩的生烃时间,具备有效封闭能力,且最大排替压力都大于10MPa,可封闭高压气藏。     

泥页岩盖层研究进展:类型、微孔特征与封盖机理

泥页岩作为一种重要的油气盖层,其封盖性对油气成藏特别是古老深层油气成藏具有重要意义。本文系统总结了泥页岩盖层的类型、微观孔隙特征及封盖机理方面的最新研究成果。根据矿物组成和结构特征,将泥页岩盖层分为粉砂质泥岩、钙质泥岩、硅质泥岩和碳质泥岩4种类型;泥页岩孔隙往往是纳米尺度,主要分为石英颗粒边缘粒间孔、草莓状黄铁矿粒间孔、黏土矿物层间孔缝和有机质孔4种类型,且随着地层时代变老,微孔尺度逐渐变小,碎屑颗粒粒间孔不断减少,有机质孔在整个微孔体系中的主导地位更为突出。基于泥页岩盖层类型及孔隙特征建立的微孔系统结构模型,将微孔系统划分为主干孔缝、次级孔隙和孤立孔隙三部分。模拟实验结果表明,亲水性和亲油性界面的不均匀散布是流体作用复杂性的内因,也是导致突破压力增大的重要因素。烃浓度封闭机理可能是不存在的,真正对气藏进行封盖的是上覆致密盖层,它依靠毛管封闭对下伏气藏进行封闭,同时超压与封盖能力之间具有定量关系。     

扁铲侧胀试验在滨海沉积软土中的应用

通过运用扁铲侧胀仪(DMT)在长江入海口滨海沉积软土中进行的原位测试,获得滨海沉积软土中扁铲侧胀试验各指标参数的变化规律。扁铲侧胀试验与静力触探试验结果一致,试验结果可靠,且扁铲侧胀试验可以快速地获取侧向基床反力系数KH,为桩基础的设计提供可靠的依据。对比旁压试验结果,扁铲侧胀试验得到的KH值常常偏大。在粘土层、粘质粉土夹粉质粘土、淤泥质粉质粘土、粘质粉土、淤泥质粘土等土层中KH与真实值相差较小,可以使用,但实际应用中应同时结合规范使用;而在砂质粉土和粉砂等土层中KH与真实值相差较大,不宜使用。     

含水层储气库泥质岩盖层封气能力定量评价研究——以里坦凹陷D5区二叠系含水层构造为例

含水层地下储气库的"盖层评价",目前国内外尚无统一的分级标准和评价方法。结合盖层岩石室内X衍射矿物测试和物性参数试验及可封性指数计算方法,对里坦凹陷D5区二叠系含水层储气库目标盖层进行了可封性评价。结果显示:泥质岩盖层中黏土矿物含量偏低,平均含量为49.25%,非黏土矿物中石英含量丰富,平均含量达38.38%;盖层孔隙度平均值为13.76%,属于高孔隙型岩石,完好岩石试样的渗透率数量级为10-4m D,突破压力值大于38MPa;直接盖层厚度超过50m,其上还存在一段优质间接盖层,对物性封闭起到了重要的补充作用。综合分析表明:该区泥质岩盖层物性封闭能力优良,可封性较强,但其脆度较高,不利于储气库注气封存,应予以重视。     

长江三角洲晚第四纪地层沉积特征与生物气成藏条件分析

对长江三角洲晚第四纪地层沉积特征进行了精细研究,探讨了研究区层序地层格架,在此基础上分析了浅层生物气成藏条件、特征和分布规律。研究表明,长江三角洲晚第四纪发育3期下切河谷,形成了3套沉积层序;因后期河流的强烈下切破坏,早期沉积层序往往被剥蚀殆尽,仅残留下部的河床相粗粒沉积,造成不同期河床相的叠置;相对而言,末次冰期以来形成的下切河谷沉积层序以相对完整的沉积相组合被保存下来。长江三角洲浅层天然气是未经运移的原生生物气,其主要富集于末次冰期以来的沉积层序内,气藏为自生自储同生型的岩性圈闭。河口湾—河漫滩和浅海相泥质沉积物既是气源岩,又是盖层,后者可作为良好的区域盖层;河口湾—河漫滩和河床相砂质沉积物为主要储集层。因此,研究区晚第四纪多期下切河谷沉积层序有利于浅层生物气藏的形成,特别是晚期下切河谷内河口湾—河漫滩相砂质透镜体以及河床相砂体可作为优先勘探目标。     

致密砂岩的形成机制及其地质意义——以塔里木盆地英南2井为例

砂质岩的孔隙和喉道被网格状粘土矿物和次生加大矿物充填成微细孔喉状结构时,形成具有较高毛细管压力的致密砂岩。它与地层水发生水锁效应,可大大降低渗透率,成为致密砂岩盖层。当含水饱和度在50%以下时,束缚水饱和度比较低,致密砂岩储层可以产气;当含水饱和度在50%～90%区间时,具有较高的束缚水饱和度,相对渗透率非常低,它既不能产气也不能产水,反映为渗透率瓶颈区(具有盖层性质);当含水饱和度大于90%以上时,致密砂岩储层仅微量产水。塔里木盆地英南2井侏罗系气藏盖层由致密砂岩构成,不含水时的气体渗透率在(0.027～0.081)×10-3μm2,不能构成封堵;当含水饱和度达到60%以上时,相对渗透率几乎为零,构成有效盖层。     

库车坳陷的断裂有效运移通道及其物理模拟

库车坳陷区的变形,垂向上可分为3大构造层:盐上层、新生代膏盐层和盐下层。根据该地典型构造的含气性差异,分析了断裂有效输导天然气的地质条件,认为充足且有效的气源条件、沟通源岩与圈闭且不断穿区域性盖层的盐下断裂以及完整的圈闭是决定天然气沿断裂运聚成藏的重要条件,因而不断穿区域性盖层的盐下断裂是有效油气运移通道,并用物理模拟对其进行了验证。通过分析与断裂有效运移通道相配置的砂体的封闭程度、体积和物理性质的差异发现:沿断裂有效运移通道运移的天然气向断裂两侧储层分流的优势运移路径明显不同,在发育断裂有效运移通道时,断裂带内部的流体总是向着断裂带两侧封闭程度差、体积大和物性好的储层分流运移。     

杭洲湾地区晚第四纪下切河谷内部相结构与生物气勘探

本文根据杭州湾沿海平原大量的钻井、静力触探井和分析化验等资料，研究了下切河谷（钱塘江和太湖下切河谷）充填物的沉积建造和沉积相，以及浅层生物气藏分布特征。研究表明，末次冰期以来，随着海平面变化，杭州湾地区下切河谷演化经历了深切、快速充填和埋藏三个阶段。末次冰盛期，海平面下降的幅度大，增加了河流梯度、加强了下切作用，本区形成了钱塘江和太湖下切河谷，随后在冰后期被充填和埋藏，下切河谷的两侧为暴露地表的古河间地。根据岩石学、沉积结构和沉积构造特征，本区下切河谷充填沉积物表现为向上变细的沉积层序，可以划分为4个沉积相类型，有河床滞留沉积物到部分曲流河沉积体系的边滩沉积、河漫滩-河口湾沉积、河口湾-浅海沉积和河口湾沙坝沉积。在河漫滩-河口湾相沉积期间，由于海平面上升、潮流体系、沉积物供给和可容空间条件适合一个潮流沙脊体系的发育，该相中砂质透镜体可能代表下切河谷内发育的潮流沙脊。对于河口湾-浅海沉积和河口湾沙坝沉积而言，由于沉积条件不再有利，没有形成沙脊沉积。所有的商业性生物气都存储在下切河谷内河漫滩-河口湾砂质透镜体中。     

Internal Structure of the Incised Valley Fill in the Hangzhou Bay, Eastern China and Its Geological Implications

This paper presents the sedimentary facies and formation of the Qiantangjiang and Taihu incised valleys, and the characteristics of shallow gas reservoir distribution, based on a large number of data of drilling, static sounding and chemical analysis obtained from the present Hangzhou Bay coastal plain. The incised valleys were formed during the last glacial maximum and were subsequently filled with fluvial facies during the post-glacial period. All commercial gases are stored in the flood plain sand lenses of the incised valleys.     

鄂尔多斯盆地上古生界泥岩在油气成藏中的作用

泥岩可以作为烃源岩提供油气来源,也可以作为盖层保存油气。此外,泥岩在形成异常超压、控制地层流体分布方面也有着特殊的作用,对油气成藏有着非常重要的意义。鄂尔多斯盆地整体处于低压状态,但受泥岩排烃、欠压实影响,局部地层超压。由于区域上的直接盖层厚度较小,超压泥岩是区域油气保存的重要保障,预示着油气勘探的有利区带。盆地地层水外来补给较少,受厚层泥岩的封堵作用,矿化度和pH值整体较高,造成本区成岩作用阶段明显晚于同期同深度的其它区域地层。后期受泥岩中粘土矿物脱水作用影响,泥岩中的水释放使地层水矿化度有所降低,也形成了本区特殊的气水倒置的成藏结构。     

细粒含量对粉土动孔压发展模式影响的试验研究

采用多功能静动液压剪切仪进行了粉土动荷载下的孔压试验,探讨了黏粒含量和粉粒含量对重塑粉土动孔压发展的影响。试验模拟大震时细粒含量影响的孔压发展规律,对已有的指数形式孔压模式进行修正,以便模拟初始液化发生后达到一定液化程度的实际情况,该模式包含2个参数a和b。研究结果表明,细粒含量对粉土动孔压发展影响较大,其影响主要体现在孔压发展模式参数b上。粉土中粉粒含量与孔压参数b的关系呈单调的线性关系,而黏粒含量与孔压参数b的关系则不是单调的线性关系,是在黏粒含量为8 %时孔压参数b达到的最大值,试验数据验证该修正的动孔压模式有更广泛的应用性。