高邮凹陷深凹带中浅层盖层条件综合评价

仇永峰

（中国石化江苏油田分公司勘探开发研究院，江苏扬州 225009）

高邮凹陷作为苏北盆地油气最为富集的凹陷［1-2］，在深凹带中浅层戴南组（E2d）和垛一段（E2s1）除了发现大量的常规油藏，还零星发现了一些天然气藏，如Y7 块、X1 块、XQ1 块等。近年来，按照总部高质量勘探的要求以及江苏油田“扭亏为盈、常非并进、油气并举”发展战略，储层物性好的中浅层再一次成为当前油气勘探的重点。对于中浅层它源型油气藏勘探而言，盖层封盖能力是油气保存的核心［3-4］，高邮凹陷若要在中浅层寻找一定规模的油气藏，对保存条件的研究显得尤为重要。自20世纪80 年代以来，国内外学者从盖层的岩性、物性、力学性质及时空匹配等方面开展大量的研究工作［4-10］，形成多种研究方法和评价标准。近年来，多位学者先后对高邮凹陷的保存条件也开展了一些研究，但研究主要局限于断层封闭性方面［11-12］，而对盖层的研究鲜有报道。因此，对高邮凹陷深凹带中浅层开展盖层宏观分布特征和封闭性分析，综合判断盖层条件的优劣，对指导今后油气勘探具有重要的作用。

1 区域地质背景

高邮凹陷位于苏北盆地南部，是在晚白垩世仪征运动和新生代吴堡运动作用下形成的南断北超的箕状凹陷，按照三级构造单元，自南向北依次为南部断阶、中部深凹带和北部斜坡带（图1）。深凹带由西向东依次发育邵伯、樊川和刘五舍三个相对独立的次凹。

图1 高邮凹陷构造单元划分及中浅层油气藏分布

凹陷自下而上建设了泰州组（K2t）—阜宁组（E1f）、戴南组（E2d）—三垛组（E2s）、盐城组（Ny）—东台组（Qd）三套构造层，形成了“下拗-中断-上拗”的地层结构和沉积体系，目前已发现油气主要分布在下构造层和中构造层。下构造层发育泰二段（K2t2）、阜二段（E1f2）和阜四段（E1f4）三套稳定的半、深湖相泥岩，既是主力烃源岩层，又是良好的区域盖层；中构造层在总体南断北超的构造背景之下，E2d和E2s1具有近源短流的沉积特征，油源主要来自下构造层的E1f4，在构造和储层相配置的有利区形成了一系列滚动背斜和构造-岩性复合油藏，石油地质储量丰富。

2 盖层宏观发育特征

高邮凹陷中浅层盖层类型比较单一，主要为泥岩盖层。E2d至E2s1沉积期发生了两次湖侵，分别发生在戴一段一亚段（E2d11）和垛一段六亚段（E2s16）沉积期，建设了两套滨浅湖、半深湖亚相泥岩，形成高邮凹陷中浅层两套主要区域盖层。

2.1 盖层纵向发育特征

E2d11沉积时处于断陷盆地发育的鼎盛期，在全凹陷内发育五套高电导率暗色泥岩，分布稳定，在地震反射上形成三个稳定的强轴，是研究区最主要的标志层和良好的区域盖层（图2）。E2s16盖层是一套以高电导率暗色泥岩为主的泥质岩层段，稳定性好，是研究区内一套较好的区域盖层和标志层（图2）。

图2 高邮凹陷E2d11、E2s16暗色泥岩岩电及地震反射特征

2.2 盖层平面分布特征

研究区两套盖层在区域上的分布特征与各个次凹的沉积相带分布和沉积演化特征密切相关。高邮深凹带构造演化史和沉积相研究表明，西部的邵伯次凹形成时间最早，随后为中部的樊川次凹，最晚为东部的刘五舍次凹，北部主要发育三角洲—湖泊沉积体系，南部陡坡带主要发育各类扇体—湖泊沉积体系。各个次凹构造演化、物源规模大小和沉积相带的不同导致不同地区和不同层系的泥岩盖层分布存在差异（表1）。

E2d11沉积时，泥岩在平面上总体具有“西厚东薄”的分布特征，凹陷的三个洼槽区当时主要为滨浅湖沉积，沉积的泥岩厚度最大，均在120 m 以上。西部邵伯次凹周边地区当时物源规模较小，单层泥岩厚度较大，最大可达100 m 左右，中东部樊川次凹和刘五舍次凹泥岩发育程度较西部略差，单层泥岩最大厚度小于40 m（图3，表1）。

表1 高邮凹陷深凹带主要油田中浅层泥岩盖层统计数据

图3 高邮凹陷E2d11泥岩厚度等值线

E2s16泥岩相对较薄，总厚度12～50 m 左右，但湖侵时沉积的高导泥岩在全区均有分布，单层厚度最大可达12 m，可作为较好的区域盖层。平面上，西部邵伯次凹和中部樊川次凹泥岩发育程度好于东部（图4、表1）。

图4 高邮凹陷E2s16泥岩厚度等值线

3 盖层封闭特征

盖层封闭油气机理主要包括物性封闭、超压封闭和烃浓度封闭3种类型［13］。高邮凹陷仅在阜宁组存在异常高压，中浅层泥岩均为正常压实，盖层不存在超压封闭。另外，中浅层地层含砂率较高、未达到生烃门限，泥岩不具备烃浓度封闭条件，因此盖层封闭类型主要是物性封闭（毛细管力封闭）。

盖-储层界面上允许的最大毛细管压力可用以下公式求得:

式中，Pch，盖-储层界面上盖层中最大喉道的毛细管压力，MPa；ρw，地层条件下水的密度，kg／m3；ρh，地层条件下烃的密度，kg／m3；g，重力加速度，9.8 N／kg；Th，Pch下捕集的最大烃柱高度，m。

上式中盖-储层最大喉道毛细管压力等于盖层排替压力与储层排替压力之差。研究区有关砂岩排替压力的资料较多，而实测泥岩的排替压力数据有限。通过统计，E2d1排替压力平均0.198 MPa，集中分布于0.03～0.3 MPa 范围内；E2s1排替压力平均0.056 MPa，集中分布于0.01～0.05 MPa 范围内。由于研究区盖层排替压力与储层排替压力相差一到两个数量级，在储盖排替压力相差较大条件下盖层封闭能力主要取决于盖层排替压力的大小。因此，利用盖层排替压力可作为描述盖层封闭能力最直接、最重要的评价参数。研究表明，实测泥岩排替压力与孔隙度之间具有明显的指数关系［14］。泥岩孔隙度与声波时差之间具有如下关系:

式中，Δt为泥岩声波时差，µs/m；Φ为泥岩孔隙度，%；A和B为与地区有关的常数。

式中，Pd为泥岩排替压力，MPa；a和b为与地区有关的常数。因此，可以得到泥岩排替压力与声波时差之间具有如下关系:

式中，c和d为与地区有关的常数。

统计发现研究区内泥岩排替压力与声波时差关系如图5。

图5 高邮凹陷E2d11、E2s16泥岩排替压力与声波时差相关关系

对研究区内重点井各层段泥岩声波时差值进行统计，利用图5 中公式计算并勾绘盖层排替压力在平面上的展布（图6、图7）。E2d11盖层排替压力普遍大于1 MPa，深凹带大于2 MPa，深凹中心最大可达10 MPa，由深凹中心向四周逐渐减小；E2s16盖层排替压力介于0.5～4 MPa 之间，马家嘴、黄珏、永安北、周庄及徐富部分地区排替压力较低，介于1～2 MPa之间，深凹带其它地区均大于2 MPa。

图6 高邮凹陷E2d11泥岩排替压力等值线

图7 高邮凹陷E2s16泥岩排替压力等值线

4 盖层综合评价

4.1 评价参数的选取

盖层依据其封闭机理的差别，在评价时应确定不同的评价标准和评价方法。考虑到研究区内盖层岩性比较单一，欠压实程度弱，其封闭机理主要为物性封闭的特征，因此，主要依据盖层厚度（包括泥岩总厚度和单层最大厚度）、泥岩百分含量和排替压力共4个参数对盖层进行分类评价。

4.2 盖层评价参数标准的建立

盖层厚度、泥岩百分含量及其沉积环境是决定泥岩盖层宏观封闭能力的重要参数，不仅反映其原始空间展布面积的大小，而且决定着断裂破坏后盖层空间分布的连续性。盖层厚度的大小，直接影响圈闭油气藏的高度，国内外已发现的大油（气）藏往往都和较厚的盖层相关联。高邮凹陷中浅层断裂发育，已发现油气藏均受构造控制，盖层厚度较大、泥岩含量较高时，断层两侧泥岩接触机会高，容易形成良好的侧向封挡。高邮凹陷中浅层泥岩含量70%以上、每套厚度大于60 m 的地区，保存条件较好，圈闭富集油气。根据松辽盆地的经验，泥岩厚度小于20 m时，不能作为盖层。

本次对研究区两套盖层之下已发现油气藏解剖发现，当泥岩盖层总厚度大于等于25 m，单层泥岩厚度大于等于10 m，泥岩百分含量大于等于40%均可作为良好的盖层；泥岩总厚度小于25 m，单层泥岩厚度小于10 m，泥岩百分含量小于40%盖层条件较差，难以形成油气藏。

排替压力是物性封闭盖层最关键的评价参数。对于物性封闭盖层，储层与盖层排替压力差大于2.0 MPa 可作为好的盖层，储盖排替压力差介于0.5～2.0 MPa 为较好的盖层，储盖排替压力差介于0.1～0.5 MPa 的为中等盖层，排替压力差小于0.1 为差的盖层。据本文盖层排替压力计算结果，评价时取0.5 MPa 作为较差盖层的上限。据此，建立研究区盖层评价标准如表2。

表2 高邮凹陷深凹带泥岩盖层分级评价标准

4.3 盖层有利区分布

依据表2对研究区内两套盖层平面展布特征进行分级评价（图8、图9），认为E2d11以Ⅰ类盖层为主，覆盖了整个深凹带及部分内斜坡地区；E2s16盖层总体条件较E2d11盖层要差，主要以Ⅱ类、Ⅲ类盖层为主，深凹地区大部分为Ⅱ类盖层，联盟庄—黄珏一线以西、富民以北及周庄地区大部分为Ⅲ类盖层所覆盖。两套盖层对油气分布控制作用明显，E2d11盖层条件好覆盖范围大，E2d1油气藏基本分布于Ⅰ类盖层覆盖范围内；E2s1大部分油气藏为Ⅱ类盖层所覆盖，Ⅲ类盖层分布区无油气藏发现。

图8 高邮凹陷E2d11泥岩盖层评价

图9 高邮凹陷E2s16泥岩盖层评价

5 结论

（1）高邮凹陷E2d至E2s1沉积期发生了2次湖侵，沉积了E2d11和E2s16两套较好的泥岩盖层，平面上盖层厚度由深凹区向周边减薄，深凹带西部厚度大于东部。

（2）盖层封闭特征研究认为，高邮凹陷中浅层盖层封闭类型主要是物性封闭，盖层排替压力由深凹中心向两侧逐渐降低。

（3）根据盖层厚度、泥岩百分含量及排替压力对E2d11和E2s16两套盖层进行分级综合评价，并结合油气分布，明确了两套盖层对油气分布控制作用明显，E2d11盖层覆盖范围大，在深凹带均为Ⅰ类盖层，E2d1油气藏基本分布于Ⅰ类盖层覆盖范围内；E2s1大部分油气藏为Ⅱ类盖层所覆盖，Ⅲ类盖层分布区无油气藏发现。