鶯歌海盆地東方區(qū)高溫超壓氣藏蓋層封蓋機(jī)制

汪洋，裴健翔，劉億

(1.湖北省地質(zhì)局，湖北武漢 430022；2.中海石油（中國(guó)）有限公司湛江分公司廣東湛江，524057）

鶯歌海盆地東方區(qū)高溫超壓氣藏蓋層封蓋機(jī)制

汪洋1，裴健翔2，劉億2

(1.湖北省地質(zhì)局，湖北武漢 430022；2.中海石油（中國(guó)）有限公司湛江分公司廣東湛江，524057）

鶯歌海盆地是一個(gè)典型的高溫超壓盆地，蓋層能否及如何有效封閉該盆地內(nèi)中深層高溫超壓氣藏是一個(gè)值得探討的重要問(wèn)題。為此，以該盆地東方區(qū)為例，通過(guò)氣田實(shí)際資料及理論分析蓋層的宏觀地質(zhì)特征及微觀封閉能力。研究表明：該區(qū)高溫超壓氣藏蓋層的封蓋機(jī)制包括低構(gòu)造傾角、厚層泥巖封閉、淺海泥巖蓋層中泥質(zhì)粉砂巖與粉砂質(zhì)泥巖頻繁互層、超壓間接封閉、高溫超壓引起的高突破壓力與排替壓力比值；其中前3者是決定該區(qū)高溫超壓氣藏蓋層對(duì)天然氣封閉能力的主導(dǎo)因素和先決條件，后兩者則是中深層淺海相泥質(zhì)碎屑巖蓋層具備優(yōu)質(zhì)封蓋條件的基礎(chǔ)。進(jìn)而對(duì)比剖析了DF-A、DF-B超壓氣田及DF-C含氣構(gòu)造等典型實(shí)例，認(rèn)為：DF-B氣田氣體充滿度高的原因在于上述五個(gè)要素的最優(yōu)配置；而高構(gòu)造傾角的巖性氣藏儲(chǔ)層能量相對(duì)較高，對(duì)蓋層封閉能力的要求高，在其他蓋層條件相似甚至更差的情況下，氣藏遭到破壞的風(fēng)險(xiǎn)大，這也是DF-C含氣構(gòu)造尚未取得商業(yè)性突破的重要原因。

鶯歌海盆地高溫超壓淺海泥巖蓋層封蓋機(jī)制宏觀地質(zhì)特征微觀封閉能力低構(gòu)造傾角

鶯歌海盆地處于一個(gè)持續(xù)生烴、持續(xù)逸散的動(dòng)平衡成藏環(huán)境。盆地已鉆探地層壓力最高達(dá)104.7 MPa，壓力系數(shù)達(dá)2.32，最高地層溫度達(dá)251.7℃，平均地溫梯度為4.55℃/100 m，屬于典型的高溫超壓環(huán)境。對(duì)于具有持續(xù)生烴條件的鶯歌海盆地來(lái)說(shuō),決定中深層高溫超壓成藏的關(guān)鍵因素之一就是蓋層[1]。

關(guān)于蓋層對(duì)超壓氣藏成藏的影響，許多學(xué)者做過(guò)相關(guān)研究。壓力系數(shù)超過(guò)1.7時(shí)多數(shù)巖層會(huì)發(fā)生破裂，尤其在碎屑巖發(fā)育的地區(qū)，當(dāng)?shù)貙訅毫_(dá)到上覆靜巖壓力的75%～95%，上覆地層會(huì)被壓裂[2-5]，造成油氣散逸。北海盆地很多油氣田都發(fā)生了蓋層破裂和不同程度的油氣散失，并形成“氣煙囪”[6]；挪威海岸SM2 6506/12-4構(gòu)造就是由于儲(chǔ)層強(qiáng)超壓導(dǎo)致蓋層破裂、油氣散失而未能形成商業(yè)性油氣聚集?？梢?jiàn)，要形成強(qiáng)超壓油氣藏，蓋層條件要求苛刻。塔里木盆地庫(kù)車坳陷克拉2號(hào)大氣田壓力系數(shù)達(dá)2.0，與發(fā)育優(yōu)質(zhì)的膏鹽蓋層有關(guān)[7]。北海盆地維京地塹（Viking Graben）和加拿大東部新斯科舍（Nova Scotia）陸架區(qū)超壓油氣藏（如Venture Field）形成于＞4000 m深的侏羅系頁(yè)巖超壓層系內(nèi)，這套頁(yè)巖本身既是優(yōu)質(zhì)烴源巖，又是良好蓋層[8-9]。而在鶯歌海盆地，中深層異常高壓一方面源自深層泥巖產(chǎn)生的高壓，另一方面又來(lái)自底辟自深部傳導(dǎo)上來(lái)的高壓，鉆井揭示在2000 m附近地層壓力系數(shù)就已達(dá)到1.5，3000 m以下地層壓力系數(shù)通常大于1.8，為強(qiáng)超壓。再者，中深層地層時(shí)代新（中－晚中新世），發(fā)育大套淺海相泥質(zhì)碎屑巖地層，這類性質(zhì)的地層在底辟淺層常溫常壓氣田起了很好封蓋作用。但在中深層高溫超壓環(huán)境下，尤其在大型底辟背斜發(fā)育區(qū)，底辟活動(dòng)既造就了油氣運(yùn)移的優(yōu)勢(shì)通道又對(duì)中深層大型背斜蓋層產(chǎn)生改造的環(huán)境下，有無(wú)足夠的封蓋能力，頗受質(zhì)疑[10]。此外，高溫加快天然氣的擴(kuò)散速度，導(dǎo)致破壞氣藏，造成油氣不斷散失。

鶯歌海盆地高溫超壓環(huán)境下，蓋層如何對(duì)天然氣進(jìn)行有效封蓋？如果能夠有效封蓋，什么樣的蓋層條件可以形成高氣柱高度、高充滿度的氣藏？如果不能封蓋，又是何原因?qū)е律w層失效？對(duì)蓋層封蓋機(jī)制的深入研究，有利于尋找大規(guī)模氣藏，減少勘探失敗的風(fēng)險(xiǎn)。

1 鶯歌海盆地東方區(qū)高溫超壓氣藏蓋層封蓋因素

鶯歌海盆地高溫高壓氣藏泥巖封蓋能力主要受蓋層厚度、排替壓力、剩余壓力、氣藏內(nèi)部壓力等因素的共同影響[11]。勘探證實(shí)，高溫超壓氣藏為發(fā)育于寬緩底辟背斜構(gòu)造翼部的巖性氣藏，低構(gòu)造傾角、厚層泥巖封閉、復(fù)合封閉層中的毛細(xì)管力、超壓間接封閉、高溫超壓導(dǎo)致的高突破壓力與排替壓力比值是鶯歌海盆地東方區(qū)高溫超壓氣藏蓋層最重要的封蓋因素。

1.1低構(gòu)造傾角

天然氣氣藏蓋層封閉天然氣的能力的好壞不僅與蓋層的封閉能力有關(guān)，而且還與氣藏的能量大小有關(guān)。蓋層能量主要由蓋層封閉壓力來(lái)體現(xiàn)，儲(chǔ)層能量主要由儲(chǔ)層剩余壓力來(lái)體現(xiàn)。由于已發(fā)現(xiàn)高溫超壓氣藏為底辟背斜翼部的巖性氣藏，高構(gòu)造傾角會(huì)增強(qiáng)氣藏內(nèi)部能量，對(duì)蓋層的封蓋能力要求更高，反而不易成藏。處于同一底辟背斜上的氣藏，近底辟構(gòu)造傾角較大，埋深淺，蓋層分布范圍小且厚度較小，蓋層封閉天然氣能力較弱；遠(yuǎn)底辟構(gòu)造傾角較小，埋深大，蓋層分布范圍大且厚度較大，對(duì)于巖性氣藏具備一定的封蓋優(yōu)勢(shì)?？碧阶C實(shí)，儲(chǔ)層剩余壓力往往與所在氣層的構(gòu)造幅度存在一定的相關(guān)性，氣藏的構(gòu)造幅度越大，相應(yīng)的儲(chǔ)層剩余壓力越大，蓋層封閉壓力越?。ū?），則越不利于蓋層封閉。當(dāng)蓋層封閉壓力超過(guò)氣藏剩余壓力時(shí)，天然氣逸散甚至難以成藏。

表1 鶯歌海盆地東方區(qū)高溫超壓氣藏蓋層對(duì)天然氣宏觀封閉能力特征表Table 1 Macro sealing capacity of caprocks on high-temperature and overpressure gas reservoirs in the Dongfang Block,Yinggehai Basin

1.2厚層泥巖封閉

厚度是影響蓋層封閉天然氣能力的重要參數(shù)之一。蓋層厚度大可保證其在橫向上較大范圍地展布，并使油氣通過(guò)蓋層的滲濾和擴(kuò)散速率減慢，從而對(duì)油氣向上逸散起阻礙作用。蓋層厚度越大，其空間展布面積越大，封閉質(zhì)量越好，越有利于天然氣的大規(guī)模聚集成藏；反之，則不利于天然氣的大規(guī)模聚集成藏[12-19]。

在DF-A、DF-B區(qū)，自上而下鉆遇的地層有新生界第四系樂(lè)東組、新近系上新統(tǒng)鶯歌海組、中新統(tǒng)黃流組，主要含氣層為黃流組一段強(qiáng)制型海退低位海底扇細(xì)粒濁積砂巖層，地層埋深2800～3500 m。已鉆井揭示了厚度數(shù)百米的黃流組一段上部～鶯歌海組二段淺海相泥質(zhì)碎屑巖（圖1），這套泥巖直接蓋在大套海底扇細(xì)砂巖之上，厚度大，分布范圍廣，是大中型氣田形成的重要因素。

1.3淺海泥巖有效增加毛細(xì)管力

蓋層的封閉性包括微觀封閉性和宏觀封閉性。微觀封閉性表現(xiàn)在當(dāng)?shù)涂诐B層泥巖蓋層覆蓋在相對(duì)高孔滲層砂巖儲(chǔ)層之上時(shí)，隨著游離態(tài)的氣體在滲透儲(chǔ)集層中逐漸富集,氣體飽和度的增加,氣態(tài)流體在儲(chǔ)集層頂部相互連接形成微型的“氣蓋”,從而形成毛細(xì)管封閉層,阻止氣體向上覆低滲透的水濕性層泥巖蓋層運(yùn)移,地層水將會(huì)由于毛細(xì)管作用而保持在低滲透層中,下覆的高孔滲層成為可以阻止天然氣運(yùn)移的封閉層，氣水兩相流體同時(shí)被封閉[20]。衡量毛細(xì)管封閉能力的物理量被稱為“排替壓力”，是影響蓋層微觀封閉性的重要特征參數(shù)。根據(jù)鶯歌海盆地的地質(zhì)特征，蓋層排替壓力（即蓋層突破壓力）大小主要受地層埋深、地溫梯度以及聲波時(shí)差三大參數(shù)的影響，可由泥質(zhì)含量、總孔隙度、有效孔隙度計(jì)算得到（表2）。

影響蓋層宏觀封閉性的特征參數(shù)有巖性、厚度、塑性、異常壓力、沉積環(huán)境、成巖階段等，可定量的由蓋層破裂壓力進(jìn)行表征。地震資料顯示鶯歌海盆地S30～S40層序（10.5～5.5 Ma）發(fā)育眾多深切谷，有孔蟲稀少也反映大海退及水淺，因此，鶯歌海盆地的超壓泥巖蓋層并非深海泥巖沉積下的高純度泥巖，而是發(fā)育于淺海背景下泥質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖和泥巖的頻繁互層巖性。Shosa在實(shí)驗(yàn)室條件下證實(shí)了砂泥巖互層的復(fù)合蓋層封閉系統(tǒng)中各個(gè)界面的毛細(xì)管作用相互獨(dú)立,整個(gè)系統(tǒng)的封閉能力等于各個(gè)界面的毛細(xì)管壓力之和[21]。在這種互層的復(fù)合封閉層中毛細(xì)管作用具有可疊加性[22],可產(chǎn)生足夠大的毛細(xì)管壓力，有效封閉超壓釋放。以DF-A1井為例，鉆井實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，蓋層突破壓力平均為5.16 MPa（表2），破裂壓力為61.36 MPa（表1），使毛細(xì)管力增加近11倍。因此，相比同樣厚度的純泥巖蓋層，海相泥巖頻繁互層的泥質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖使得毛細(xì)管力數(shù)倍甚至數(shù)十倍增加，有效增強(qiáng)蓋層的封閉壓力。

圖1 鶯歌海盆地鉆遇地層特征連井剖面（剖面位置見(jiàn)圖4:aa’）Fig.1 Connected wells profile ofdrillingstrata characteristics in Yinggehai Basin（section aa’in fig.4 shows the profile position）

表2 鶯歌海盆地東方區(qū)高溫超壓氣藏蓋層對(duì)天然氣微觀封閉能力特征表Table 2 Microcosmic sealing capacity of caprocks on high-temperature and overpressure gas reservoirs in the Dongfang Block,Yinggehai Basin

1.4超壓間接封閉

鉆井證實(shí)，鶯歌海盆地厚層泥巖蓋層具有超壓特征，壓力系數(shù)達(dá)1.5～1.8。當(dāng)泥巖蓋層存在超壓時(shí),其內(nèi)部欠壓實(shí),物性比正常壓實(shí)泥巖的孔滲高，但由于四周致密層能使內(nèi)部大量高壓游離相油氣滯留其內(nèi),因而具有比正常壓實(shí)泥巖蓋層更高的排替壓力[23],即對(duì)游離相天然氣具有更強(qiáng)的封閉能力。且隨著超壓值增大，四周致密層的排替壓力增大，對(duì)游離相天然氣的封閉能力更強(qiáng)；反之則越弱[24]。

經(jīng)過(guò)統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，鶯歌海盆地超壓面附近（壓力系數(shù)1.2，鶯歌海組二段）碳酸鹽含量出現(xiàn)異常高值（圖1），為正常成巖演化成因（圖2）。極低滲透率的鈣質(zhì)致密泥巖直接封蓋超壓泥巖，從而對(duì)超壓氣藏起到間接封閉作用，有效增加蓋層的突破壓力（表2）。

1.5高溫超壓引起的高突破壓力與排替壓力比值

高溫環(huán)境延緩有機(jī)質(zhì)演化，在烴源巖持續(xù)生氣過(guò)程中，酸性流體進(jìn)入儲(chǔ)層形成次生孔隙，改善儲(chǔ)層物性，降低儲(chǔ)層排替壓力。從C、O同位素以及包裹體數(shù)據(jù)得出，東方區(qū)黃流組碳酸鹽膠結(jié)物除了少數(shù)正常成巖演化之外，大部分受到了高溫?zé)崃黧w的影響（圖2），特別是在底辟帶附近影響尤為強(qiáng)烈（圖3(b)）。在烴源巖生氣過(guò)程中，有機(jī)酸和CO2在高溫超壓條件下溶于水增加了流體的酸性，酸性流體向上運(yùn)移過(guò)程中促使硅鋁酸鹽礦物、碳酸鹽膠結(jié)物以及生物殼體發(fā)生強(qiáng)烈溶蝕,形成大量的次生孔隙發(fā)育帶。因此，在超壓儲(chǔ)層段碳酸鹽巖含量出現(xiàn)異常低值，厚層砂巖層段表現(xiàn)得尤為明顯，強(qiáng)烈溶蝕作用形成的伸長(zhǎng)狀孔、超大孔擴(kuò)大了孔喉半徑（圖3(b)），有效改善儲(chǔ)層物性，降低儲(chǔ)層排替壓力。

此外，超壓對(duì)孔隙具有很好的保護(hù)作用，儲(chǔ)層原生孔隙得以較好保存（圖3(a)）,有效改善儲(chǔ)層物性，儲(chǔ)層的排替壓力大大低于正常壓實(shí)作用下砂巖儲(chǔ)層的排替壓力，進(jìn)一步增加了蓋層突破壓力與儲(chǔ)層排替壓力的比值（表2），氣體很難進(jìn)入蓋層從而對(duì)氣藏進(jìn)行有效封閉。

圖2 DF區(qū)中深層碳酸鹽膠結(jié)物同位素分布圖Fig.2 The carbon/oxygen isotope value distribution ofcarbonatecement in the middle and deep strata in the DongfangBlock

2 典型實(shí)例對(duì)比剖析

DF-A、DF-B氣田是鶯歌海盆地迄今為止探明的最大的高溫高壓氣田。與DF-C含氣構(gòu)造同屬于西部昆嵩隆起物源同一海底扇的不同朵葉體沉積，主要位于DF1寬緩背斜構(gòu)造的西翼，DF29穹窿狀底辟背斜構(gòu)造北偏西側(cè)（圖4）。DF-A氣田位于DF1底辟寬緩背斜構(gòu)造翼部，離核部較近，構(gòu)造傾角較緩，為1.9°。DF-B氣田位于DF1底辟寬緩背斜構(gòu)造翼部遠(yuǎn)端，構(gòu)造傾角平緩，為1.1°。DF-C含氣構(gòu)造位于DF29底辟背斜構(gòu)造西側(cè)，構(gòu)造傾角較陡，達(dá)到3.2°。巖石學(xué)資料表明，DF-B結(jié)構(gòu)成熟度和成分成熟度都比DF-A低，DF-C則屬于海底扇向南延伸最遠(yuǎn)的一個(gè)分支。

DF-B氣田氣藏充滿度高，氣藏規(guī)模大。目前最大氣柱高度245 m，探明儲(chǔ)量687億m3。DF-A氣田氣體充滿度不高，氣藏規(guī)模較大。目前最大氣柱高度211 m，探明儲(chǔ)量175億m3。DF-C含氣構(gòu)造尚未發(fā)現(xiàn)商業(yè)性氣田。在具有相同烴源巖灶及生烴強(qiáng)度的三個(gè)區(qū)，若不考慮充注強(qiáng)度的差別，顯然DF-B區(qū)天然氣逸散最少，蓋層封閉天然氣能力最強(qiáng)，其次為DF-A區(qū)，DF-C區(qū)天然氣逸散最大，蓋層封閉天然氣能力最弱。筆者通過(guò)超壓氣田DF-A、DF-B，及DF-C含氣構(gòu)造三個(gè)典型實(shí)例對(duì)比剖析，探討上述五個(gè)蓋層封蓋因素對(duì)高溫超壓氣藏成藏的影響。

2.1DF-B氣田

圖3 鶯歌海盆地高溫高壓氣藏儲(chǔ)層孔隙特征（鉆井位置見(jiàn)圖4）Fig.3 Reservoir pore structure features ofhigh-temperature and overpressure gas reservoirs in Yinggehai Basin（fig.4 shows the wellposition）

圖4 鶯歌海盆地東方區(qū)高溫超壓氣藏構(gòu)造位置圖Fig.4 Structural map ofhigh-temperature and overpressure gas reservoirs in the DongfangBlock,Yinggehai Basin

DF-B氣田從構(gòu)造位置上位于DF1寬緩底辟背斜的翼部，且遠(yuǎn)離底辟核心區(qū)，地層構(gòu)造傾角1.1°，埋藏深度較大，是淺海背景下的西部物源近物源大型海底扇巖性圈閉。低構(gòu)造傾角的巖性氣藏具有相對(duì)低儲(chǔ)層能量，氣藏剩余壓力為22～24 MPa；儲(chǔ)層物性好具有較低的排替壓力，僅0.04～ 0.09 MPa。由于蓋層埋藏深度大，頂部埋深達(dá)-2350m，分布范圍廣且巨厚的泥巖蓋層阻礙天然氣向上逸散，蓋層封閉壓力較大，為32.34～34.75MPa。巨厚蓋層中粉砂質(zhì)泥巖與泥質(zhì)粉砂巖頻繁互層，毛細(xì)管壓力使DF-B氣藏蓋層突破壓力大大增加，達(dá)到23.82～76.56 MPa。有利于天然氣的大規(guī)模聚集成藏。此外，由于儲(chǔ)蓋均處于高壓封存箱內(nèi)，在蓋層頂面的超壓面附近有泥巖被正常成巖演化成因碳酸鹽膠結(jié)，形成極低滲透率的鈣質(zhì)致密泥巖，直接封蓋超壓泥巖，從而對(duì)超壓氣藏起到間接封閉作用。在封存箱內(nèi)部，超壓對(duì)儲(chǔ)層孔隙的保護(hù)作用遠(yuǎn)大于對(duì)蓋層的保護(hù)作用，使得蓋層突破壓力要遠(yuǎn)大于儲(chǔ)層的排替壓力。DF-B氣田蓋層對(duì)天然氣的封閉能力，從微觀上講，蓋層突破壓力與儲(chǔ)層突破壓力比值可高達(dá)近600甚至1000以上；從宏觀上講，蓋層封閉壓力與氣藏剩余壓力差值較大，達(dá)到10MPa。為鶯歌海盆地異常高壓氣藏的大規(guī)模富集提供了優(yōu)質(zhì)封蓋條件，形成的氣藏氣柱高度245 m，氣體充滿度較高。

2.2DF-A氣田

DF-A氣田位于DF1底辟背斜翼部的近底辟核心區(qū)，地層構(gòu)造傾角1.9°，埋藏深度相對(duì)較淺，與DF-B同為淺海背景下的西部物源大型海底扇巖性圈閉，但相對(duì)遠(yuǎn)離物源。地層構(gòu)造傾角較低，但大于DF-B構(gòu)造傾角，氣藏剩余壓力為26～28 MPa；由于近底辟壓力系數(shù)相對(duì)于DF-B大，且由于酸性熱流體作用易發(fā)育次生孔隙，儲(chǔ)層物性較好具有較低的排替壓力，為0.03～0.1 MPa，與DF-B相差不大。由于蓋層埋藏深度較淺，蓋層頂部超壓面相對(duì)于DF-B淺350 m，蓋層分布范圍相對(duì)較小，巨厚的泥巖蓋層阻礙天然氣向上逸散，粉砂質(zhì)泥巖與泥質(zhì)粉砂巖互層性減少，毛細(xì)管壓力的疊加效應(yīng)不如DF-B，蓋層突破壓力增加，為4.05～5.16 MPa。蓋層封閉壓力較大，為27.47～29.22 MPa，雖有利于天然氣的聚集成藏但規(guī)模不如DF-B。因此，即使超壓間接封閉與超壓保護(hù)作用能夠增強(qiáng)蓋層對(duì)天然氣的封閉能力，增加蓋層突破壓力與排替壓力的比值，使其達(dá)到100～200，具有較強(qiáng)的封閉能力，但由于主導(dǎo)因素和先決條件較DF-B差，DF-A氣田最大氣柱高度為211 m，氣體充滿度也較DF-A低。

2.3DF-C含氣構(gòu)造

DF-C含氣構(gòu)造位于DF-C底辟背斜的翼部近底辟核心區(qū)，地層構(gòu)造傾角3.4°，埋藏深度較大，是淺海背景下的西部物源大型海底扇向南延伸最遠(yuǎn)的一支朵葉體沉積。由于構(gòu)造傾角高，儲(chǔ)層能量相對(duì)較高，氣藏剩余壓力達(dá)到31.51 MPa；由于儲(chǔ)層物性較差，排替壓力高達(dá)0.11～0.49 MPa，是DF-A、DF-B氣田的數(shù)倍乃至數(shù)十倍。蓋層頂部埋深深度介于DF-B與DF-A之間，但蓋層分布范圍較小，蓋層泥質(zhì)也較純，粉砂質(zhì)泥巖與泥質(zhì)粉砂巖互層少，蓋層突破壓力僅為2.45～4.81 MPa，蓋層突破壓力與儲(chǔ)層排替壓力比值相對(duì)較小，天然氣發(fā)生逸散，測(cè)井解釋為含氣水層。雖然在DF-C超壓封存面上也存在鈣質(zhì)致密泥巖，形成一定的超壓封閉，但由于蓋層封閉壓力小于天然氣剩余壓力，儲(chǔ)層的排替壓力大于蓋層突破壓力的90%，氣藏不能有效封蓋。因此，要在DF-C勘探取得突破，需在低部位構(gòu)造平緩、蓋層分布廣而厚，蓋層沉積時(shí)水體相對(duì)動(dòng)蕩，具備粉砂質(zhì)泥巖與泥質(zhì)粉砂巖頻繁互層的蓋層之下尋找優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層。

3 東方區(qū)高溫超壓氣藏蓋層封蓋機(jī)制

通過(guò)對(duì)超壓氣田DF-A、DF-B，及DF-C含氣構(gòu)造三個(gè)典型實(shí)例對(duì)比剖析，研究蓋層封蓋因素對(duì)高溫超壓氣藏成藏的影響，認(rèn)為DF-B氣田氣體充滿度高于DF-A氣田的原因在于上述五個(gè)要素的最優(yōu)配置。五個(gè)要素共同構(gòu)成了鶯歌海盆地東方區(qū)高溫超壓氣藏蓋層的封蓋機(jī)制。DF-B與DF-A同為DF1寬緩底辟背斜構(gòu)造上的巖性氣藏，但構(gòu)造傾角更低，儲(chǔ)層能量相對(duì)較低，表現(xiàn)在氣藏壓力更小。另外，超壓蓋層埋藏深度更大、厚度更大、分布范圍更廣，并且在超壓蓋層頂面形成極低滲透率的鈣質(zhì)致密泥巖，增強(qiáng)蓋層對(duì)游離相天然氣的封閉能力，有效阻擋天然氣向上逸散，是大型優(yōu)質(zhì)氣藏得以保存的重要條件。再者，儲(chǔ)層物性較好，高溫超壓環(huán)境改善儲(chǔ)層質(zhì)量、降低蓋層物性，具有較低的排替壓力。巨厚泥巖蓋層中粉砂質(zhì)泥巖與泥質(zhì)粉砂巖頻繁互層，毛細(xì)管壓力的疊加效應(yīng)使得DF-B氣藏蓋層突破壓力大大增加。無(wú)論在宏觀地質(zhì)條件上考慮蓋層封閉壓力與天然氣剩余壓力的差值，還是在微觀封閉能力上考慮蓋層突破壓力與儲(chǔ)層排替壓力的比值，DF-B氣藏相對(duì)于DF-A氣藏的蓋層都具備非常好的對(duì)天然氣的封閉能力，為異常高壓氣藏的大規(guī)模富集提供了優(yōu)質(zhì)封蓋條件。并據(jù)此建立蓋層高效封蓋模式（圖5）。

五個(gè)要素從構(gòu)造、沉積、溫壓特征的角度，從宏觀和微觀兩方面闡述了蓋層封蓋要素對(duì)高溫超壓氣藏成藏的影響。低構(gòu)造傾角、厚層泥巖封閉、淺海泥巖蓋層中泥質(zhì)粉砂巖與粉砂質(zhì)泥巖頻繁互層這三個(gè)要素是決定鶯歌海盆地高溫超壓氣藏蓋層對(duì)天然氣封閉能力的主導(dǎo)因素和先決條件。蓋層頂部超壓面附近極低滲透率的鈣質(zhì)致密泥巖對(duì)超壓蓋層內(nèi)部大量高壓游離氣滯留其內(nèi)，具有比正常壓實(shí)泥巖蓋層更高的排替壓力，對(duì)超壓氣藏起到間接封閉作用。相比于鶯歌海盆地淺層常溫常壓氣田淺海相泥質(zhì)碎屑巖蓋層，超壓間接封閉就成為了中深層高溫超壓氣田淺海相泥質(zhì)碎屑巖蓋層也可以具備優(yōu)質(zhì)封蓋條件的基礎(chǔ)。超壓封存箱內(nèi)由于超壓保護(hù)，有效抑制成巖作用對(duì)儲(chǔ)層的破壞，使蓋層突破壓力要遠(yuǎn)大于儲(chǔ)層的排替壓力，氣體很難進(jìn)入蓋層從而對(duì)氣藏起到較好的保護(hù)作用，是蓋層有效抑制天然氣逸散，使天然氣大規(guī)模聚集的重要因素。

圖5 鶯歌海盆地東方區(qū)高溫高壓氣藏蓋層有效封蓋模式圖Fig.5 Schema graph ofcaprocksealingmechanismofhigh-temperature and overpressure gas reservoirs in the DongfangBlock, Yinggehai Basin

4 結(jié)論

（1）低構(gòu)造傾角、厚層泥巖封閉、淺海泥巖蓋層中泥質(zhì)粉砂巖與粉砂質(zhì)泥巖頻繁互層、超壓間接封閉、高溫超壓引起的高蓋層突破壓力與儲(chǔ)層排替壓力比值，這5個(gè)要素共同構(gòu)成了鶯歌海盆地東方區(qū)高溫超壓氣藏蓋層的封蓋機(jī)制。前3個(gè)要素是決定鶯歌海盆地高溫超壓氣藏蓋層對(duì)天然氣封閉能力的主導(dǎo)因素和先決條件，后2個(gè)要素是中深層高溫超壓氣田淺海相泥質(zhì)碎屑巖蓋層具備優(yōu)質(zhì)封蓋條件的基礎(chǔ)。DF-B氣田氣體充滿度高于DF-A氣田的原因在于上述五個(gè)要素的最優(yōu)配置。

（2）高構(gòu)造傾角的巖性氣藏，儲(chǔ)層能量相對(duì)較高，對(duì)蓋層封閉能力的要求高，在儲(chǔ)層物性相似或較差、蓋層條件更差的情況下，氣藏遭到破壞的風(fēng)險(xiǎn)大，是DF-C超壓含氣構(gòu)造尚未取得商業(yè)性突破的重要原因。要在DF-C勘探取得突破，需在低部位構(gòu)造平緩、蓋層分布廣而厚，蓋層沉積時(shí)水體相對(duì)動(dòng)蕩，具備粉砂質(zhì)泥巖與泥質(zhì)粉砂巖頻繁互層的蓋層之下尋找優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層。

[1]謝玉洪,張迎朝,李緒深,朱建成,童傳新,鐘澤紅.鶯歌海盆地高溫超壓氣藏控藏要素與成藏模式[J].石油學(xué)報(bào). 2012,33(4):601-609.

[2]Ervine W B and Bell J S.Subsurface in-situ stress magni-tudes fromoil well drillingrecords:an example from the Venture area,offshore Eastern Canada[J].Canadian Journal of Earth Sciences,1987,24:1748-1759.

[3]Hunt J M.Generation and migration ofpetroleum from abnormally pressured fluid compartments[J].AAPG Bulletin,1990, 74(1):1-12.

[4]杜栩,鄭洪印,焦秀瓊.異常壓力與油氣分布[J].地學(xué)前緣,1995,2(3～4):137-148.

[5]馬啟富，陳斯忠，張啟明，郭水生，王善書.超壓盆地與油氣分布[M].北京：地質(zhì)出版社，2000:1-254.

[6]Hunt J M.Petroleum geology and geochemistry(2nd ed.)[M]. San Francisco:Freeman Company,1996.

[7]朱玉新，邵新軍，楊思玉，蔣裕強(qiáng),劉成林,李保柱.克拉2氣田異常高壓特征及成因[J].西南石油學(xué)院學(xué)報(bào)，2000，22(4):9-13.

[8]Abbotts I L,ed.United KingdomOil and Gas Fields－25Years Commemorative Volume[M]:London,Geological Society Memoir,1991,14:21-207.

[9]Forbes P L,Ungerer P,Mudford B S.A two-dimensional model of overpressure development and gas accumulation in Venture Field,Eastern Canada[J].AAPG Bulletin,1992,6;(3): 318-338.

[10]謝玉洪.鶯歌海高溫超壓盆地壓力預(yù)測(cè)模式及成藏新認(rèn)識(shí)[J].天然氣工業(yè)，2011，31(12)：21-25.

[11]馮沖,黃志龍,童傳新,朱建成,范泓澈,劉江濤.鶯歌海盆地鶯歌海組二段泥巖蓋層封閉性綜合評(píng)價(jià)[J].地球科學(xué)與環(huán)境學(xué)報(bào)，2011，33(4)：373-377.

[12]蔣有錄.油氣藏蓋層厚度與所封蓋烴柱高度關(guān)系問(wèn)題探討[J].天然氣工業(yè)，1998，18（2）：20-23.

[13]呂延防,付廣,張發(fā)強(qiáng),付曉飛,王興濤.超壓蓋層封烴能力的定量研究[J].沉積學(xué)報(bào)，2000，18(3)：465-468.

[14]王庭斌.中國(guó)大中型氣田分布的地質(zhì)特征及主控因素[J].石油勘探與開發(fā)，2005，32(4)：1-8.

[15]張林曄,包友書,劉慶,張守春，朱日房，張蕾.蓋層物性封閉能力與油氣流體物理性質(zhì)關(guān)系探討[J].中國(guó)科學(xué)（D輯）,2010,40(1):28-33.

[16]張立含,周廣勝.氣藏蓋層封氣能力評(píng)價(jià)方法的改進(jìn)及應(yīng)用——以我國(guó)46個(gè)大中型氣田為例[J].沉積學(xué)報(bào)，2010，28(2)：388-394.

[17]付廣,張發(fā)強(qiáng),呂延防.厚度在泥巖蓋層封蓋油氣中的作用[J].天然氣地球科學(xué)，1998，9(6)：20-25.

[18]付廣,呂延防,馬福建,付曉飛.斷層垂向封閉性綜合評(píng)價(jià)方法及其應(yīng)用[J].新疆石油地質(zhì)，2003，24(5)：451-454.

[19]付廣,楊敬博.斷蓋配置對(duì)沿?cái)嗔堰\(yùn)移油氣的封閉作用：以南堡凹陷中淺層為例[J].地球科學(xué)-中國(guó)地質(zhì)大學(xué)學(xué)報(bào),2013,38（4）:783-791.

[20]Ross B.The diversion capacity of capillary barriers[J].Water Resources Research,1990,26(10):2 625-2 629.

[21]Shosa J D.Overpressure in sedimentary basins:Mechanisms and mineralogical implications[D].[S.l.]:Cornell University, 2000.

[22]楊興業(yè)，何生.超壓封存箱的壓力封閉機(jī)制研究進(jìn)展綜述[J].地質(zhì)科技情報(bào),2010,(6)：66-72.

[23]郝石生，高耀斌，黃志龍.鄂爾多斯盆地中部大氣田聚集條件及運(yùn)聚動(dòng)平衡[J].中國(guó)科學(xué)（D輯）,1996,26(6): 488-492.

[24]楊殿軍.超壓對(duì)泥巖蓋層封閉各種相態(tài)天然氣的作用研究[J].大慶石油地質(zhì)與開發(fā)，2008，27(2):12-15.

WANGYang1,PEI Jian-Xiang2,LIUYi2

（1.Hubei Geological Bureau，Wuhan 430022,Hubei,China；2.Zhanjiang Branch of CNOOC China Co.,Ltd.,Zhanjiang 524057,Guangdong,China）

Wang Y,Pei J X,Liu Y.Caprock sealing mechanism of high-temperature and overpressure gasreservoirs in the Dongfang Block,Yinggehai Basin,South China.

The effective sealingofcaprocks plays an essential role in the formation ofhigh-temperature and overpressure gas reservoirs in the middle and deep strata ofthe Yinggehai Basin.In this case studyofthe Dongfangexploration block in this basin,we analyzed the macroscopic geological characteristics and microscopic sealingcapabilityofcaprocks.We found that the followingfive factors contribute tothe caprock sealingmechanismin this study area:(1)there were lithologic traps with lowstructure angles;(2)the thick mudstone cap rock has hindered gas diffusion upward;(3)the frequently interbeded silty mudstones and argillaceous siltstones made the capillary force doubled and redoubled,so the breakthrough pressure of caprock was multiply increased;(4)the abnormally high carbonate content on the top surface of caprocks formed overpressure sealing indirectly,and the sealing ability of caprocks on free natural gas increased tremendously;and(5)the reservoir physical property was improved under high-temperature and overpressure environment,which reduced the displacement pressure.Thus the breakthrough pressure of caprocks is much higher than the displacement pressure of a gas reservoir,and the gas pool is sealed with high efficiency by the caprocks.The former three factors will help decide if the caprock is effective for ahigh-temperature and overpressure gas reservoirs;the latter two will help determine the basic conditions for the good quality of neritic facies argillaceous clastic caprocks in the middle and deep strata.Through a comparison analysis on three typical examples of the DF-A gas field,DF-B gas field and DF-C gas-bearing structure,we found that the reason for the DF-Bgas field with high gas-filled degree is the optimal allocation ofall ofthe above five factors.Alithologic gas reservoir with a huge structure angle is usuallyaccompanied bya high reservoir energy, which thus requires a higher quality of the caprock.Under the similar or even worse sealing conditions,such a reservoir will be susceptible tobe destroyed.Maybe that is whynocommercial gas recoveryhas ever been achieved in the DF-Cgas-bearingstructure.

High-temperature and overpressure;Shallow marine mudstone caprocks;Sealing mechanism;Microcosmic sealingcapacity;Gas column height;Yinggehai Basin

P618.130.2+2

A

1007-3701（2016）04-397-09

10.3969/j.issn.1007-3701.2016.04.010

2016-8-9；

2016-9-14.

國(guó)家重大專項(xiàng)“鶯瓊盆地高溫高壓天然氣成藏主控因素及勘探方向”（編號(hào)：2011ZX05023-004）.

汪洋（1986—），女，工程師，碩士從事油氣勘探研究工作，E-mail：wangyang.geo@gmail.com.

Geology and Mineral Resourcesof South China,2016,32(4):397-405.