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1、第三章 盖层对各种天然气封闭能力的评价3.1对游离相天然气封闭评价3.1.1评价方法1评价参数及公式据前面研究，排替压力为泥质岩盖层毛细管封闭天然气能力（因为储集层的排替压力远小于泥质岩盖层的排替压力，可忽略不计）的重要评价参数，排替压力越大，泥质岩盖层的毛细管封闭能力越强；反之越弱。然而，由于受泥质岩盖层岩石本身非均质性、后期构造运动的改造以及气藏中存在的剩余压力等因素的影响，泥质岩盖层对游离相天然气的毛细管封闭性并非是绝对的，即依靠排替压力绝对封闭天然气的泥质岩盖层是不存在的，只要有压力差存在，天然气或多或少地要通过泥质岩盖层中的某些大孔隙发生渗滤散失。根据达西定律，天然气在压力差(P1P
2、2)的作用下，在t 时间内通过面积为S的泥质岩盖层的渗滤量为：Q= (3-1)式中：Q天然气通过泥质岩盖层的渗滤损失量,K-泥质岩盖层的渗透率，P1-驱使天然气进行渗滤的压力，PaP2-天然气渗滤时受到的阻力，Pa;-天然气流动粘度，past-天然气发生渗滤作用的时间，S.由式3-1可以看出，天然气通过泥质岩盖层的渗滤速度为：V= (3-2)为了研究问题的方便，假定对一个盆地或凹陷所有的盖层，施加一个同样大小的压力F，(相当于P1)，这样天然气通过其渗滤运移，V= (3-3)(1)泥质岩盖层渗透率K根据天然气穿过泥质岩的渗透率，采用串联法来描述天然气通过泥质岩盖层的渗透率。K= (3-4)式中
3、：k-泥质岩盖层综合渗透率，m3;Rs-砂岩占泥岩盖层厚度的百分比值，小数Rm-泥岩占泥岩盖层厚度的百分比值，小数；Km,Ks-泥岩、砂岩夹层渗透率，；松辽盆地砂岩、泥岩的渗透率经验公式： (3-5) (3-6) 式中：Km,Ks-泥岩、砂岩夹层渗透率，；砂岩孔隙度，小数； Z 泥岩埋深，m松辽盆地砂岩、泥岩孔隙度与埋深之间的关系为： (3-7) (3-8)(2) 驱使天然气发生渗滤作用的外力 (F)对滨北地区青一段，嫩一、二段泥岩盖层进行评价时，F可取盆地最大埋深(4000m)处的泥岩排替压力值。 (3-9) (3-10)(3)天然气渗滤时所遇到的阻力(f)天然气在通过泥质岩盖层发生渗滤时，
4、除要受到泥岩层排替压力，还受到砂岩的阻力。根据串联原理： (3-11)式中：-泥岩排替压力，Mpa;Z,-泥岩埋深砂泥岩排替压力之间的关系为：= (3-12)式中：、分别为泥岩、砂岩孔喉半径，m;、 分别为泥岩、砂岩孔隙度，%;、 分别为泥岩、砂岩渗透率，；(4)天然气粘度()由孙荣书(1989)的资料整理要以得到 天然气粘度随温度和压力的变化关系为： (3-13)式中：-天然气粘度，;P-压力，0.1Mpa;T-温度，.(5) 泥质岩盖层厚度(H)可由钻井求得2评价等级标准表3-1 游离相天然气速度评价参数等级 等级好较好中等差速度1003.1.2评价结果分析根据滨北地区K1qn各个井位泥岩
5、厚度，由达西定律计算各个井位游离相态天然气在通过泥质岩盖层的速度，作出渗滤速度等值线分布图。如图3-1，图3-2所示。由图3-1可以看出，速度高值区主要分布于嫩江阶地、依安凹陷、最高点在讷6井可达1000，其次为讷10井，由北向南速度逐渐减小，说明封盖逐渐变化。低值区主要分布在三兴背斜带，克山依龙背斜带，富参1-兴1-乌1封闭最好。黑鱼泡凹陷和明水阶地也为速度低值区。典型井位有霍1-李3-鱼13-喇2井。由图3-2可以分析，速度低值区主要分布于三兴背斜带，克山依龙背斜带，乾元构造带。速度向西部斜坡和海伦隆起带逐渐增大。齐1-海参1-霍1-李3-鱼13-喇2井为封闭较好 井位。根据计算的渗滤速度
6、，把它们分为四个评价等级，如表3-1。把速度100封闭为差，然后根据做出速度等值线图，按照表3-1进行盖层封闭能力的评价可得到综合评价图。如图3-3，图3-4分别为滨北地区青山口组和嫩江组一、二段泥质岩盖层对游离相态天然气封闭综合评价图。由图3-3可以看出，全区封闭差的区域占一半以上，分布区域有依安凹陷，乌裕尔凹陷、绥化凹陷。包括讷6-讷10-河1-北参1-拜4-莲1等封闭差井点，西部斜坡区，乌裕尔凹陷、黑鱼泡凹陷、明水阶地为封闭中等区域，达深1井为封闭较好。由图3-4可以看出，全区封闭好的区域主要分布中央凹陷区，即克山-依安-拜泉-明水-林甸-齐齐哈尔-大庆一带。封闭好的井位有通1-宝1-兴
7、1-依1-齐1-林1-双2-双3-鱼13-鱼1井。绥化凹陷、庆安隆起带-呼兰隆起带，西部斜坡区为封闭好的区域。图3-1滨北地区游离相态天然气通过K1qn泥质岩盖层渗透速度分布图图3-2滨北地区游离相天然气通过K1n1+2泥质岩盖层渗透速度分布图图3-3滨北地区K1qn泥质岩盖层对游离相态天然气封闭综合评价图图3-4滨北地区K1n1+2泥质岩盖层对游离相态天然气封闭综合评价图3.2对水溶相天然气封闭能力评价3.2.1评价方法1评价公式及参数由上可知，泥质岩盖层对水溶相天然气的封闭能力的强弱主要取决于其内吸附能力的大小，而吸附阻力大小由于受岩石孔隙结构、粘土矿物成分及含量和压实成岩程度等多种因素的
8、影响，目前研究水平难以给出确切大小和准确的表达。由葛家理(1982)研究可知，岩石的吸附能力主要与其渗透性和厚度大小有关，即厚度越大，渗透率越低，岩石吸附阻力越强；相反，厚度越小，渗透率越高，岩石的吸附阻力越弱。然而，由于受泥质岩盖层非均质性的影响，其内往往存在各种微渗漏空间，如层理、溶孔溶洞和微型孔隙等，它们均会成为水溶相天然气通过泥质岩盖层微渗漏空间，故可以说，对水溶相天然气绝对封闭的泥质岩盖层是不存在的，水溶相天然气在压差的作用下或多或少地将通过其发生渗滤运移散失，其渗滤散失的水溶气量可用达西定律(式3-14)来描述， (3-14)式中： -以水溶相渗滤散失的天然气量，；K-泥质岩盖层的
9、渗透率，-压力差，Pa;S-水溶相天然气发生渗滤散失的面积，t-水溶相天然气发生渗滤散失的时间，S；-天然气在水中的溶解度，；地层水粘度，;H-泥质岩盖层厚度，m.由式3-14 可得水溶相天然气在单位压差下在单位 时间内通过单位面积盖层的渗滤散失速度大小为： (3-15)(1) 天然气在水中的溶解度()由付晓泰有，： (3-16)式中：-水合平衡常数 -天然气分子的范德华体积，；-气体常数 ，-压力，-水分子有效间隙度-水分子最大间隙度由异常含气浓度的定义可得， (3-17)(2) 地层水粘度()由Nelson Js 和Simmons EC (1995) 整理得， (3-18)式中，-地层水粘
10、度，T-地层温度，(3) 泥质岩渗透率()(4) (3-19)式中：-泥质岩盖层渗透率，-砂泥岩渗透率，,-砂泥岩占地层厚度的比值，小数 (5) 泥质岩厚度()可由钻井资料得到。2评价等级 如表3-2所示 3.2.2评价结果和分析根据式3-14对滨北地区的76口井的水溶相天然气通过青山口组和嫩一、二段泥质岩盖层的渗透速度进行计算可以得到水溶相天然气通过两段地区的渗透速度分布图。如图3-5，等级好较好中等差速度100表3-2 水溶相天然气速度评价等级图3-6所示。1由图3-5看出，速度低值区(60)分布在北部倾没区，中央凹陷区。以讷河县为中心，达到速度高值区，北安县可达240，高值区井位典型 代
11、表有任4-北参1井分别达到 240和180。总体来看，速度高值区主要分布于一级构造线附近，可见泥质岩受构造剥蚀运动影响很大。2由图3-6可以看出，全区封盖速度范围(1-14),高值区主要分布在拜泉县以东的海伦隆起带，高值井位有拜4井，嫩江阶地的讷6井。低值区主要分布在依安凹陷，三兴背斜带，克山依龙背斜带。以通1兴1依1乌1为典型代表。3.由图3-7，综合全区看，北部倾没区和东北隆起区封闭差，西南斜坡中央凹陷区一带封闭较好。庆安隆起带，呼兰隆起带，也为封闭较好。封闭较好区域井位有富参1兴1依1齐1李3鱼13双2双3莲1乌1林1等。封闭中等区域有讷1克3河1拜4。4由图3-8可以看出，嫩江阶地与海伦隆起带、绥化凹陷封闭较好，其它地区封闭为好。图3-5 滨北地区水溶相天然气通过K1qn盖层渗透速度分布图 图3-6 滨北地区水溶相天然气通过K1n1+2盖层渗透速度分布图图3-7滨北地区K1qn泥质岩盖层对水溶相天然气封闭综合评价图图3-8 滨北地区K1n1+2泥质岩盖层对水溶相天然气封闭综合评价图3.3对扩散相天然气封闭能力评价3.3.1评价方法1评价公式及参数由上可知，泥质岩盖层浓度封闭作用能力大小除主要取决于泥质
