011，在建造阶段，利用孔隙度-排替压力史法恢复建造阶段泥质盖层封闭 性的形成过程；
[0085] 本实施例提及的地层孔隙度指地层总孔隙度。总孔隙度反映了泥岩的压实程度。 地层孔隙度演化非常复杂，受诸多因素影响，如成岩后生变化、次生孔隙度、欠压实作用、构 造运动、抬升剥蚀，构造裂缝等等。在模拟过程中，要全面考虑每个因素在孔隙度演化中的 作用几乎是不可能的。对于泥质盖层而言，埋藏压实作用是影响孔隙度变化的最主要的因 素，成岩后生变化对孔隙度的影响相对较弱，因此，本次研究仅考虑埋藏压实作用对孔隙度 演化的影响。
[0086] 在正常压实的情况下碎屑岩的孔隙度随深度的增加而逐渐的减小，砂泥岩孔隙度 的衰减曲线近似遵循指数分布：
[0087] 〇e_cZ (:)
[0088] 通过埋藏史恢复，可以计算泥岩孔隙度演化史：
[0089] (Z, t) = 〇e_cZ (2)
[0090] 由于不同岩性的压实系数不同，比如砂岩和泥岩之间的压实系数差别很大。不同 时代地层往往由多种岩性组成，甚至可能同时包含碎屑岩和碳酸盐岩。在地层由多种岩性 组成的复杂岩性条件下，地层孔隙度随深度变化关系式可改进为：
[0092] 式中，其中，小（Z，t)为在地质时间t，埋深为Z时的孔隙度，；
[0093]Pp P2, P3.. .，Pn，为地层岩性百分含量；
[0094] t，七，$3, ? ? ?，$n，为对应岩性沉积物初始孔隙度；
[0095] Cp c2, c3，…，cn，为对应岩性压实系数；
[0096] Z表示地质时间t的埋深，Z是随地质时间t变化的变量。
[0097] 则建造阶段盖层的排替压力史：
[0098] PC(Z, t) = f (Z, t)=f ((j5〇e_cZ) (4)
[0099] 函数关系f可由样品实测排替压力与孔隙度数据拟合计算得到。
[0100] 公式（1)、（2)、（3)和（4)中：小和（K分别为深度Z处的地层孔隙度及地表孔隙 度，单位为％;Z为深度,单位为m ;c为地层物性参数，相当于压实系数,单位为1/m。(z, t) 即在地质时间七（1&〇、埋深为2(111)时的孔隙度（％);已(2,〇即地质时间七（1&1)、埋深为 Z (m)时的排替压力（MPa)。
[0101] 实验数据显示，地层孔隙度与排替压力之间存在明显的相关性。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，排替压力越大，封闭 性能越好。因此，泥页岩盖层总孔隙度是反映盖层封闭质量的重要参数。
[0102] 图5是实验室分析测试的岩石排替压力与总孔隙度关系图。从图5中可以看到， 泥页岩总孔隙度与排替压力呈非线性函数变化。根据收集到的120对孔隙度-排替压力数 据拟合得到孔隙度与排替压力的关系式：
[0103] Pc(Z，t) =24. 799X (HZ, t)-0.8189 (5)
[0104] 式中，Pe(Z，t)为排替压力，MPa ; (HZ，t)为地层总孔隙度，％。
[0105] 至此为止，本发明的实施例中引入了地质时间的概念，由不同时期的古埋深计算 古孔隙度，从而获得埋藏阶段孔隙度的演化过程。再依据孔隙度和排替压力的关系，由孔隙 度史计算排替压力史，从而恢复泥质盖层埋藏阶段封闭性的形成过程。
[0106] 步骤S2012,在改造阶段，利用渗透率-排替压力史法恢复在抬升过程中泥质盖层 的排替压力演化史；
[0107] 在构造改造过程中，如抬升剥蚀，地层卸压作用，使得原来深埋地下的盖层岩石可 能产生微裂缝，导致渗透率增大，排替压力减小。如何获取排替压力与地层卸压之间的关 系，是研究构造改造过程中盖层封闭性动态演化的关键。已有的测试数据分析表明，抬升剥 蚀过程中，如图6a所示，盖层岩石的孔隙度随围压变化不大；如图6b所示，渗透率与围压之 间关系密切。因此，在不考虑断裂破坏作用等其它复杂因素对盖层封闭性影响的情况下，改 造阶段的排替压力史可用：P e(Z，t) = fK(Z，t)求取。K(Z，t)即在地质时间t(Ma)、埋深为 Z (m)时的渗透率(毫达西)。通过测试分析地层围压条件下盖层渗透率数据，求取渗透率与 围压之间的相关关系，再将围压与隆升剥蚀量相关联，就可以获得隆升剥蚀过程中排替压 力的演化规律，从而获得隆升改造阶段盖层封闭性演化史。
[0108] 进一步的实验数据结果表明，泥质盖层渗透率与围压之间存在明显相关性。如图 7所示，在对数坐标系下，泥质盖层的渗透率随围压的降低而增大。
[0109] 在相同的卸压条件下，不同初始渗透率的泥岩，最终的渗透率也不同。高围压下渗 透率较高的泥岩完全卸压之后的渗透率亦较高，高围压下渗透率较低的泥岩，完全卸压之 后的渗透率亦较低。可见渗透率的改变量与围压的改变量之间存在明显的相关性。
[0110] 如图8所示，在线性坐标系下，初始渗透率较大的泥岩，在相同围压加载条件下， 渗透率变化亦较大，初始渗透率较小的泥岩，渗透率变化较小。可见，在相同围压加载与卸 压条件下，渗透率的变化与初始渗透率有关。
[0111] 泥质盖层渗透率随围压的变化而变化，围压增加，渗透率降低，卸压过程中，渗透 率增大。通过深入研究发现：在加压、卸压过程中，泥质盖层渗透率的改变量与围压的改变 量之间具有如下函数关系：
[0112] A Kp=-〇. 2K〇X In ( A P) -〇. 2K〇 (6)
[0113] 式中，AKp为渗透率的改变量，mD ;AP为围压的改变量，MPa 为初始渗透率(常 压下的渗透率)，mD。
[0114] 因此，只要知道初始渗透率，围压的改变量，即可求出渗透率的改变量和不同围压 下的渗透率。
[0115] 如图9所示，初始渗透率&可由孔隙度-渗透率拟合关系计算得到。由137件样 品的孔隙度-渗透率数据对，在对数坐标系下绘制散点图，拟合获得渗透率-孔隙度相关关 系式：
[0116] K(Z, t) =exp [0. 5147X (j5 (Z, t) ] X0. 00594 (7)
[0117] K(Z, t)为在地质时间t (Ma)、埋深为Z (m)时的渗透率，mD。
[0118] 围压的改变量A P可由隆升剥蚀量计算获得，即：
[0119] A P=0. 010133 X (p r-p w) X A Z
[0120] A P为围压改变量，MPa ;AZ为剥蚀量，m;P,和Pw*别为岩石和地层水的密度， g/cm3。
[0121] 从而可以获得隆升过程中泥质盖层渗透率演化史。基于141件泥质盖层样品的实 测数据资料，在对数坐标系下，排替压力随渗透率呈线性变化（图10)，数据拟合获得了排替 压力与渗透率之间的相关关系式：
[0122] Pc(Z，t) =0? 253XK(Z，tr〇.747 ( 8)
[0123] 式中：Pe(Z，t)为在地质时间t (Ma)、埋深为Z (m)时的排替压力，1^;1((2,〇，在 地质时间t (Ma)、埋深为Z (m)时的渗透率，mD。
[0124] 可见，排替压力与渗透率之间呈幂指数函数关系，相关系数R2高达0. 919。
[0125] 依据式（6)、（7)和（8)，即可恢复抬升过程中泥质盖层的排替压力演化史。
[0126] 至此为止，建立了泥页岩围压的变化量与渗透率变化量之间的函数关系以及排替 压力与渗透率之间的函数关系，并引入时间函数，恢复盖层排替压力在抬升中的演化历史。
[0127] 步骤S2013,采用超固结比OCR史法定量约束在抬升过程中泥质盖层的封闭性演 化过程；
[0128] 在粘土力学中，经常用超固结比OCR (overconsolidation ratio)参数来定量描 述粘土的塑性和脆性。在岩石力学中，将一直处于埋深过程中，后期从未遭受构造抬升改造 时的泥岩称为NC (normal consolidation)泥岩，如果泥岩从地质历史时期的最大埋深抬 升至地壳浅处甚至地表后，称为〇C (overconsolidation)泥岩。持续埋深的NC泥岩具有 塑性特征，遭受抬升卸压的NC泥岩逐渐由塑性转变为脆性，变成0C泥岩。
[0129] 塑性泥岩和脆性泥岩发生剪切破坏的变形行为不同。当剪切应力大于剪切强度 时，岩石发生剪切破坏。但并不是所有的剪切破坏都形成剪切裂缝。剪切裂缝形成与否，还 与岩石的脆性和塑性有关。脆性泥岩发生剪切破坏时，形成裂缝，而塑性泥岩发生剪切破坏 时产生扩散变形。脆性泥岩发生剪切破裂时，随着剪切变形的增加，渗透率增大；塑性泥岩 发生剪切破坏时，随着变形的增加，渗透率降低。因为前者表现为膨胀和瞬时破坏，而后者 表现为压缩变形。从而，不同脆性和塑性的泥岩在后期的构造改造过程中封闭油气的能力 也完全不同。
[0130] 从细观的角度，采用OCR (overconsolidation ratio)史法定量约束盖层隆升改 造、卸压过程中的封闭性动态演化。在地质历史时期，泥岩所经历的最大垂直有效压力称为 先