溫-壓耦合作用下深層鹽巖蓋層封閉能力演化特征

趙 珊，劉 華，楊憲章，朱永峰，王 伸，張 科，魏 鑫

［1. 深層油氣全國重點實驗室，中國石油大學（華東） 地球科學與技術學院，山東 青島 266580；2. 海洋國家實驗室 海洋礦產資源評價與探測技術功能實驗室，山東 青島 266071；3. 中國石油 塔里木油田分公司，新疆 庫爾勒 841001］

全球許多大型油氣田的保存均與膏鹽巖蓋層密切相關，如美國墨西哥灣盆地、西非和巴西被動大陸邊緣盆地鹽下油氣田、中國四川盆地普光、元霸氣田等。膏巖和鹽巖在不同溫壓環境下的封閉能力存在明顯差異，但許多學者在研究膏鹽巖蓋層封閉能力時并沒有將兩種巖性加以區分而是籠統的稱為膏鹽巖。通過對世界上與膏鹽巖蓋層發育有關的大型油氣田的統計發現，膏鹽巖作為蓋層遮擋時主要以鹽巖為主［1-3］。鹽巖因其極低孔隙度、滲透率和強突破壓力，成為封蓋油氣藏的優質蓋層［4-6］。近些年，中國塔里木盆地ZS1 井在鹽下獲得工業性油氣流，標志著鹽下深層油氣勘探的重大突破；四川盆地威遠氣田在寒武系儲層中聚集并保存至今，與其上覆鹽巖蓋層的封閉能力更是密不可分。因此，鹽下油氣是中國未來油氣勘探的關注重點［7-8］。

受深部高溫高壓條件的影響，深部鹽巖蓋層與中淺部鹽巖蓋層的封閉能力必然存在差異［9］。目前，對于深層鹽巖蓋層的研究方法多沿用中-淺層鹽巖的常規測試方法，不能很好地揭示二者的差異性，這一問題突出表現在模擬埋藏演化過程中蓋層封閉能力的分析中。對于以上問題，前人在蓋層封閉能力的模擬研究中，多采用常規三軸應力-應變實驗，實驗以常溫為主［10］，通過改變壓力模擬鹽巖蓋層封閉能力［11］。該類實驗條件的模擬忽略了高溫條件對鹽巖塑性、變形能力［12］以及“熱損傷”等對其封閉能力的影響［13］，對于深層高溫條件下鹽巖蓋層的封閉能力演化存在明顯的不足［14-15］。

為了探討埋藏過程中，溫度和壓力條件對鹽巖蓋層封閉能力演化的影響，有效地指導深層高溫高壓條件下油氣藏勘探，選取中國金壇鹽洞中的鹽巖作為樣品，開展恒溫變壓、恒壓變溫以及加溫加壓3種實驗條件的三軸應力-應變實驗，對比分析變溫、變壓以及變溫壓條件下鹽巖力學性質變化規律，并結合CT掃描實驗分析裂縫發育情況，從而建立溫-壓條件同時變化過程中鹽巖蓋層封閉能力的演化模式，以期為揭示深層油氣的保存條件提供理論支撐。

1 樣品制備與實驗方案

1.1 樣品制備

實驗樣品來自中國金壇鹽洞，為干鹽湖礦床，屬于湖盆和淺湖的蒸發巖相，以層狀構造為主。發育層位為古近系阜寧組四段，厚度范圍在180 ～ 240 m，埋深約為800 m，所處地溫為47 ℃，圍壓約為11 MPa［16］。氣體孔隙度測試及XRD成分檢測，鹽巖含量在97 %左右，氣體孔隙度0.88 %～1.67 %。該鹽巖具有演化程度低，未經歷深層高溫高壓環境，受構造破壞影響較小，塊體大，可滿足鉆取大量實驗樣品等優點。

為了最大限度減小巖石非均一性對實驗結果的影響，消除巖樣在自身巖性、成巖演化、礦物組成等方面的個體差異，所有樣品均取自于同一塊巖石，沿同一方向切割而成，樣品編號S1—S13。根據《工程巖體實驗方法標準GB/T 50266—2013》，采用線切割方式截取高度約為50 mm、直徑約為25 mm 的圓柱體，再用雙端面磨石機將巖樣的兩個端面磨平，保證沿試件高度直徑的誤差小于0.30 mm，端面垂直于試件軸線最大偏差小于0.25°，試件兩端平面不平整度小于0.05 mm，以改善測試結果的離散性，樣品信息見表1。

表1 鹽巖樣品信息Table 1 Salt rock sample information

1.2 儀器設備

三軸應力-應變實驗使用的設備為中國石油大學（華東）深層油氣重點實驗室高溫高壓巖石三軸測試系統（RTR-2000）（圖1a），為美國GCTS（Geotechnical Consulting & Testing Systems）公司設計、生產，由主機、主控器、高溫高壓倉（圖1c）、快速脈沖衰減滲透測量裝置、波速各向異性測量裝置、差應變測試系統、液壓泵等裝置構成。其中，高溫高壓倉的壓力最高可達200 MPa，溫度最高可達300 ℃?？蓪崿F變頻率電學性質、聲學測試，巖石力學性質測試，飽和與干燥巖石性質測試以及聲學/電學-力學性質聯合測試（圖1b），測試執行標準為美國ASTM D2664-04和ISRM標準。

圖1 RTR-2000高溫高壓快速巖石三軸測試系統實驗裝置及示意圖Fig. 1 Experimental equipment and schematic diagram of RTR-2000 high temperature and high pressure fast rock triaxial testing system

1.3 實驗方案

1.3.1 恒溫變壓三軸應力-應變實驗

為分析圍壓對鹽巖蓋層封閉能力的影響，將溫度統一設置為常溫（20 ℃），將圍壓作為唯一變量，分別為5，10，30，60和80 MPa。

實驗過程為：① 用熱縮套包裹樣品，安裝傳感器（圖1e）；② 將樣品置于高溫高壓倉，關閉安全門；③ 向壓力室注油；④ 利用AutoLab 6.0 軟件控制加壓過程，以1 MPa/min 或2 MPa/min 加載至預設圍壓，如樣品1設置為5 MPa，維持穩定后，不斷增大軸壓（軸壓加載速度以巖石的軸向形變速率為標準，為形變率0.05 %/min）直至巖石破壞（設定軸向形變≥5 %）；⑤ 軟件實時記錄巖石應力應變曲線，最終可以得到差應力-差應變的變化曲線。

1.3.2 恒壓變溫三軸應力-應變實驗

為分析溫度對鹽巖蓋層封閉能力的影響，將圍壓統一設置為20 MPa，將溫度作為唯一變量，分別為40，60，80 和100 ℃。以1 MPa/min 或2 MPa/min 加載至預設圍壓（20 MPa），以0.1 ℃/min 緩慢升溫至預設相應溫度（S6-40 ℃，S7-60 ℃，S8-80 ℃，S9-100 ℃），圍壓和溫度均加載完畢，并維持穩定后，不斷增大軸壓，其余過程與恒溫變壓中實驗相似。

1.3.3 溫-壓耦合三軸應力-應變實驗

為更貼近鹽巖蓋層在埋藏過程中經歷的溫壓環境，溫度、壓力設置以塔里木盆地巴楚地區H6 井寒武系鹽巖蓋層的埋藏史-熱史為依據（圖2）。

圖2 加溫加壓三軸力學實驗的溫度、壓力點設置依據Fig. 2 Temperature and pressure point setting basis for triaxial mechanical experiments under heating and pressurization

在地層條件下，巖石受到的水平擠壓力往往大于垂向壓力，且水平壓力是垂向壓力的數倍，在模擬地層條件下，三軸應力-應變實驗的圍壓應該與垂向壓力相同。由于本次研究試樣為鹽巖，經檢測，孔隙度（氣體孔隙度0.88 %～1.67 %）和滲透率均較小，并且在實驗過程中采用的為干試樣，因此，本試驗忽略了孔隙流體壓力，根據公式（1）建立了圍壓與埋深之間的關系［17-18］：

式中：pC為圍壓，MPa；ρD為上覆巖石密度，g/cm3，上覆巖石平均密度取2.41 g/cm3；ρW為地層水密度，g/cm3，取平均密度1.001 g/cm3；H為埋藏深度，m。

首先設置與第一組實驗相同的圍壓點，分別為5，10，30 和60 MPa，將圍壓按公式（1）換算成埋深，各圍壓點對應的埋深分別為350.2，700.4，2 101.2 和4 202.4 m，結合巴楚地區H6 井埋藏史-熱史（圖2），確定相應的實驗溫度分別約為30，40，85 和150 ℃，該實驗條件的設定可模擬鹽巖蓋層較為完整的演化過程。

2 實驗結果

2.1 恒溫變壓三軸應力-應變實驗

5 MPa 圍壓下，應力-應變曲線存在應力降，呈現脆性，對應的鹽巖的峰值強度為35.35 MPa，實驗后樣品出現明顯裂縫，剪切面與壓縮方向約呈30°；10 MPa 圍壓下，鹽巖的短期強度為43.57 MPa，應力-應變曲線應力降消失，呈現塑性，實驗后樣品微裂縫發育；30 MPa 圍壓下，鹽巖的短期強度為41.07 MPa，應力-應變曲線呈現塑性，實驗后樣品表面無明顯裂縫；60 MPa 圍壓下，鹽巖的短期強度為37.50 MPa，應力-應變曲線呈現塑性，實驗后樣品無明顯裂縫；80 MPa 圍壓下，鹽巖的短期強度為29.64 MPa，應力-應變曲線呈現塑性，實驗后樣品無明顯裂縫（表2；圖3a， 圖4）。

圖3 鹽巖的應力-應變曲線Fig. 3 Stress-strain curve of salt rock

圖4 實驗后的樣品照片Fig. 4 Sample photos after the experiment

表2 3類實驗條件下鹽巖三軸應力-應變實驗結果統計Table 2 Statistical table of triaxial stress-strain experimental results of salt rock under three types of experimental conditions

2.2 恒壓變溫三軸應力-應變實驗

40 ℃溫度條件下，鹽巖應力-應變曲線呈現塑性，短期強度為30.83 MPa；60 ℃溫度條件下，鹽巖應力-應變曲線呈現塑性，短期強度為27.42 MPa；80 ℃溫度條件下，鹽巖應力-應變曲線呈現塑性，短期強度為22.76 MPa；100 ℃溫度條件下，鹽巖應力-應變曲線呈現塑性，短期強度為17.09 MPa（表2；圖3b）。

2.3 溫-壓耦合三軸應力-應變實驗

5 MPa-30 ℃條件下，鹽巖的短期強度為35.59 MPa，應力-應變曲線呈現塑性，實驗后樣品表面無明顯裂縫，長度壓縮至4.26 cm；10 MPa-40 ℃條件下，鹽巖的短期強度為31.19 MPa，應力-應變曲線呈現塑性，實驗后樣品表面無明顯裂縫，長度壓縮至4.21 cm；30 MPa-85 ℃條件下，鹽巖的短期強度為13.9 MPa，應力-應變曲線呈現塑性，實驗后樣品表面無明顯裂縫，長度壓縮至4.2mm；60 MPa-150 ℃條件下，鹽巖的短期強度為10.84 MPa，應力-應變曲線呈現塑性，實驗后樣品表面無明顯裂縫，變形嚴重，長度壓縮至3.37 cm（表2；圖3c，圖4）。

3 討論

3.1 溫壓條件與鹽巖強度

鹽巖應力-應變曲線中出現兩種強度，鹽巖呈脆性時應力-應變曲線強度的最大值為峰值應力，呈塑性時具有短期強度。由于鹽巖塑性較強，其強度特性一般采用短期強度來表征，短期強度是在不考慮時間效應條件下進行鹽巖單軸和三軸應力-應變實驗和理論分析研究的重要參數［19］，在強度對比時加以區分，由于鹽巖峰值應力數據較少，僅考慮溫壓條件對鹽巖短期強度的影響。通過對恒溫變壓、恒壓變溫以及變溫變壓3 組實驗結果的分析，明確圍壓、溫度以及溫-壓耦合3 種因素與鹽巖短期強度之間的關系（圖5）。圍壓增大，鹽巖短期強度減小，兩者呈現負相關關系（圖5a），且相關性好（R2=0.913）。溫度增加，也可減弱鹽巖短期強度，兩者呈現負相關關系（圖5b），相關性好（R2=0.988）。溫-壓耦合作用導致鹽巖短期強度大幅減弱（圖5c）。

圖5 溫度、壓力與鹽巖短期強度之間的關系Fig. 5 Relationship of temperature and pressure with short-term strength of salt rock

為分析溫-壓耦合作用中溫度對鹽巖短期強度的影響，建立圍壓和鹽巖短期強度之間的關系，單一壓力作用下鹽巖的短期強度用公式（2）表示；溫-壓耦合作用下鹽巖的短期強度用公式（3）表示；ΔIt即由溫度改變引起的鹽巖強度變化量，用公式（4）表示；采用公式（5）表示溫度引起的鹽巖短期強度降低百分比：

式中：I1和I2分別對應單一壓力和溫-壓耦合兩種實驗條件下鹽巖的短期強度，MPa；pC為圍壓，MPa；ΔIt為由溫度改變引起的鹽巖強度變化，MPa；Ti為溫度引起的鹽巖短期強度降低百分比，%。

從應力-應變曲線可以看出（圖3a，c），當圍壓為10 MPa 時，曲線為塑性，對應鹽巖短期強度，此時Ti最小，為35.06 %，此后，隨著溫-壓耦合作用增強，溫度對鹽巖短期強度的改變量逐漸增大（圖6a）。

圖6 單一溫度、壓力因素和溫-壓耦合作用下的鹽巖短期強度對比Fig. 6 Comparison of short-term strength of salt rock under a single temperature or a single pressure factor with that under temperaturepressure coupling

為分析溫-壓耦合作用中壓力對鹽巖短期強度的影響，建立溫度和鹽巖短期強度之間的關系，單一溫度作用下鹽巖的短期強度用公式（6）表示；溫-壓耦合作用下鹽巖的短期強度用公式（7）表示；兩者差值（ΔIp）即由壓力改變引起的鹽巖強度變化量，用公式（8）表示；采用公式（9）表示壓力引起的鹽巖短期強度降低百分比：

式中：I3和I4分別對應單一溫度和溫-壓耦合兩種實驗條件下鹽巖的短期強度，MPa；T為溫度，℃；ΔIp為由壓力改變引起的鹽巖強度變化，MPa；pi為壓力引起的鹽巖短期強度降低百分比， %。

經計算，pi最大值為38.25 %（圖6b）。對比Ti的最小值和pi的最大值可知，在埋藏過程中，即溫-壓耦合作用下，鹽巖力學性質主要受控于溫度。

3.2 溫壓條件與鹽巖裂縫發育

從實驗后樣品照片來看，僅恒溫變壓實驗中樣品S1 和S2 可觀測到裂縫，其中樣品S1 可見明顯斷裂，樣品S2 微裂縫發育，而樣品內部裂縫情況難以觀測。因此，對實驗后樣品進行CT 掃描（掃描電鏡型號：Denfination AS128），分析樣品內部裂縫發育情況。

恒溫變壓條件作用下，樣品S1（5 MPa-20 ℃）出現高角度（約60°）貫穿斷裂（圖7a），斷裂兩側發育高度連通的晶間和穿晶微裂縫網，與應力-應變曲線呈現脆性特征相符（圖3a）。隨著圍壓增大，樣品S2（10MPa-20 ℃）貫穿性裂縫消失，但仍存在較多微裂縫（圖7b）。當圍壓增加至30 MPa 時，樣品S3（30 MPa-20 ℃）仍存在部分微裂縫（圖7c），當分布范圍和發育程度均小于樣品S2。但其圍壓增加至60 MPa時，樣品S4（60 MPa-20 ℃）塑性增強，僅樣品中心可見深灰色陰影（圖7d），即未愈合的小裂縫。當圍壓增加至80 MPa時，樣品S5（80 MPa-20 ℃）未見裂縫（圖7e）。

圖7 恒溫變壓及溫-壓耦合條件下三軸應力-應變實驗后巖心樣品CT照片Fig. 7 Some CT photos of core samples after triaxial stress-strain experiment under constant temperature-variable pressure， and temperature-pressure coupling conditions

溫-壓耦合條件作用下，樣品S10（5 MPa-30 ℃）出現低角度貫穿斷裂，且斷裂兩側裂縫發育（圖7f），但斷裂寬度小于同圍壓不加溫樣品S1；樣品S11（10 MPa-40 ℃）貫穿斷裂消失，但裂縫仍大面積發育（圖7g）；樣品S12（30 MPa-85 ℃）微裂縫消失，與同圍壓常溫S3樣品的裂縫發育程度相比，溫-壓耦合作用提高鹽巖塑性；隨著溫-壓耦合作用增強，樣品S13（60 MPa-150 ℃）局部出現微裂縫，樣品變形較大，有明顯膨脹現象。

為更直觀分析不同溫、壓作用下鹽巖內部孔、縫發育情況，采用CT 數據進行孔隙三維重建，孔隙三維重建結果見圖8。恒溫變壓條件作用下，隨著圍壓增大，樣品存在“貫穿性裂縫—微裂縫發育—微裂縫消失”的變化過程，表明圍壓限制了巖石中裂紋的擴展（圖8a—e）。溫-壓耦合條件作用下，同樣存在“貫穿性裂縫—微裂縫發育—微裂縫減少-愈合”的變化過程，但在高溫-高壓耦合作用下，樣品S13（60 MPa-150 ℃）存在應力集中區，裂縫再次出現。表明溫-壓耦合作用較弱時，壓力占主導作用，限制了巖石中裂紋的擴展，隨著溫-壓耦合作用增強，高溫占據主導作用，使得鹽巖樣品再次發育裂縫（圖8f—i）。

圖8 基于CT數據的鹽巖樣品孔隙三維重建Fig. 8 Iterative reconstruction of salt rock sample pores based on CT data

3.3 溫壓條件與鹽巖蠕變損傷

溫-壓耦合條件作用下，樣品S12（30 MPa-85 ℃）呈塑性，微裂縫消失；隨溫-壓耦合作用增強，樣品S13（60 MPa- 150 ℃）除具有明顯膨脹現象外，出現應力集中區，裂縫再次出現（圖8），說明溫度、荷載對鹽巖造成了損傷，并且該階段溫度影響占主導。在高溫的作用下，鹽巖晶體的結構會發生變化，晶體結構的變化必然要導致其基本物理力學性質的變化［19］。高溫條件下（＞0.3 Tm，Tm是結晶聚合物的熔點），巖石中分子熱激活加劇，位錯攀升增強［20］。前人基于顆粒流仿真技術分析了不同溫度（20，50，90，120，150 ℃）下鹽巖三軸壓縮破壞過程，基于膠結破壞數構建巖石損傷變量指標，發現溫度在90 ℃以上時，鹽巖樣品單位體積內的裂紋急劇增多，鹽巖的損傷變量值明顯增大［21-22］。該臨界值與本次溫-壓耦合作用下鹽巖樣品內部裂縫發育的結果相一致，小于90 ℃時，即樣品S12（30 MPa-85 ℃）微裂縫不發育；大于90 ℃時，即樣品S13（60 MPa-150 ℃）可見裂縫大量發育。這意味著，淺層鹽巖蓋層僅考慮脆-塑性轉化即可，而鹽巖蓋層在深層受地溫影響，發生蠕變損傷，仍存在油氣泄露的風險。

鹽巖損傷后，裂縫愈合是鹽巖的重要特性，它能使鹽巖的力學性能以及滲透性發生改變，一般情況下，可恢復鹽巖強度并使得滲透率降低。實驗證實，鹽巖的愈合過程主要由機械閉合、壓力蠕變和界面能驅動的過程控制，如壓溶和再結晶［23-24］。此過程中，壓力和時間是影響鹽巖損傷恢復的重要因素［25］。裂隙面滲透率隨圍壓和時間的增加呈指數下降，并且時間效應明顯，試驗條件下，7 d為損傷鹽巖短期和長期恢復的臨界點。

3.4 溫壓條件與鹽巖脆-塑性轉化

基于峰值后能量守恒原理，BDI指數法可定量表征脆-塑性轉化階段，其計算方法見公式（10）［26］。

式中：BDI為脆-塑性指數，無量綱；E為彈性模量，GPa，由三軸應力-應變實驗軟件生成的數據表直接給出；M為軟化模量，GPa，為鹽巖峰值（短期）強度對應點（B′）之后應力-應變曲線的斜率（圖9）。脆-塑性轉化的判斷依據為：BDI＜0.5，巖石表現為脆性；0.5≤BDI≤1，巖石呈脆-塑性；BDI＞1，巖石表現為塑性。

圖9 BDI指數計算方法示意圖（據文獻［27］修改）Fig. 9 Schematic diagram of BDI index calculation method （modified according to reference ［27］）

利用恒溫變壓以及溫-壓耦合條件下三軸應力-應變曲線，計算出彈性模量和峰后的平均軟化模量（表3），采用公式（2）計算各實驗條件下鹽巖的BDI。從恒溫變壓實驗后鹽巖BDI變化來看，隨著圍壓增大，BDI增大，表明鹽巖塑性增強。溫-壓耦合作用下，鹽巖BDI隨溫度、壓力增大而增大，表現為塑性增強。對比同圍壓下、恒溫加壓和溫-壓耦合作用下鹽巖BDI可知，增溫可增加鹽巖塑性，如在5 MPa-20 ℃時，鹽巖BDI為0.36，表現為脆性；而溫度增高10 ℃，在5 MPa-30 ℃條件下，鹽巖BDI為7.4，鹽巖已呈現塑性（圖10a）。

圖10 常溫加壓和溫-壓耦合作用下鹽巖的BDI折線圖Fig. 10 Line chart of BDI index of salt rock under normal temperature-variable pressure and temperature-pressure coupling conditions

表3 恒溫變壓以及溫-壓耦合條件下鹽巖彈性模量及峰值后軟化模量統計Table 3 Statistical table of elastic modulus and post-peak softening modulus of salt rock under constant temperature-variable pressure， and temperature-pressure coupling conditions

以BDI0.5 和1.0 為界限，在恒溫變壓條件下，鹽巖脆-塑性轉化臨界圍壓分別為5.2 MPa 和5.8 MPa（圖10b）。采用公式（1）換算，對應的埋深分別為364 m和406 m。溫-壓耦合作用會導致脆-塑性轉換的臨界深度比在恒溫變壓條件下更淺，在5 MPa-30 ℃條件下已呈塑性，表明在實際地溫條件下，鹽巖在淺層（埋深＜364 m）就完成了脆-塑性轉換。這意味著，在鹽巖蓋層埋藏較淺時，溫-壓耦合作用縮短了脆-塑性轉化時間，促進淺層鹽巖蓋層封閉能力的提升。

3.5 鹽巖蓋層封閉能力演化

基于3類三軸應力-應變實驗以及溫度、壓力改變對鹽巖強度、裂縫發育、脆-塑性轉換以及蠕變損傷-恢復的影響分析，建立單一壓力因素和溫-壓耦合作用下深層鹽巖蓋層封閉能力演化模式（圖11）。在單一壓力因素作用下，鹽巖蓋層僅經歷脆性、脆-塑性和塑性演化階段（圖11）。該演化模式適用于淺層鹽巖蓋層，鹽巖在壓力的作用下，在淺層（埋深＜364 m）時已完成脆-塑性轉換。此過程中，考慮溫度影響可使得鹽巖脆-塑性轉換界限變淺，但整體對油氣封閉能力的影響較小。溫-壓耦合作用下，鹽巖蓋層存在5個演化階段，除脆性、脆-塑性和塑性演化階段外，地溫高于90 ℃后，出現蠕變損傷和損傷愈合階段（圖11），這也是深層鹽巖蓋層特有的演化階段。

圖11 埋藏過程中鹽巖埋藏演化模式Fig. 11 Evolution pattern of salt rock during burial process

1） 脆性階段：初始沉積的鹽巖，孔隙不發育，滲透率非常低（＜10×10-3μm2）［28］，在沒有構造作用下，能夠作為穩定的封閉層，但是這種淺埋的鹽巖處于低應力和低地溫的環境，呈現脆性，抗剪切能力弱，極其容易出現貫通性的剪切裂縫［29］。

2） 脆-塑性階段：隨著埋深增加，圍壓作用增強，限制了巖石中裂紋的擴展，初始微裂隙、孔洞數量減少，封閉能力增強［30］。

3） 塑性階段：埋深達到300 m 左右，溫-壓耦合作用下，鹽巖呈塑性狀態，在擠壓變形的過程中，鹽巖發生塑性變形可釋放構造應力，且仍有承載力，只要應力狀態保持在非膨脹應力域內，鹽巖就不會形成和擴展張裂縫。剪切作用下，可發生涂抹現象，具有連續涂抹的鹽巖仍可有效阻止油氣向上運移，該階段蓋層封閉能力最強［31］。

4） 蠕變損傷階段：隨著埋深增加，地層溫度升高至90 ℃左右，結合塔里木盆地巴楚地區H6 井埋藏史-熱史（圖2），鹽巖發生蠕變損傷的深度約為2 500 m，初始損傷周圍易形成局部應力集中，起始擴展裂紋多在初始損傷附近產生；裂紋容易沿著初始微裂紋的尖端延伸、擴展，并相連、匯合，形成貫通性裂縫，導致蓋層封閉能力降低。如南美東緣巴西坎波斯盆地，鹽巖的蠕變導致了塑性斷層的產生，為鹽巖區域性蓋層之下的油氣向鹽上運移調整提供了通道［32-33］。該階段為深層鹽巖演化的特有階段，在深層油氣藏的保存極為不利，因此，對于深層鹽巖蓋層封閉能力演化分析的過程中，溫度因素必不可少。

5） 損傷愈合階段：在壓力及時間效應影響下，損傷愈合，鹽巖重新具有封閉能力。

4 結論

1） 單一溫度、壓力作用下，鹽巖短期強度變差，塑性增強。溫-壓耦合作用導致鹽巖短期強度大幅減弱，塑性大幅增強，縮短了脆-塑性轉化時間，其中，由溫度引起的鹽巖短期強度降低百分比（Ti）＞35.06 %；壓力引起的鹽巖短期強度降低百分比（pi）最大只有38.25 %。對比表明埋藏過程中，鹽巖力學性質主要受控于溫度。

2） 不同溫壓條件下，鹽巖裂縫發育規律存在差異：恒溫變壓條件下，隨著圍壓增大，樣品存在“貫穿性裂縫發育—微裂縫發育—微裂縫消失”的變化過程，圍壓限制了巖石中裂紋的擴展。溫-壓耦合條件下，樣品具有“貫穿性裂縫發育—微裂縫發育—微裂縫減少-愈合—裂縫再次發育”的變化趨勢；此過程中，低溫階段（＜90 ℃），壓力對鹽巖封閉能力影響占主導地位，隨著圍壓增大，裂縫愈合，封閉能力增強；高溫階段（≥90 ℃），溫度占主導地位，鹽巖出現蠕變損傷。

3） 與常溫三軸力學實驗對比，深層鹽巖在溫-壓耦合作用下，除常規的脆-塑性演化階段外，當地溫高于90 ℃后，經歷蠕變損傷和損傷愈合兩個演化階段。深層鹽巖蓋層在“脆性—脆-塑性—塑性—蠕變損傷—損傷愈合”各演化階段的封閉能力依次為“差—較好—好—差—好”；溫-壓耦合作用下深層鹽巖蓋層仍存在泄漏風險，準確厘定鹽巖蓋層演化階段可為鹽下勘探提供參考和依據。