莺琼盆地是我国南海重要的新生代含油气盆地,历经多年勘探,已发现DF-A、DFB、YC-B等多个大型油气田和含油气构造。地层测试及压力预测结果表明,莺琼盆地2800-3000 m以下普遍发育超压,地层压力系数最高可达2.3。随着浅层常压层系天然气勘探开发程度的逐渐提高,中深层高温高压层系成为天然气勘探的主要目标,盖层究竟能否有效的封闭油气成为研究的重点问题。本文以莺歌海盆地中央坳陷底辟带和琼东南盆地乐东-陵水凹陷为例,分析了不同成藏体系内盖层发育特征及封盖模式,基于盖层岩石力学三轴压缩实验,应用Mohr-Coulomb准则、Byerlee摩擦定律和Goetze准则法和峰值后能量守恒原理,定量表征不同成藏体系内盖层的脆韧性阶段,以此为基础分析不同成藏体系内盖层完整性破坏因素,并对不同破坏因素进行定量评价,取得的主要认识如下:莺琼盆地自上而下共发育三套成藏体系,包括六套盖层:乐东组、莺歌海组一段、莺歌海组二段-黄流组一段、梅山组二段、三亚组一段和陵水组二段盖层。其中,莺歌海组一段和莺歌海组二段-黄流组一段盖层是盆地范围内分布最广泛,沉积最稳定的区域性盖层,其他四套盖层均为局部盖层。通过对典型气藏的精细解剖,将三套成藏体系盖层分为四种封盖模式,超浅层常温常压成藏体系为断层-直接盖层封盖模式;浅层底辟成藏体系为底辟-直接盖层封盖模式;中深层高温高压成藏体系进一步分为区域性盖层封盖模式和断层-局部盖层封盖模式。莺琼盆地各套盖层均以泥质岩为主,盖层封闭机理为毛细管封闭,分析结果表明,莺琼盆地盖层自身的微观封闭能力普遍较好,盖层的完整性是否被破坏成为天然气成藏的关键。盖层随埋深的变化表现为不同的脆韧性特征,在不同脆韧性阶段盖层的破裂机理和破裂特征不同,盖层完整性被破坏的条件也不同。盖层脆韧性转换条件评价结果表明,黄流组一段泥岩脆性向脆-韧性转换临界条件为32 MPa,深度约为1390 m,脆-韧性向韧性转换临界条件为123 MPa,深度约为5347 m;三亚组一段泥岩脆性向脆-韧性转换临界条件为78 MPa,深度约为3390 m,脆-韧性向韧性转换临界条件为219 MPa,深度约为9522 m。因此,超浅层和浅层成藏体系中发育的盖层处于脆性阶段,盖层完整性的破坏条件为脆性断裂、亚地震断裂和构造裂缝;而在中深层成藏体系中,盖层处于脆-韧性阶段,盖层完整性受控于涂抹型断裂和水力破裂。在明确不同成藏体系内盖层完整性主控因素的基础上,应用不同的评价方法分别对断裂、亚地震断裂、构造裂缝和水力破裂对盖层完整性的破坏进行定量评价。在超浅层和浅层成藏体系中,亚地震断裂和构造裂缝能够破坏盖层而导致其发生渗漏的根本在于连通性,包括亚地震断裂与砂体的连通以及构造裂缝自身的连通。评价结果表明,当泥岩层厚度超过10 m,亚地震断裂无法与砂体形成连通,但是裂缝仍可以形成连通使盖层完整性被破坏,而当泥岩层厚度超过60 m后,无论是亚地震断裂或是构造裂缝都不会破坏盖层的完整性。断裂在不同脆韧性盖层内变形机制不同,其定量评价方法不同。在超浅层和浅层成藏体系通过统计断接厚度得到盖层发生渗漏的临界区间为86-131 m,断接厚度小于该临界区间的盖层完整性被破坏;中深层成藏体系发育脆-韧性盖层,需应用泥岩涂抹系数定量表征断层的连续性,盖层保持完整性的临界SSF值为1.74-2.56。莺琼盆地中深层成藏体系内斜坡区、底辟构造翼部等位置发育了大量的岩性气藏,盖层完整性受构造活动形成的断裂、亚地震断裂和构造裂缝的影响较小,超压引起的水力破裂是油气发生渗漏的主要原因。利用单井漏失试验、测井资料,结合岩石力学参数,计算盖层水力破裂压力系数,对研究区内各套盖层现今水力破裂及历史时期水力破裂的风险性进行定量评价,基于评价结果,建立了四种水力破裂演化模式:(1)未渗漏型:(2)先渗漏后封闭型;(3)先封闭后渗漏型;(4)渗漏型。基于以上对盖层完整性定量评价,结合流体包裹体分析、颗粒定量荧光技术等实验手段,恢复油气充注过程,最终确定盖层完整性对天然气成藏过程和油气纵向分布规律的控制作用。