东营凹陷民丰洼陷北带沙四段深层超压封存箱与油气成藏

东营凹陷沙三段、沙四段普遍发育超压,在沙三上亚段底部与沙三中亚段顶部钙质泥岩与暗色泥岩过渡带、沙四下亚段顶部和底部稳定盐膏岩层的封隔作用下,形成了两个超压封存箱,即沙三段—沙四上亚段超压封存箱和沙四下亚段超压封存箱。由于每个超压封存箱内均发育优质烃源岩,因此,沙三段、沙四段又可划分为两个相互独立的含油气系统,即沙三段—沙四上亚段含油气系统和沙四下亚段含油气系统。东营凹陷民丰洼陷北带沙四段深层近岸水下扇具有“扇根封堵、扇中富集、扇缘输导”的油气成藏特征,油气来自同期发育的、与近岸水下扇侧向接触的烃源岩,主要形成“自生自储”型岩性油气藏。     

东营凹陷现今大规模超压系统整体分布特征及主控因素

东营凹陷为超压富烃凹陷, 钻井揭示该凹陷现今大规模超压系统出现在始新统沙三-四段烃源岩层系.根据大量的钻杆测试(DST)数据, 实测沙三-四段砂岩异常高压的深度范围约在2 200~4 400 m, 剩余压力约为4~40 MPa, 压力系数为1.2~1.99.根据钻井和测井以及地震速度资料解释, 超压带钻井泥浆密度明显增加, 超压泥岩层具有偏离正常趋势的异常高声波时差测井响应和异常低地震层速度响应特征.综合解释超压系统顶界面埋深在2 200~2 900 m, 对应地温在90~120 ℃; 超压顶界面深度随着烃源岩层系顶界埋深的增加而增加.超压系统范围内烃源岩层系样品镜质体反射率(R_o)分布在0.5%~1.2%, 沙三中、下亚段-沙四上亚段成熟烃源岩(R_o为0.5%~1.2%)及其生油作用控制了超压分布的主体区域, 佐证了东营凹陷现今大规模超压发育区与烃源岩生油增压有成因联系; 成熟烃源岩的累积厚度、埋深及热成熟度是超压系统整体分布特征和超压发育幅度的主控因素; 断裂系统和输导性砂体对东营凹陷沙三-四段烃源岩层系中发育的大规模超压系统的分布特征和结构变化具有重要影响.      

东营凹陷流体超压封存箱与油气运聚

东营凹陷古近系由于压实不均衡和生烃作用导致超压的广泛发育,这些发育程度不同的超压体系可以构成不同级别的超压封存箱系统,控制着油气的运移和聚集。东营凹陷超压封存箱中的地质地球化学特征显示封存箱可以划分为三部分:箱缘成岩地带(封隔层),对油气起着封闭作用;烃类的有利释放带,其中超压得到一定程度释放,烃类较大程度上排出,可以称为排烃的高峰带;烃类滞留带,该带中超压未能得到很好释放,烃类也多滞留于其中,为排烃的不利地带。幕式排放是超压封存箱排液的一种重要排液方式,存在“压力幕”和“构造幕”两类方式。“构造幕”的机制是外部构造活动的破坏,其排烃方式主要是沿着断裂面及构造裂缝运移;“压力幕”的机制是超压体系内部“剩余”能量的积累和释放,其排烃方式主要是沿着压裂形成的微裂缝排放。在发生幕式排烃作用的超压体系内,排烃效率、烃指数分别较上下层段明显增大和减小。幕式排烃具有的高能量、快运移的特征,使得其在油气勘探中具有重要的意义。东营凹陷可以划分为浅层的常压开放性流体动力学系统和中部的超压封存箱流体动力学系统两类流体动力学系统(排除深层滞留系统),分别对应常压开放性它源油气成藏动力学及超压封存箱型自源油气成藏动力学两类不同成藏机制。     

超压封存箱的压力封闭机制研究进展综述

超压封存箱的封闭机制研究是封存箱研究中的难点之一,倍受许多专家学者关注。深入研究和揭示封隔层的封存机制和异常高压的保存时间对超压成因和油气成藏条件诸多方面的研究都非常重要。已有的关于异常高压的封闭机制研究可分为静态和动态两种观点。静态观点认为:极低渗透率(渗透率10-11μm2)的致密岩层可作为封闭层阻止流体流动,如蒸发岩或经历强烈碳酸盐矿化作用的碎屑岩可形成近于非渗透性岩层从而形成有效封闭;在砂泥岩频繁互层的地层中,气-水两相界面可产生足够大的毛细管压力,而且毛细管压力具有可叠加性,进而形成有效封闭。动态观点认为:在封存箱和封闭层处于连续水相的地质环境中,剩余压力将通过低速扩散方式逐步同其环境压力达到平衡,但由于异常高压通过低渗透岩层(渗透率10-8~10-10μm2)的扩散速度极其缓慢,从而也可使封存系统长期保持超压状态。超压封闭机制的静态和动态两种观点都各自具有事实依据,但具有普遍意义的封存机制可能是气-水两相界面毛细管压力封闭和低速扩散机制。     

大牛地气田上古生界压力封存箱与储层孔隙演化

针对大牛地气田二叠系和石炭系泥岩发育高压封存箱,与之相对应层段的砂岩具异常高孔隙这一现象,通过对砂岩高孔隙段的发育现状、成岩作用特征和不同阶段压力封存箱形成与储层孔隙演化关系进行研究后认为:①砂岩高孔隙发育段主要分布在上、下石盒子组、山西组,层位性强,具可对比性,与相应层段泥岩"欠压实"密切相关;②该区压力封存箱开始发育于砂岩正常压实之前,压力封存箱的形成,极大限制了层内的流体流动,阻碍了砂岩的进一步压实和胶结作用,从而对下石盒子组砂岩原生孔隙的保护有积极作用;③箱内山西-太原组烃源岩有机质成烃的有机酸性水溶蚀对形成次生孔隙最为有利;④晚成岩作用期砂岩内部异常高孔隙压力抑制了成岩作用的发生,使孔隙空间得到了有效保护;⑤烃源岩生烃过程中产生的超高压,引起砂岩破裂形成裂缝,不但增加了储层渗透性,也成为天然气运移的主要通道和成藏动力;⑥由于压力封存箱的封闭,溶蚀的物质不能有效带出系统,溶蚀与充填的消长影响,在盒3、盒2段成藏过程中,气水重力分异,对上部盒3、盒2段成藏有利,但对下部盒1、山1、山2段次生孔隙保存不利,同时对其成藏也有消极影响。     

明格布拉克油田超压流体封存箱特征

费尔干纳盆地明格布拉克油田属于超深层油气藏,油气层普遍存在超压异常,压力系数可达2.0以上,地层发育盐岩、膏盐层,低孔隙储层中裂缝发育,油田的这些特征与流体封存箱的形成和存在有很大关系。通过研究认为,不均衡压实及构造挤压环境是新近系地层形成超压的宏观成因机制,而发育岩盐层且累积厚度达到了200 m以上是现今油田保存超压的重要条件;古近系及新近系下部地层中存在两个超压流体封存箱,上部封存箱的地层压力系数略大于下部封存箱,上、下超压封存箱内流体性质存在较大的差异,是两个相对独立的成藏系统。上部封存箱又被2个岩盐封隔层分隔为3个次一级的、呈阶梯式的超压箱。封存箱内的超压、微裂缝以及岩盐层是钻探过程中发生井涌、井漏及卡钻等钻井事故的主要原因;除已发现的下部封存箱和上Ⅲ次级封存箱油气藏外,上Ⅱ次级封存箱的底部具有一定的勘探潜力;超深层的高密度原油与超压流体封存箱的存在有关,封存箱内的超高压使油气藏储层裂缝处于开启状态,有利于形成高产油气流,但同时也易于早期见水。     

库车坳陷异常超高压保存的主要因素

超高压气藏的预测和勘探,首先需要充分认识超高压的地质条件。库车坳陷普遍存在异常高压,地层压力大、压力系数高,具有“压力封存箱”的特征。以往研究认为超高压的保持是由于存在第三系巨厚的塑性膏盐岩层。本文认为,所谓“压力封存箱”对应一个超压系统,其本质是封闭性构造,具体分析如下：     

断陷湖盆超压封存箱形成机理与油气成藏机制——以渤海湾盆地东营凹陷为例

东营凹陷的超压分布于沙河街组三段中-下亚段大套泥岩和沙四段灰色膏盐岩段中,常压—低压系统发育于上部层段,包括沙二段上亚段、东营组、馆陶组、明化镇组和更新统,形成二元结构。这些发育程度不同的超压体系可以构成不同级别的超压封存箱系统,控制着油气的运移和聚集。超压封存箱的形成是一个地球化学自组织过程,与系统内的流体对流运动及成岩作用密切相关。超压体系构成了准封闭的超压封存箱型自源油气成藏动力学系统,同时也可以通过幕式排放为浅层的新近系及古近系的沙三段上亚段至东营组常压开放性它源油气成藏动力学系统提供油源及成藏动力。超压不但是油气运聚的主要动力,而且在其产生与演化的过程中能形成微裂缝型油气运聚隐蔽输导体系,是形成岩性等隐蔽油气藏的重要条件。超压和断裂形成陆相断陷湖盆断—压双控流体流动机制。断裂是超压体系卸压的重要渠道,也是幕式排放的主要途径;与断裂沟通的砂岩体及构造背斜等是有利的勘探目标,超压泥岩体周围的透镜状砂体是隐蔽油气藏的潜在目标。     

东营凹陷牛庄洼陷地层压力演化及其成藏意义

东营凹陷牛庄洼陷现今的地层压力垂向分带、平面分区, 地层超压与Es₄上和Es₃下亚段成熟烃源岩分布密切相关, 并以洼陷周围的大型控洼断层为界, 洼陷内超压强烈, 洼陷外超压程度明显减弱.正演模拟表明, 洼陷内超压演化总体上经历了早期形成-下降调整-晚期再次增大3个阶段, 超压成因机制上从以欠压实为主发展到现今欠压实和生烃作用双重控制, 而控洼断层和Es3中亚段下部富泥型地层形成的侧向和垂向封闭, 控制了超压的空间分布状态.超压为Ed末期及Ng末-Nm二次重要成藏期的油气运移提供了重要的源动力; 超压演化与构造活动演化的相互耦合控制了牛庄洼陷附近断阶带上的油气成藏.      

东营凹陷烃源岩排烃的地质地球化学特征

利用地质地球化学信息研究烃源岩的排烃行为是一种重要而有效的手段,东营凹陷较为丰富的地质地球化学信息对研究烃源岩的排烃行为具有重要的意义.东营凹陷烃源岩排烃的地质地球化学特征显示其排烃行为存在较强的非均质性:单层泥岩边缘地区排烃效率高,内部排烃效率相对较低,这种现象在厚层泥岩中(大于 30 m)表现更为明显,其中通常存在一定的相对"滞排区";不同的压实阶段,排烃效率也不相同,快速压实带较缓慢压实带及稳定压实带排烃效率稍高.东营凹陷存在两类超压体系:一类是相对开放性质的,幕式排烃是其重要的排烃方式之一,其排烃效率较常压系统高,排烃效率平均在 50%左右(常压体系排烃效率一般在 40%左右);另一类是相对封闭性的,为良好的超压"封存箱",其排烃效率较常压系统低,排烃效率平均在 20%左右,其地质地球化学行为显示一定的滞排特征,排烃行为不明显.研究结果认为压实不均衡是东营凹陷形成沙三中异常高压的主要原因,生烃作用是其形成沙四上超压的主要机制,而沙三下同时具备压实不均衡及生烃作用的双向增压效应.     

Characteristics and Genetic Mechanisms of Overpressure in the Depressions of Bohai Bay Basin, China

The distribution and genetic mechanisms of abnormal pressures in the Bohai Bay Basin were systematically analyzed. Abnormal pressures are widely developed in the Bohai Bay Basin, primarily in the Paleogene E2s4, E2s3, Es1, and Ed formations. From the onshore area of the Bohai Bay Basin to the center of the Bozhong area, the top depth of the overpressured zone in each depression increases gradually, the overpressured strata in each depression gradually move to younger formations, and the pressure structure successively alters from single-bottom- overpressure to double-bottom-overpressure and finally to double-top-overpressure. The distribution of overpressured area is consistent with the sedimentary migration controlled by the tectonic evolution of the Bohai Bay Basin, which is closely related to the hydrocarbon-generation capability of active source rocks. The overpressured strata are consistent with the source-rock intervals in each depression; the top of the overpressured zone is synchronous with the hydrocarbon generation threshold in each depression; the hydrocarbon generation capability is positively correlated with the overpressure magnitude in each formation. Undercompaction was the main mechanism of overpressure for depressions with fluid pressure coefficients less than 1.2, whereas hydrocarbon generation was the main mechanism for depressions with fluid pressure coefficients greater than 1.5.     

评述异常压力研究中的石油地质学新思想

在对异常压力的认识不断深化的过程中,凝结出许多新的概念和思想,为现代石油地质学理论注入了新的内容。关于超压生成与有机质成熟-生烃的关系虽有争议,但大多数主张超压对有机质成熟和生烃起抑制作用;在超压的背景下,生烃、排烃以及烃类的运移和聚集常呈现出幕式的特征;压力驱动是流体活动和油气运移的重要动力;动态运移通道是油气运移的新型通道;通常压力过渡带是油气聚集的有利场所;在超压的含油气盆地中,可能发现的非传统油气聚集有异常压力的气饱和封存箱、水力破裂-泥岩裂缝油气藏、烃水倒置的油气藏等。异常压力的储层具有相对独立性。     

沉积盆地超压系统演化、流体流动与成藏机理

压实不均衡和生烃 ,特别是生气作用是可独立产生大规模超压的主要机制。根据超压顶面的几何形态、超压的发育机制、超压系统的内部结构和演化 ,可将超压系统分为封隔型超压系统和动态超压系统 2类。超压流体的排放包含 2个层次 :从超压泥岩向邻近输导层的初次排放和从超压系统向上覆常压系统或相对低超压系统的二次排放。封隔型超压系统的流体排放主要通过周期性顶部封闭层破裂进行 ,动态超压系统的流体排放可能主要通过断裂或其它构造薄弱带、超压顶面隆起点和超压系统内构造高点处的水力破裂集中进行。超压盆地油气倾向于在静水压力系统富集 ,并具有幕式充注特征 ,但超压系统既可发育商业型油藏 ,也可形成大型气藏。     

歧深地区双超压系统发育特征及油气成藏效应

在钻井实测储层压力(DST)、计算泥岩压力及地震资料解释的基础上,对歧深地区超压体系发育特征、分布规律和成藏效应进行了深入分析,认为歧深地区具有"三层压力结构,两个超压系统"特征。压力结构在纵向上可以划分为常压系统、上部弱超压系统和下部超压系统。超压从东营组开始出现,歧口凹陷中心超压最强,北大港东翼、歧口凹陷及板桥凹陷超压次之。双超压结构对歧深地区油气聚集有明显的控制作用,从而形成了"上油下气"分布格局,由此建立了"双压控藏"模式。     

Development of Overpressure in the Tertiary Damintun Depression, Liaohe Basin, Northern China

The Damintun depression is one of the four depressions in the Liaohe basin in northern China, and is a rift basin developed in the Paleogene. This paper discusses in detail the characteristics of pressure and fluid potential of the Damintun depression based on a synthesis of the data from boreholes, well tests and seismic surveys. Data from sonic logs, well tests and seismic velocity measurements are used to study the pressure characteristics of the areas. From the sonic log data, shales can be characterized as normally pressured, slightly overpressured or highly overpressured; from the well test data, the pressure-depth gradient in oil-producing intervals implies hydrostatic pressure in general. Most seismic profiles in the Damintun depression are of sufficiently high quality for seismic velocities to be measured. The fluid pressures, excess pressures and pressure coefficients in 47 representative seismic profiles are predicted using formula calculation methods, and further transformed to fluid potenti     

超压盆地流体动力系统与油气运聚关系

流体动力系统是盆地流体分析中的核心问题。本文以莺歌海盆地和东营凹陷为例,分别探讨了泥-流体底辟型和盐底辟型盆地流体动力系统特征。研究表明,超压盆地内流体动力系统决定了不同成因流体流动的驱动机制和方询及流体域分布,进而控制油气运聚的全过程。     

渤南洼陷超压系统划分及结构特征

沾化凹陷的渤南洼陷为富油洼陷, 实测超压出现在沙三、四段, 埋深为2 300~4 200 m。综合大量的地压测试、测井和地质资料, 研究了现今超压分布和超压的测井及地震响应, 对单井、剖面超压发育特征和影响超压结构的地质要素进行了深入分析。超压带内泥岩声波时差偏离正常趋势线, 而泥岩密度没有明显偏低的响应。研究表明:渤南洼陷存在3个超压系统, 上超压系统为浅层沙一段发育的弱超压, 沙三段中下部的强超压构成中超压系统的主体, 下超压系统位于沙四段中;砂质质量分数大于20%的沙二段为常压。超压源层、低渗封隔层和断裂构造带3类地质要素控制着超压幅度和超压结构。泥质源岩产生的多相流体是形成超压系统的物质基础;沙一段压实泥岩、沙三中亚段的互层致密砂岩和泥岩、沙四上亚段的膏盐层作为压力系统封隔层, 对超压系统的形成和分布起到控制作用;断裂具有泄压和封堵双重性, 对地层压力和油气层横向分布具有重要影响。利用地震层速度计算得到了渤南洼陷现今大规模超压系统分布特征的整体认识。