石柱地区建深1井志留系超压顶封层的封闭机制

石柱复向斜地区建深1井志留系地层钻遇超压, 压力系数为1.75~2.00, 且全层段含气.地层中超压形成和保存与盖层封闭的有效性密切相关.在对超压层段泥岩压实特征以及埋藏史、热史、生烃史研究的基础上分析欠压实、生烃、构造挤压及其他增压机制在志留系超压形成所起的作用, 其中早三叠世至侏罗纪末期干酪根和液态烃裂解生气作用引起的流体体积膨胀是本区超压形成的主控因素, 生气作用终止后无重要的增压事件发生.早白垩世以来的构造抬升作用导致大量溶解态天然气从地层水中出溶, 并聚集于孔喉半径较大的粉砂岩层中.志留系顶部超压顶封层中泥岩和粉砂岩频繁出现互层, 因而形成多个含气粉砂岩薄层.垂向上各个气水界面的毛细管作用力具有可叠加性, 增强了顶封层对超压的封闭能力, 使本区志留系地层中的超压保存至今.      

石柱地区建深1井志留系超压顶封层的封闭机制

石柱复向斜地区建深1井志留系地层钻遇超压,压力系数为1.75~2.00,且全层段含气.地层中超压形成和保存与盖层封闭的有效性密切相关.在对超压层段泥岩压实特征以及埋藏史、热史、生烃史研究的基础上分析欠压实、生烃、构造挤压及其他增压机制在志留系超压形成所起的作用,其中早三叠世至侏罗纪末期干酪根和液态烃裂解生气作用引起的流体体积膨胀是本区超压形成的主控因素,生气作用终止后无重要的增压事件发生.早白垩世以来的构造抬升作用导致大量溶解态天然气从地层水中出溶,并聚集于孔喉半径较大的粉砂岩层中.志留系顶部超压顶封层中泥岩和粉砂岩频繁出现互层,因而形成多个含气粉砂岩薄层.垂向上各个气水界面的毛细管作用力具有可叠加性,增强了顶封层对超压的封闭能力,使本区志留系地层中的超压保存至今.     

泥质岩盖层各种封闭能力的影响因素

在分析泥质岩盖层各种封闭机理的基础上,对各种封闭能力的影响因素进行了分析,认为压实成岩程度越高,厚度越大,次生黄铁矿,方解石、蒙脱石和伊利石含量越高,泥质岩的毛细管封闭能力越强。成岩程度低时,粉砂含量越高,泥质岩盖层的毛细管封闭能力越弱;成岩程度高时,粉砂含量越高,泥质岩盖层的毛细管封闭能力越强;欠压实程度越高,厚度越大,泥质岩盖层的封闭能力越强。含腐殖型干酪根的泥质岩盖层烃浓度封闭能力强于含腐泥     

准噶尔盆地腹部侏罗系地层超压成因机制——以东道海子北凹陷为例

准噶尔盆地腹部地区侏罗系地层超压普遍发育,超压层段与声波时差、电阻率两者之间具有较好的响应关系,尤以电阻率响应最为显著,超压层段声波时差表现为异常高值,电阻率为异常低值的特征。利用准噶尔盆地腹部地区大量测井、测试及相关地质资料综合论述超压成因,指出泥岩和砂岩中发育的超压并非由压实不均衡、构造挤压等作用导致,而主要由生烃作用造成的。研究表明有以下几方面主要证据：1）超压泥岩密度不具有异常低值特征;2）超压段泥岩密度与岩石颗粒垂直有效应力之间不存在线性关系;3）超压砂岩不存在异常高地温梯度现象;4）超压顶界面深度范围为3 800～4 300 m,侏罗系烃源岩现今成熟度（Ro%）范围为0.6%～0.9%,温度范围分布在90 ℃～125 ℃;5）超压层段的侏罗系烃源岩现今生烃转化率最高可达70%,现今平均生油率可达90 mg/g·TOC,仍具有较强的生烃能力;6）泥质烃源岩本身对超压具有很好的封闭作用;7）侏罗系烃源岩内发育大量低角度或高角度微裂缝;8）超压储层主要以油层为主,无水层,准噶尔盆地东道海子北凹陷砂岩中超压主要是通过烃源岩中排出的高压流体运移至储层发生超压传递的结果。     

泥质岩盖层的研究

前人对泥质岩进行了大量的研究,主要集中在泥质岩的岩石成分、成岩作用、孔隙结构、封闭机理及盖层的类型及分布等几个方面。泥质岩所含矿物主要是粘土矿物,陆源碎屑矿物。泥质岩中的成岩作用主要是压实作用、粘土矿物转化作用等。泥质岩孔隙结构主要包括孔隙大小、孔隙类型、连通性等方面。封闭机理主要分为物性封闭机理、超压封闭机理和烃浓度封闭机理三种。盖层分为区域盖层、局部盖层和隔层。对前人研究成果进行了综合分析,并指出存在的问题:对被裂缝、断层改造的泥质岩盖层研究比较薄弱。     

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。     

莺歌海盆地LD区块地层超压对储层成岩作用的影响及其地质意义

莺歌海盆地异常地层压力的分布状况、异常地层压力条件下的流-岩相互作用以及其对储层成岩演化影响方面的研究尚未展开, 综合应用岩石薄片鉴定、扫描电镜分析、稳定同位素分析、流体包裹体均一温度测试等技术, 系统分析了莺歌海盆地LD区现今压力分布特征、超压环境下储层成岩作用特征及超压流体活动对储层成岩演化的影响.结果表明: (1)地层超压驱动深层热流体向上释放, 富含碳酸盐类离子成分的热流体运移到超压顶界面附近时由于温压条件变化而重新沉淀, 形成高含量的碳酸盐胶结物致密层; (2)地层超压通过抑制粘土矿物的转化来减少碳酸盐胶结物的生成和石英次生加大, 使原生孔隙得以有效保存; (3)LD区块储层普遍富含CO₂, 在超压环境下CO₂在流体中溶解度增大, 会大量生成H+; 另外一方面, 超压增加了LD区块有机酸的释放空间和时间, 促进溶蚀作用的产生.由此可知, 造成研究区中深部超压储层具有较高的孔隙度的主要因素为超压抑制了胶结物的生成, 其次为超压降低了机械压实作用及促进了次生孔隙的发育.      

准噶尔盆地腹部超压顶面附近深层砂岩碳酸盐胶结作用和次生溶蚀孔隙形成机理

准噶尔盆地腹部深层超压顶面附近(现今埋深4400~6200m, 温度105~145℃) 砂岩中广泛出现的碳酸盐胶结作用和次生溶蚀孔隙与超压流体活动关系密切.由于超压封闭和释放引起其顶面附近砂岩中的孔隙压力和水化学环境的周期性变化可导致碳酸盐沉淀和易溶矿物溶解过程交替出现.根据腹部地区超压顶面附近深埋砂岩成岩作用、碳酸盐胶结物含量、储集物性、碳酸盐胶结物碳、氧同位素和烃源岩热演化模拟等资料的综合研究表明: 含铁碳酸盐胶结物是主要的胶结成分, 长石类成分的次生溶蚀孔隙是主要的储集空间类型, 纵向上深层砂岩碳酸盐胶结物出现15%~30%含量的地层厚度范围约在邻近超压顶面之下100m至之上大于450m, 碳酸盐胶结物出现大于25%含量高值带分布在靠近超压顶面向上的250~300m的地层厚度范围, 超压顶面附近砂岩中碳酸盐胶结物含量高值的深度范围也是次生溶蚀孔隙(孔隙度10%~20%) 发育带的范围; 因晚白垩世以来深部侏罗纪煤系有机质生烃增压作用, 导致在超压顶面附近砂岩晚成岩作用阶段深部富含碳酸盐的超压流体频繁活动, 所形成的碳酸盐胶结物受到了明显的与深部生烃增压有关的超压热流体和有机脱羧作用的影响; 超压流体多次通过超压顶面排放, 使得超压顶面附近砂岩遭受了多期酸性流体溶蚀作用过程, 形成了次生溶蚀孔隙发育带.      

莺歌海盆地LD区块地层超压对泥岩成岩作用的影响及其地质意义

在综合前人研究基础上,应用X衍射、薄片鉴定、热解分析、生物标志化合物研究等技术,并与邻区的常压环境下的相关特征进行了对比,深入分析了莺歌海盆地LD区块地层超压的分布状况及其对黏土矿物转化和有机质热演化的影响。结果表明,1研究区内,超压顶界面深度从盆地中心向边缘逐渐变深;2研究区内,超压顶界面之上,随埋深和地温的增大,蒙脱石、伊蒙混层中蒙脱石和高岭石的含量逐渐降低,而伊利石和绿泥石含量逐渐增加,但超压顶界面附近及往下时,黏土矿物各组分的含量几乎不再减少,受到了地层超压作用的抑制;3Pr/nC17和Ph/nC18随深度增大而降低,但在强超压顶界面以下,变化趋势发生逆转,出现微弱增大的趋势,超压顶界面以下的实测Ro值即有机质的成熟度也出现了明显的低异常。地层超压通过抑制黏土矿物转化,间接减弱了储层的胶结作用,有利于深层优质储层的形成。研究区地层超压抑制了有机质的热演化,地层超压对生烃的抑制作用扩大了研究区有效源岩的层位和体积,并使主力源岩的生、排烃期后移,从而有利于油气的晚期快速聚集成藏。     

超压背景下中深层砂岩储集层沉积—成岩演化差异性分析: 以南海莺歌海盆地中新统黄流组为例*

南海莺歌海盆地内地层普遍发育超压,东方区和乐东区是莺歌海盆地天然气成藏有利区的核心地带。其中,东方区位于底辟带中心,超压形成时间较早(9—5 Ma),主要物源来自西部昆嵩隆起区;乐东区位于莺东斜坡带,超压形成时间较晚(5—2 Ma),主要物源区为东部海南隆起区。本研究通过铸体薄片、荧光薄片、扫描电镜、电子探针、含烃包裹体微束荧光分析、流体包裹体激光拉曼成分与均一温度、X射线衍射黏土矿物等分析测试研究方法,对东方区和乐东区超压背景下黄流组砂岩储集层的岩石学与物性特征、烃类充注与成岩作用特征进行对比分析。结果显示: (1)东方区黄流组砂岩的压实作用、胶结作用较弱,物性较好(平均孔隙度17.68%,平均渗透率11.11×10^-3 μm²),处于中成岩A期晚期;乐东区黄流组砂岩整体压实作用、胶结作用较强,物性较差(平均孔隙度8.94%,平均渗透率1.52×10^-3 μm²),处于中成岩B期。(2)研究区储集层物性主要受沉积作用、超压背景和成岩作用的控制。物源、沉积中心与沉降中心、沉积相类型,超压形成时间和烃类充注规模共同影响了储集层的成岩作用特征及成岩—孔隙演化过程。(3)超压在一定程度上抵抗了压实作用强度,抑制了胶结作用,促进了溶蚀作用。     

致密砂岩的形成机制及其地质意义——以塔里木盆地英南2井为例

砂质岩的孔隙和喉道被网格状粘土矿物和次生加大矿物充填成微细孔喉状结构时,形成具有较高毛细管压力的致密砂岩。它与地层水发生水锁效应,可大大降低渗透率,成为致密砂岩盖层。当含水饱和度在50%以下时,束缚水饱和度比较低,致密砂岩储层可以产气;当含水饱和度在50%～90%区间时,具有较高的束缚水饱和度,相对渗透率非常低,它既不能产气也不能产水,反映为渗透率瓶颈区(具有盖层性质);当含水饱和度大于90%以上时,致密砂岩储层仅微量产水。塔里木盆地英南2井侏罗系气藏盖层由致密砂岩构成,不含水时的气体渗透率在(0.027～0.081)×10-3μm2,不能构成封堵;当含水饱和度达到60%以上时,相对渗透率几乎为零,构成有效盖层。     

济阳坳陷阳信-花沟-平南地区CO2气藏的储层和盖层

济阳坳陷是渤海湾盆地的一个次级构造单元,其中部阳信-花沟-平南地区是主要的二氧化碳 (CO₂ )气藏产出区。该地区CO₂ 气藏的储层主要有下古生界海相碳酸盐岩、下第三系湖相碳酸盐岩和三角洲相砂岩、以及上第三系河流相砂岩。下古生界碳酸盐岩储层分布于其北部潜山带,储集空间以构造裂缝和溶蚀孔隙为主。下第三系湖相碳酸盐岩储层分布于平方王地区的沙四和沙一段。下第三系三角洲相砂岩储层主要发育于高青-平南、林樊家和阳信等地的沙河街组。上第三系河流相砂岩储层分布十分广泛,但总体来讲,其北部地层砂泥比 (5 0 %～ 70 % )较高,砂岩单层厚度 (2 0～ 40m)大,孔隙度大,渗透率高;而南部地层砂泥比小,砂岩单层厚度薄,孔隙度小,渗透率低。研究区CO₂ 气藏的盖层以泥质岩类为主,致密砾岩次之。它们均为有效盖层。沙三段、沙一段、馆陶组上部至明化镇组下部泥质岩集中段是CO₂ 气藏最重要的三大区域盖层。沙四段致密砂砾岩盖层主要分布于八里泊残丘潜山的顶部,构成潜山圈团的盖层,其渗透性很低。与烃类甲烷气藏相比,两者的储层类型基本相同,但对于盖层而言,由于CO₂气分子半径较烃类甲烷气分子半径大,因而CO₂ 气藏对盖层的要求比烃类甲烷气藏低。     

准噶尔盆地深层相对优质储层发育机理——淋滤与溶蚀作用

准噶尔盆地腹部侏罗系砂岩埋藏深(>5800m),深部是否发育相对优质储层是制约深层勘探的科学问题.采用镜下观察、测井、试验测试等手段研究了准噶尔盆地深层砂岩的成岩机制和优质储层的发育机理.研究结果表明:(1)准噶尔盆地深层侏罗系砂岩为晚期超压,砂岩粒度细,以粉砂岩和细砂岩为主,岩屑含量高达69%,成分成熟度低,颗粒包壳对砂岩的孔隙度保存有利,但会堵塞喉道,降低渗透率,而且早期充注的油气中的有机酸会溶蚀砂岩地层中的长石和岩屑等矿物,造成高岭石和石英沉淀,对储层的发育与保存不大有利;(2)盆地腹部深层侏罗系西山窑组顶部砂岩中存在一个次生孔隙发育带,孔隙度和渗透率增大,孔隙度从7%增大至11%,渗透率从0.5md增加至2.5md.这个次生孔隙发育带位于侏罗系与白垩系之间的不整合面(埋深5 850m)之下的半风化砂岩中,主要是表生期大气淡水的淋滤作用和深埋后溶蚀作用形成.      

库车坳陷下第三系盖层封闭特征及其对油气成藏的控制作用

库车坳陷下第三系泥岩盖层不仅厚度大，而且分布广泛，具有较强的毛细管，超压封闭能力和较弱的抑制烃浓度封闭能力，综合评价认为，克拉苏，东秋立塔克和依南构造为好封盖能力区，由此向南封盖能力依次变差。下第三系泥岩盖层的分布控制着白垩系油气的分布，天然气藏分布于好封盖区内，油气藏则分布于中等封盖区内。下第三系泥岩盖层封闭能力形成时期晚于三叠纪和侏罗纪烃源源的大量排油期，不利于封闭油进行大规模运聚成藏，但早于三叠纪和侏罗纪烃源岩的大量排气期，有利于封闭天然气进行大规模运聚成藏。     

Characteristics of overpressure distribution and its implication for hydrocarbon exploration in the Qiongdongnan Basin

The Qiongdongnan Basin is a strongly overpressured basin with the maximum pressure coefficient over 2.2. Two types of vertical overpressure configuration can be identified by electronic logs and mud pressure, based on the calibration with the test pressure. The first is a double overpressure configuration, in which the middle low overpressure zone divides the entire overpressure zone into two zones. The double overpressure configuration lies primarily in the western part of the basin. The second is a single overpressure configuration, in which overpressure increases with depth. The single overpressure configuration lies primarily in the eastern part of the basin. Distribution maps of the overpressure top and overpressure horizons show three important characteristics: (1) The distribution of the pressure coefficient is not uniform. There are many low overpressure zones against a background of high overpressure. (2) The pressure coefficient in the western area is greater than in the eastern area. The maximum pressure coefficient in the western area is greater than 2.2. (3) There is a low overpressure interval between the high overpressure zones in the western area. Based on the overpressure distribution, some important implications for hydrocarbon exploration can be drawn. In the Qiongdongnan Basin, it has been shown that normal pressure zones are favorable for hydrocarbon accumulation, and strongly overpressured zones (pressure coefficient greater than 1.8) are unfavorable for hydrocarbon accumulation. Accordingly, the NW low overpressure belt around wells R, Q and S should be beneficial for hydrocarbon accumulations, and should be considered as the next exploration play in the Qiongdongnan Basin. Theoretical hydrofracture calculation and interpretation of the sand injectites indicate the presence of widespread hydrofractures in the basin. Comparison between the sealing capacities of the double overpressure and single overpressure configurations shows that the former is superior for hydrocarbon accumulation and preservation. Because of the strong sealing capacity provided by the displacement pressure and pore pressure difference between the seal rock and reservoir in the double overpressure configuration zone, hydrocarbons barely penetrate the seal rock in the middle low overpressure zone. Therefore, the exploration interval should be within and below the middle low overpressure zone in the western basin.     

准噶尔盆地腹部盆1井西凹陷超压研究

准噶尔盆地腹部盆1井西凹陷存在明显的深部超压系统(4400m以下)。通过对超压段地质、钻井、地球物理特征的研究发现,超压段多为砂、泥岩互层,泥岩段大多几米到十几米厚,孔隙度在8%以下,已经过充分的压实,进入超压段,泥浆密度大幅增加,远大于1.2g/cm~3,砂岩、泥岩段同时具有高声波时差和低电阻率特征,井旁地震速度具有异常低值特征,超压顶面形态不规则,穿层分布,并且宏观上往往在一定的深度范围内。经过分析,欠压实以及煤层不是超压带低速的原因,烃类生成尤其是天然气生成对现今超压贡献最大。     

超压泥岩盖层封闭性演化规律及其研究意义

为了研究超压泥岩盖层封闭性演化规律,在超压形成与演化分析的基础上,通过超压演化规律的定量研究,对超压泥岩盖层封闭性演化规律进行了定量研究,结果表明超压泥岩盖层封闭性演化是按阶段进行的,每一次超压释放表明上一次封闭性演化阶段的结束,下一次封闭性演化阶段的开始,每一次演化过程中封闭性逐渐增强,在超压释放期封闭性降至最低点。研究超压泥岩盖层封闭性演化规律不仅可以准确评价目前封闭能力和预测封闭能力演化,而且还可以研究封闭油气的有效性。实例应用结果表明,古龙凹陷嫩一、二段超压泥岩盖层目前已刚刚结束第3阶段演化,开始第4阶段演化,具6.0 MPa的超压。随着演化进行,超压值将继续增大,封闭性继续增强。嫩一、二段超压盖层封闭性演化史与青山口组源岩生烃史匹配关系较好,可封闭住青山口组源岩生成的大量油气,有利于青山口组源岩生成的油气在萨、葡、高油层中聚集和保存。     

准噶尔盆地阜康凹陷侏罗系超压成因、垂向传导及油气成藏

沉积盆地中超压广受关注,但对超压传导规律认识的不足制约了高压领域的油气勘探.以准噶尔盆地阜康凹陷侏罗系为例,通过超压类型地质综合判识、关键超压表征参数的理论计算及流体包裹体压力恢复,首次认识到了垂向传导对于储集层超压的重要贡献,结合压力垂向传导机制及过程,探讨了油气藏的运聚及泄露意义.研究结果表明,侏罗系超压由4类超压环境中7种致压因素引起,经历2期大规模压力跨层垂向传导,储集层段发育以垂向传导为主因的复合超压,形成3类不同动力特征的油气藏.压力垂向传导是储集层超压的主要成因机制,断-盖的力学性质、差应力及流体压力等3类因素控制压力垂向传导,传导背景下,形成3类与传导作用有关的油气藏:受断层垂向传导控制的超压油藏、受连通砂体侧向传导控制的超压油藏以及超压界面上的常压油藏,上述3类油气藏的运聚及泄露特征差异较大.      

深水稀井区天然气藏储盖组合定量预测方法研究:以琼东南盆地陵水凹陷为例

南海北部油气勘探表明天然气是本地区主要的资源类型。与石油相比,天然气藏的形成对盖层要求更为严格,因此开展天然气藏储盖组合研究对油气勘探具有重要意义。通过统计和调研的方法,将砂岩储层孔隙度12%定义为琼东南盆地天然气有效储层评价的下限参数,将泥岩排替压力1 MPa定义为天然气有效泥岩盖层评价的下限参数。利用测井资料开展了单井天然气藏储盖组合窗口定量预测,得出陵水凹陷W22-1井发育单个天然气藏储盖组合窗口。在此基础上,针对稀井或无井区,提出了基于地震反演速度剖面的天然气藏储盖组合定量预测方法,以琼东南盆地陵水凹陷主洼过井测线为例,开展了天然气藏储盖组合窗口地震预测,确定出该凹陷主洼发育单个天然气藏储盖组合窗口,大体上包括陵水组-莺歌海组上部多套地层,拓宽了陵水凹陷天然气勘探层系。这种方法对其它深水区和低勘探新区均有借鉴意义。