储层超压流体系统的成因机制述评

储层超压流体系统的基本要素包括压力封闭层、超压流体、岩石骨架和输导通道；由于储层超压系统所处环境的差异，其超压强度可以大于、等于和小于环境的超压强度；超压传递、不均衡压实、裂解气的生成和浮力作用是储层超压形成的重要机制；大多数储层超压是油气聚集的结果；超压释放是超压流体系统内部油气成藏的必要条件，研究储层超压流体系统将更直接地揭示超压盆地中油气运移和聚集的过程。     

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     

辽东湾地区辽中北洼超压的发育演化 及油气幕式成藏

基于地层测试数据,利用声波时差的等效深度法以及数值模拟方法对辽中北洼地区超压的分布和演化进行了研究。结果表明本区超压普遍发育,储层超压主要发育于古近系及潜山,最大压力系数193;东二下亚段及以下地层泥岩段中普遍发育欠压实,计算压力系数可达到19以上。不均衡压实和生烃作用是泥岩层超压发育的主要成因,它源传导型是储层超压发育的主要机制。沙河街组沉积以来,烃源岩中超压开始发育并逐渐增加,东营组沉积末期达到高峰,随后开始泄放降低,明下段沉积期开始,超压再次积累增大直至现今。JZ20 2凝析气田的储层流体包裹体及温压方面的证据、油气成熟度和烃源岩生烃史方面的证据以及原油物性方面的证据表明其油气成藏为晚期幕式快速充注成藏。同时研究区断裂发育少,活动性弱,油气沿断层垂向运移受限,充注期主力烃源岩发育强超压,产生水力破裂微裂缝成为油气幕式排放的通道,同时为油气长距离的侧向运移提供了充足的动力,属于超压主导型油气晚期幕式快速成藏。     

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。     

黄河口凹陷古近系超压发育特征及其成藏意义

沉积盆地超压普遍发育,形成机制多样,其演化过程对油气运聚成藏具有重要的影响作用。综合试油、测井资料并结合有效应力特征,分析了黄河口凹陷超压的成因机制,表明东营组超压形成受欠压实和生烃作用的共同影响,沙河街组超压成因以生烃作用为主。压力史演化数值模拟证实,构造活动控制的断层开启和砂岩夹层共同作用造成的超压释放是部分区域实测地层压力接近于常压的原因。超压发育与演化特征控制了黄河口凹陷现今不同类型油藏的垂向分布：在现今超压比较发育、未受断裂活动影响且压力释放作用不明显的区域,以寻找古近系原生油气藏为主;而在断裂沟通古近系与新近系的区域则有利于新近系次生油气藏的形成与勘探。     

渤海湾盆地渤中坳陷储层超压特征与成因机制

对储层超压的分析, 有助于理解渤中坳陷油气晚期快速成藏机理.利用RFT实测储层压力资料分析了渤中坳陷储层超压的特征和成因.渤中坳陷存在3套储层超压系统: 浅层明化镇组-馆陶组储层超压系统、中层东营组-沙河街组-孔店组储层超压系统、基底(中生界及以下地层) 储层超压系统.渤中坳陷的储层超压可能主要是由3种机制综合引起的, 即不均衡压实作用、超压传递作用和裂解气的生成作用.少量保存的传递超压是深部超压流体注入的“化石”, 它是超压背景下油气快速充注成藏的结果.      

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.     

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。     

Characteristics of Overpressure Systems and Their Significance in Hydrocarbon Accumulation in the Yinggehai and Qiongdongnan Basins, China

Overpressure systems are widely developed in the central depression and paleo-uplift in the Yinggehai and Qiongdongnan basins. They can be divided into three types according to the origin of abnormally high formation pressure in the reservoirs, i.e. the autochthonous, vertically-transmitted and laterally-transmitted types. The autochthonous overpressure system results from rapid disequilibrium sediment loading and compaction. In the allochthonous overpressure system, the increase of fluid pressure in sandstone originates from the invasion of overpressured fluid flowing vertically or laterally through the conduit units. The autochthonous overpressure system occurs in the deep-lying strata of Neogene age in the central depression of the Yinggehai and Qiongdongnan basins. The vertically transmitted overpressure system is developed in the shallow strata of Late Miocene and Pliocene ages in the diapiric zone of the central Yinggehai basin, and the laterally transmitted overpressure system occurs in the Oligo     

超压对碎屑岩机械压实作用的抑制与孔隙度预测

为了研究超压对碎屑岩储层机械压实作用的抑制作用和预测超压背景下碎屑岩储层的孔隙度,本文根据压力平衡原理,推导了地层超压与有效埋深的关系方程,并在综合考虑超压、溶蚀和胶结作用的基础上,建立了超压背景下储层孔隙度的预测模型。结果表明,盆地中地层的密度越小,超压对碎屑岩储层机械压实的抑制效果越明显。三个不同时代、不同类型沉积盆地的孔隙度预测结果表明,应用本文建立的储层孔隙度预测模型所预测储层孔隙度的误差均低于Gluyas和Cade方程,而且孔隙度预测的误差随地层时代的变老而增大。在储层胶结物小于10%的条件下,新生代超压盆地碎屑岩储层孔隙度的预测误差小于2%,而中生代超压盆地储层孔隙度的预测误差大于5%。本文建立的超压背景下的碎屑岩储层孔隙度预测模型仅适用于时代较新超压盆地的孔隙度预测。     

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。     

东濮凹陷白庙地区古近系超压成因机理

综合超压成因机理的各种分析方法,从压实不均衡、生烃作用两方面对白庙地区的超压成因机理进行了系统的分析.研究结果表明,泥岩声波时差曲线表现为两段式线性演化,其拐点深度为3 100 m左右.一方面,白庙地区实测超压顶界面深度约为2 800～3 050m,说明是压实不均衡作用导致了该区超压的形成;另一方面,超压顶界面埋深与生烃高峰深度表现出良好的一致性,在3 050 m深度其镜质体反射率R0值为1.0%,说明生烃作用对白庙地区超压的发育亦具有一定的贡献,由此认为,压实不均衡和生烃增压作用是白庙地区超压发育的主要机理.     

西昆仑山前柯深—柯东地区断裂传递型超压的识别与计算

西昆仑山前柯深—柯东地区断裂构造活动剧烈,在浅部地层中存在压力系数高达2.1的极高超压,对于这种超压分布特征和形成机制的研究和认识对钻井工程和油气运移研究具有十分重要的意义。综合储层实测压力、间接估算的泥岩地层压力以及超压地层岩石力学与物性的关系等资料,并结合研究区断裂发育条件和油气运移史,分析了地层压力分布特征和主控机制。结果表明,西昆仑山前柯深和柯东两地区在古近系—白垩系储层中各自形成了相对统一的异常压力系统,系统内地层压力向深部以静水压力梯度增加,储层压力大于附近泥岩压力。研究区储层压力分布特征与深部流体沿开启性断裂的向上传递密切相关。在此基础上,估算了压力传递量,并探讨了影响压力传递量的地质因素。柯深和柯东地区断裂传递增压量分别为15.0～34.0 MPa和8.1～16.5 MPa,与实测总剩余压力的比值分别为24.2%～67.2%和23.4%～53.7%。两个地区断裂传递增压量的差异主要受断裂发育及其与地层的空间配置关系的影响。     

阳霞凹陷超压成因及与油气成藏关系

地层超压的形成和分布不仅与油气的运聚成藏有关, 而且还直接影响油气钻井工程.因此, 超压的研究和预测成为当今含油气盆地研究中的重要内容.阳霞凹陷属于库车坳陷的一个次级构造单元, 钻井揭示凹陷内有超压发育.笔者应用测井资料、测试资料和地震资料分析了阳霞凹陷内超压的成因以及超压与油气成藏的关系, 得出以下认识: (1) 在阳霞凹陷内, 上第三系吉迪克组膏泥岩中的超压是以欠压实成因为主控因素, 下第三系和白垩系中的超压是以构造成因为主控因素, 形成了上下两套成因机制并不完全相同的超压系统. (2) 从构造演化时间上来看, 巴西盖组与巴什基奇克组的超压形成时间最晚在上新世的库车组时期, 早于油气大规模运移时期(库车晚期—第四纪西域期).由于缺少断层的疏导, 积聚的超压无法通过断层释放, 阻挡了后期油气在巴西盖组与巴什基奇克组中聚集成藏, 使得库1井所钻遇的圈闭成藏规模不足.      

Prediction of Overpressure Contributed Mainly by Structural Compression Using Impedance Inversion in Kuqa Depression, Tarim Basin

The origin and distribution of formation overpressure have effect not only on hydrocarbon migration and accumulation, but also on technique of drilling well. The study and prediction of overpressure are very important in basin analysis. At present, overpressure is mostly predicted by stack velocity.The process in calculating inter-velocity from stack velocity is very complex and inevitably leads to errors. Especially, this method is not available in the case that structural compression contribution to overpressure occurred. This paper introduces a new method, impedance inversion, to predict overpressure,and the principle is discussed. This method is used to predict the overpressure in Kuqa depression, Tarim basin and as a result, the absolute errors are less than 0.1, and relative errors are less than 5％ for predicted fluid pressure coefficients to the drill stem test (DST) measurements. It suggests that this method can be widely used to predict overpressure in foreland basins.     

库车油气系统北带中、新生界主要储层孔隙流体超压成因探讨

库车油气系统北带在第三系盐－膏质区域盖层之下已经发现了6个孔隙流体超压的大小、中型气田,其主要产层的压力系数多在1．8－2．0之间。通过对他们的地质特征,分布特点和地应力环境分析,及与系统南带各油气田和北带第三系盐－膏质区域盖层之上油田对比研究认为：在第三系盐－膏质区域盖层之下封闭体系中高速充填－强烈压实和剧烈构造挤压是克拉2等气田孔隙流体超压的根本原因;由二诱发的深部岩系中（包括气源岩在内）更高的超压流体不断注入是主要储层超压生成的物理机制;生烃过程中产生的相变膨胀压力、构造挤压引发的抬升也会对气层超压的形成有一定的影响。     

Structural Effects of Overpressure Fluid Activities in Yinggehai Basin

The characteristics and distribution of faults in Yinggehai basin discussed in this paper reveal the structural effects of the overpressure fluid expulsion. The rapid subsidence and mud-rich intervals of the marine rocks dominate the formation of the overpressure systems and the enormous volumes of the overpressure fluids in the basin. Triggered by some faults, the overpressure fluids were expulsed rapidly from the overpressure compartments to form a series of diapirs in the basin, resulting in the dense fractures or faults and folds in the limbs of diapirs. These fractures and faults provided the migration pathway for the vertical flow of hydrocarbons, so that the gas fields arising from this process might migrate upwards to the sandstone reservoir. Therefore, the hydrocarbon accumulations are usually located in the upper parts of diapiric structures.     

砂岩透镜体油气藏成因机理与模式

泥岩层的幕式压实/压裂现象和砂岩透镜体中沸腾包裹体的发现,证明了该类圈闭成藏过程中超压流体幕式充注机制的存在。综合考虑油气运聚的动力与作用方式、输导格架类型与流体流动样式、成藏特征、运聚机理和成藏模式,将砂岩透镜体动力学成因类型划分为毛细管力-超压联控型和超压单控型。对砂岩透镜体中的流体排放机制进行了探讨,并认为处于强超压状态的砂岩透镜体油气藏可能存在侧向和垂向两种流体排放模式。     

沉积条件和埋藏过程对深层地层超压的影响

针对沉积条件和埋藏过程对深层地层超压影响缺乏定量化的认识问题,通过构建反映不同沉积条件和不同埋藏过程的地质模型,运用盆地模拟软件数值模拟了不同岩性组合、不同上覆盖层厚度、不同埋藏方式和不同沉积速率条件下深层不同岩性地层超压的分布,并定量分析总结了沉积条件和埋藏过程对深层地层超压的影响。结果表明,随着沉积速率和上覆盖层厚度的各自增大,深层地层中形成的超压强度都会随之增大,并且这种增大作用在深层泥岩中比在深层砂岩中稍大;随着地层中泥岩含量的增大,深层地层中形成的超压强度也会随之增大,相比沉积速率和上覆盖层厚度,地层中泥岩含量的增大引起的深层地层中超压强度的增大作用更为明显;地层埋藏方式的改变可不同程度地引起深层地层中超压强度的改变,这种超压强度的大小改变规律在深层砂岩和泥岩之间、深层不同埋深泥岩之间不一定具有一致性,这与不同埋藏方式下地层中超压的形成同时受到多种演变规律不同因素的叠加效应有关。该研究可为深化认识深层地层超压的形成机制提供重要依据。     

莺歌海盆地地层压力演化特征及其与天然气运聚成藏的关系

钻井资料显示莺歌海盆地现今存在超压,纵向上由浅至深可划分为常压带、过渡带和超压带。利用测井声波时差和地震速度资料,按等效深度法计算了莺歌海盆地大量排气期(1.9 Ma)和现今超压值,并恢复了单井超压的演化。结果表明,地层超压平面上是以乐东区为中心向北向东递减的,临高隆起带和莺东斜坡带大部分为常压,单井上超压演化是逐渐增大的。这一结果与不同地区地质历史上沉降中心和沉积环境密切相关。莺歌海盆地超压的存在使天然气在剩余压力的作用下垂向运移。天然气藏均分布在乐东和东方地区黄流组顶底压差大、莺歌海组盖层超压封闭能力强的地区。靠近底辟区、且同时满足上述2个条件的储层更有利于天然气成藏。