时深效应指数在超压储层孔隙度预测中的应用

孔隙度是油气藏描述的一个重要参数,储层孔隙度主要受沉积相和成岩作用影响和控制。笔者研究了利用时深效应指数TDI（time—depthindex）预测超压储层孔隙度的方法,超压储层孔隙度预测的重点在于埋藏史恢复,即剥蚀恢复、去压实恢复和孔隙度预测模型的建立。在计算时深效应指数的过程中,根据三维速度场以及压力系数的分布预测超压场,将超压值引入到有效埋深的计算公式,实现了超压环境对孔隙度影响的校正,建立了适合于超压地层的孑L隙度预测模型,为深层油气勘探提供了科学的依据。     

根据泥岩压实探讨我国东部三个晚白垩—第三纪含油盆地类型

本文根据大量的泥岩孔隙度实测数据和声波测井资料,探讨了我国东部三水、泌阳和黄骅等晚白垩—第三纪含油盆地的类型。根据泥岩压实曲线计算的剥蚀厚度,可将三个盆地划分为具有严重剥蚀的三水压实型与仅有轻微剥蚀的黄骅压实型两类。前者必须根据剥蚀厚度恢复地层在地史时期的最大埋深,否则将会对油气的勘探带来不良影响。     

压实过程中埋深和时间对碎屑岩孔隙度演化的共同影响

在相同埋深条件下,由于经历时间不同,地层压实程度将会存在差别。从粘弹塑性体应力-应变模型（Bingham 模型）推导出均速埋藏条件下地层孔隙度是埋深和经历时间的双元函数。该函数充分表明,在压实作用阶段,埋藏时间和埋深两个因素对地层孔隙度演化的影响都是非常重要的。为了充分证实这一结论,作者首先分析3个代表性沉积盆地地层孔隙度与埋深和埋藏时间的关系,阐明了除了埋深因素的作用,埋藏时间明显影响到了地层孔隙度的改变。另外,利用沉积物实验室压实物理模拟实验结果与实际盆地地层压实特征的差异性,进一步证明了压实过程中承压时间对压实程度起着重要的作用。任一深度地层孔隙度与埋深的表面关系不能掩盖地层孔隙度受埋藏过程控制的实质,即地层孔隙度受埋藏时间和深度的双重影响。     

莺歌海盆地DX区黄流组超压对成岩作用的影响

碎屑岩的成岩作用主要受到碎屑矿物成分、地层水介质条件以及温压等因素的控制,超压流体环境对碎屑岩成岩作用和储层质量有重要影响。应用铸体薄片、扫描电镜、X射线衍射分析以及实测压力资料研究了超压对黏土矿物转化、压实作用、胶结作用和溶蚀作用的影响。结果表明:莺歌海盆地DX区约在2 500m开始出现超压,目的层黄流组一段Ⅰ、Ⅱ气组均处于超压环境中,平均压力系数1.80;超压不仅可以抑制黏土矿物的转化,而且可以抑制上覆岩层的压实效应,有利于保存原生孔隙度,现今超压环境下3 000m埋深仅相当于正常情况下1 500m埋深,总体上表现中等压实特征,实测孔隙度在18%~20%之间,且超压不利于碳酸盐胶结物的形成;超压可以间接增加CO2酸性流体与硅酸盐矿物和碳酸盐矿物的接触时间和强度,使次生孔隙增加。     

东营凹陷不同超压成因的有效应力特征

利用实测流体压力(DST)测试结果,结合声波和密度测井资料,对超压段所识别的不均衡压实作用和生烃作用两种超压成因机制下的实测压力和有效应力随深度的变化特征进行了分析,结果表明:①两种不同成因机制下的实测压力和有效应力特征具有明显的差异性,不均衡压实作用在压实过程中导致流体排出受阻,地层流体承担上覆岩层压力形成超压,表现为阻止了地层有效应力增大,因此其实测压力增大段和静岩压力增大趋势大体一致,而有效应力随深度基本保持不变;生油作用在地层正常压实之后形成超压,发育程度不受上覆岩层压力的影响,因此超压的增大在深度上与上覆岩层压力增大不具有一致性,且超压对有效应力的影响要小于不均衡压实作用;②这两种不同的超压成因使得有效应力的变化随着声波速度而出现加载和卸载两种趋势,从而可以用来判断超压成因,利用实测资料计算的有效应力结果说明东营凹陷超压成因机制包括不均衡压实作用和生油作用,但不均衡压实作用形成超压的范围和规模较小,生油作用对深部大规模超压和强超压的形成至关重要.     

应用物理模拟研究碎屑岩储层物性演化特征:以胜利油区古近系沙河街组为例

为定量恢复地质历史时期碎屑岩储层物性参数的演化特征,以胜利油区古近系沙河街组为例,采用物理模拟实验对纯压实作用下不同的粒度、分选、沉积相类型及不同地层流体性质的砂岩储层孔隙度和渗透率的变化规律进行研究。结果表明:物源相同时,分选、磨圆类似的岩石,随着粒度的增大,孔隙度减小、渗透率则增大;而对于粒径范围相同、分选不同的岩石,其孔隙度和渗透率均同分选呈现较好的正相关性,即分选越好物性也越好。在不同地层流体条件下,储层抗压能力不同,酸性水介质条件下岩石抗压能力最小,且随着埋深增加孔隙度减少的速率相对较快;而在碱性水介质下,其孔隙度随深度的变化速率则相对较慢;当地层流体介质发生改变时,即酸碱度降低至中性水介质条件时,抗压实能力则会得到一定程度的恢复。总体上,碎屑岩储层的孔隙度同埋深基本呈现对数关系,渗透率与埋深均呈指数关系。模拟实验结果与实际埋深相对较浅的碎屑岩储层(小于2500 m)孔隙度演化特征吻合度较高,表明在浅层影响储层物性的因素主要为压实作用;而中深层的储层物性影响因素较多,其定量化研究还需综合考虑其它参数。     

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。     

欠压实地层古地层压力恢复的统计模拟法及其在松辽盆地中的应用

恢复烃源岩古地层压力和对于研究其生留排烃过程具有重要意义。Ｎａｋａｙａｍａ［１］等在开展盆地模拟研究时应用Ｒｕｂｅｙ（１９５９）和Ｃｈａｐｍａｎ（１９７）等人提出的数学地质模型对欠压实地层的古地层压力进行恢复。本文通过对松辽盆地欠压实地层的研究发现欠压实因子随地层厚度、埋深、围岩渗透性等地质条件的不同而改变，在此基础上提出了欠压实地层压力恢复的统计模拟法，克服了目前Ｎａｋａｙａｍａ［１］等将地层埋藏过程中的欠压实因子视为常数的不足，从而使计算结果更接近实际。统计模拟法在松辽盆地的应用结果表明了这一方法在实用中的可行性和有效性。     

欠压实地层古地层压力恢复的统计模拟法及其在松辽盆地中的应用

恢复烃源岩古地层压力和对于研究其生留排烃过程具有重要意义。Ｎａｋａｙａｍａ［１］等在开展盆地模拟研究时应用Ｒｕｂｅｙ（１９５９）和Ｃｈａｐｍａｎ（１９７）等人提出的数学地质模型对欠压实地层的古地层压力进行恢复。本文通过对松辽盆地欠压实地层的研究发现欠压实因子随地层厚度、埋深、围岩渗透性等地质条件的不同而改变，在此基础上提出了欠压实地层压力恢复的统计模拟法，克服了目前Ｎａｋａｙａｍａ［１］等将地层埋藏过程中的欠压实因子视为常数的不足，从而使计算结果更接近实际。统计模拟法在松辽盆地的应用结果表明了这一方法在实用中的可行性和有效性。     

松辽盆地南部中央坳陷区扶余油层古地貌恢复及构造演化

针对松辽盆地南部中央坳陷区扶余油层开展古地貌恢复及构造演化的研究存在3 个难点: 较多区域存在强烈剥蚀,地层破坏严重; 岩性变化大,造成压实恢复困难; 数据计算庞大、繁琐。本文通过优选有效的地层剥蚀方法,建立合理的连续脱压实恢复方程,编制便捷的软件,完成了该项研究。研究揭示扶余油层沉积时期,研究区地势相对平坦,使得河道砂体广泛分布,南、西南、西部3 个低势区控制了4 个水系的发育; 青山口期末研究区初具坳陷形态,之后形态变化较小,至嫩江期末研究区中部青一段烃源岩埋深超过1 400 m,达到生烃门限深度,进入生排烃期。至明水期末最大埋深达 2 400 m,绝大部分地区达到生烃门限深度,之后抬升剥蚀,构造形态定型。     

Quantifying the impact of former glaciation on catchment‐wide denudation rates derived from cosmogenic 10Be

Glacial denudation can significantly perturb terrestrial cosmogenic nuclide depth profiles and, if this is not corrected for, derived apparent denudation rates will overestimate the actual denudation rates. Here we determine how much ¹⁰Be‐derived denudation rates – calculated under the assumption of steady state – deviate from actual denudation rates as a function of three parameters: (1) the total amount of glacial denudation, (2) the post‐glacial denudation rate and (3) the time elapsed since deglaciation. We provide correction lines for the full parameter space explored (glacial denudation: 0.01–100 m; post‐glacial denudation rate: 1–1000 mm/ka; deglaciation: 1–100 ka before present), to evaluate and, if necessary, correct denudation rates for the impact of glacial denudation. Applied to ¹⁰Be‐derived catchment‐averaged denudation rates for formerly glaciated catchments in the Black Forest, Germany, we find that uncorrected denudation rates overestimate actual rates by up to a factor of three.     

Decompaction mechanism of deep crystalline rocks under stress relief

Within a geological massif in a stable geodynamical situation contacts on the grain boundaries in polycrystalline rocks at great depths are continuous and firm. The stress release of those rocks during drilling and excavation to the surface is accompanied by their disintegration (decompaction). The reason for the decompaction is generation of microcracks during stress release due to the difference between the elastic moduli of crystalline grains at their contacts. The mechanism of decompaction may occur not only in polymineral but in polycrystalline rocks as well. The method of decompaction evaluation of deep crystalline rocks under stress relief is presented. According to the calculations the initial manifestation of the decompaction effect in biotite gneisses will occur when they are extracted from the deep range of 0.8–1 km. The first microcracks arise on the grain borders between quartz–biotite and oligoclase–biotite. It is shown that the uplift of gneiss–granite varities of the rocks cut by the Kola superdeep borehole from depths exceeding 13–15 km will be possible in a form of separate mineral grains. Practical importance of the presented method is in an opportunity to evaluate the level of excavated decompaction. The method allow estimating the depth, from which the rock will be extracted only in a sludge form.     

矿床变化与保存研究的裂变径迹新途径

矿床形成后的变化与保存是矿床学研究与找矿勘探中一项极其重要但仍需进一步加强的基础性工作。影响矿床变化与保存的众多因素中,区域隆升与剥蚀是最为关键的因素之一。裂变径迹法是研究区域隆升与剥蚀的一种有效手段,它能为我们提供剥蚀速率以及剥蚀量的定量数据。一些产于花岗质岩体内与岩体有成因联系的矿床,其成矿深度可以通过详细的流体包裹体研究来获得。通过成矿深度与岩体剥蚀深度对比分析,能使我们更好地了解矿床形成后变化保存条件。裂变径迹法与流体包裹体研究相结合是矿床形成后变化与保存研究一种切实可行的方法。     

地壳校正在长江中下游地区远震层析成像中的应用

利用布设在长江中下游地区的47个固定台站所接收到的473个远震事件,对该地区进行了地壳校正研究。结果显示：(1)内陆地区下方的地壳呈现为低速异常,而沿海地区下方的地壳却呈现为高速异常;(2)地壳校正前后的速度异常确有变化,但差别不是很大,说明长江中下游地区的地壳结构比较稳定;(3)随着深度的增加,速度异常的差别越来越小,说明地壳校正对浅部的速度结构影响较大,而对深部的影响较小。因此,在远震层析成像研究中,若缺少浅部信息,可以进行地壳校正,以消除或减少地壳结构对最终反演结果的影响,从而提高深部结果的质量。     

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。     

渤中凹陷BZ1探区Qa构造速度异常分析

渤中凹陷BZ1探区Qa构造两口钻井在相距1.3 km的实钻过程中出现了速度异常,三维地震资料时间剖面地层深度与钻井地质分层深度出现了不一致的矛盾现象,即新钻井Qa 3井的钻井预测深度相对于本井地质分层深度更深,速度相对于Qa 2井变小,因而两口井地震速度在横向分布上出现了明显差异。分析表明,速度异常主要由沉积和构造共同作用所引起。利用地震叠加速度谱建模,通过井点速度场、趋势种子点进行校正,获取到更加准确的地下速度,并进行高精度变速成图,能够真实反映地下构造。对比单井速度预测钻井深度与单井速度场校正速度谱建模速度场预测钻井深度,并对比其误差精度,可以看出后者有效地解决了实际钻探过程中因速度异常而导致预测深度误差偏大的问题。因此钻前进行速度场建模与变速构造成图,对今后勘探井或评价井的部署及钻井深度精确预测具有重要的指导作用。     

煤田电法勘探中的TEM地形校正方法

在煤田瞬变电磁勘探中,由于煤层埋藏较浅,地形影响程度较大。从煤田TEM勘探中较常用的深度计算公式出发,分别计算出地形变化对感应电动势以及衰减时间的影响程度,把这两个影响因子代入到参数中,重新计算出视电阻率,再根据新的视电阻率计算深度,得到了一套较实用的煤系地层情况下的地形校正方法;编制了相应的软件,可实时显示校正前后剖面对比。经理论模型与实际资料检验,证明了该方法及软件的有效性。     

沾化凹陷渤南洼陷沙四段～孔店组的热史及超压演化

利用EASR%Ro模型,计算了渤南洼陷沙四段～孔店组(Es4-Ek)的古地温和古地温梯度的演变值。古地温的演变与盆地的构造演化关系密切,抬升剥蚀期地层温度下降,沉降期地层温度升高,地史过程中地温梯度的变化呈逐渐降低的趋势。采用盆地模拟技术,恢复且再现了渤南洼陷Es4-Ek地史期的超压演化过程。此过程与该区构造演化和有机质生烃增压作用紧密相关,沉积和剥蚀速率及地层地史期的孔渗性决定了早期超压幅度的高低,而后期构造运动的改造及有机质的生烃作用,决定了现今压力系数的大小。压力在漫长的发展演化过程中,经历了超压积累～破裂泄压～超压再积累～再破裂泄压的反复过程,说明盆地的压力场是一个动态发展的过程,其间伴随着高压流体的幕式排放。     

鄂西黄陵穹隆新生代隆升特征及其环境效应

位于湖北省西缘的黄陵穹隆具有基底加盖层双层结构,其暴露的基底主要以黄陵花岗岩为代表。该穹隆对长江三峡的形成演化、四川－江汉盆地一带构造格局的形成,以及三峡大坝的安全性等方面均具有重要控制和影响作用。本文通过对黄陵花岗岩的裂变径迹特征分析,结合野外实测阶地地貌数据,获得了黄陵穹隆65Ma以来的隆升速率、隆升高度和剥蚀速率等方面的数据：1)65-7Ma,隆升速率为24.6-7.4m/Ma,隆升高度为1426.8-429.2m;2)7Ma至今,平均隆升速率为204.1m/Ma,隆升高度为1428.7m。而0.73-0.01Ma以来隆升速率由0.058m/Ka增加为1.033m/Ka,平均隆升速率为0.134m/Ka,显示出早期隆升较慢,后期加快的趋势。65Ma以来,至少总的剥蚀厚度为2455.5m-1457.9m,其中7Ma以来剥蚀的厚度为1028.7m,剥蚀速率为0.147mm/a。研究结果约束了长江三峡的形成时间和过程,证实了三峡是一年轻的河谷。