低速非达西流动与泥质岩孔隙流体超压的形成

泥质岩层中孔隙水在向外排运的过程中遵循低速非达西流动规律,当泥质沉积物成岩以后,地层中部的孔隙水必须克服微孔隙对其产生的启动阻力才能向外排出,否则,地层水就被滞流在岩层孔隙中造成泥岩的欠压实,具欠压实地层的孔隙水承担了部分上覆地层的重量而形成孔隙流体超压。因此,启动阻力是泥岩层形成孔隙流体超压的根本原因。在成岩作用的早期阶段,泥质岩层启动阻力较小,流体可以流动,流体超压由粘滞阻力和启动阻力两部分组成,当成岩作用进入到中—晚期以后,泥质岩层启动阻力增大,流体不能流动,粘滞阻力近似等于零,超压值等于启动阻力值。因为启动阻力是泥质岩层的固有特征,所以,在没有裂缝或断层的情况下,孔隙流体超压就必然存在。启动阻力随着泥质岩层厚度的增大、埋藏深度的增加、成岩程度的增强、砂质含量的减小而增大,孔隙流体超压也随上述因素的变化与启动阻力等量增大。     

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.     

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。     

松辽盆地古龙凹陷葡萄花油层超压成因

钻井资料揭示松辽盆地古龙凹陷葡萄花油层存在超压现象,但不存在欠压实现象;葡萄花油层上覆的嫩江组--二段泥岩和下伏的青山口组泥岩存在明显欠压实.声波时差数据计算的泥岩层超压与储层地层测试压力对比,证实油层超压主要来自超压系统内部的压力传递.油气产能与压力测试数据统计表明油层内部原油的热裂解对油层超压也有一定贡献;统计的超压油层的压力梯度大于静水压力梯度,说明储层内存在流动压力,青山口组和嫩江组现今仍在向葡萄花油层提供流体.     

鄂尔多斯盆地上古生界泥岩在油气成藏中的作用

泥岩可以作为烃源岩提供油气来源,也可以作为盖层保存油气。此外,泥岩在形成异常超压、控制地层流体分布方面也有着特殊的作用,对油气成藏有着非常重要的意义。鄂尔多斯盆地整体处于低压状态,但受泥岩排烃、欠压实影响,局部地层超压。由于区域上的直接盖层厚度较小,超压泥岩是区域油气保存的重要保障,预示着油气勘探的有利区带。盆地地层水外来补给较少,受厚层泥岩的封堵作用,矿化度和pH值整体较高,造成本区成岩作用阶段明显晚于同期同深度的其它区域地层。后期受泥岩中粘土矿物脱水作用影响,泥岩中的水释放使地层水矿化度有所降低,也形成了本区特殊的气水倒置的成藏结构。     

岩层阻水性能及自然导升高度研究

在沉积、成岩或者构造运动过程中,由于含水层内超压流体引起围岩爆裂导致流体在弱渗透层或者隔水层中导升,形成含水层的自然导升带。影响岩层阻水性能以及导升高度的因素有:构造、地应力、岩层渗透性和力学特性及其物理化学性质、水压力等。实验表明:初始水头压力越大,水头衰减速率就越大;水头压力损耗随着介质的渗透系数增大而减小。实际观测表明:泥岩、粉砂岩、中砂岩、灰岩的阻水性能由大到小,而导升高度则由小变大。通过实验和实际观测总结出流体3种导升机制:局部关键层整体破断裂缝、欠压实带中的壳破裂裂缝和水力压裂裂缝。      

济阳坳陷古近系深部储层成岩演化模式

运用岩石薄片鉴定、扫描电镜分析、镜质体反射率分析、X-衍射分析和油层物性分析等手段,结合区域油气地质研究成果,以揭示济阳坳陷古近系深部碎屑岩储层的成岩演化模式和物性演化规律为目的开展工作。结果表明,济阳坳陷古近系深部碎屑岩储层主要受其所处构造背景、地层压力和流体环境的影响,发育6种成岩演化模式。弱陡坡/缓坡构造背景条件下发育早期中强超压-中强压实/胶结/溶蚀-多重介质成岩演化模式和晚期中强超压-（较）强压实/胶结/溶蚀-酸性介质成岩演化模式,超压形成的早晚是影响储层压实作用强弱的主要因素,而流体环境的差异与构造背景的差异有关。深洼陷发育弱超压/常压-（中）强压实/胶结-强溶蚀-热液酸性介质成岩演化模式和中弱超压-较强压实/胶结-强溶蚀-热液酸性介质成岩演化模式,热液活动加强了成岩流体对酸溶性组分的溶解,是该类成岩演化模式的主要影响因素。处于陡坡常压条件下的深层碎屑岩发育（中）强压实/胶结-弱溶蚀-热液酸性介质和强胶结-中弱溶蚀-多重介质成岩演化模式,早期沉积水体、后期成岩水体以及两者混合造成的多重介质是其主要影响因素。综合分析认为,层位和埋深是深部储层遭受成岩改造程度强弱的首要控制因素;构造位置是影响成岩压力场和流体场的基本前提;在不同的流体场背景中,深部热液对储层演化会不同影响;酸碱交替的多重成岩环境增加了次生孔隙带发育个数和次生孔隙垂向分布,但原始孔隙度保存率比以酸性介质为主的成岩环境低5%以上。     

辽河盆地大民屯凹陷流体压力场研究

综合利用泥岩声波时差、实测地层压力和地震资料 ,分析了辽河盆地大民屯凹陷的地下流体压力场特征 .研究结果表明 :(1)本区泥岩压实类型可划分为正常压实 -常压型、单段欠压实 -弱超压型和双段欠压实 -强超压型三大类 ;(2 )油层压力梯度接近于 1,多属正常压力系统 ;(3)利用地震资料研究平、剖面压力场特征具有较高的可行性与可靠性 ;(4)现今剖面压力系统由浅部正常压力、中部弱超压和深部强超压 3个部分组成 ,断裂系统、不整合面和相互连通的孔隙系统及底辟构造组成了凹陷内流体纵、横向输导的复杂网络系统 ;(5 )规模较大断层两侧的剩余压力和压力系数具较明显的差异性 ,断层对压力的形成、演化与分布起着重要的控制作用 ;(6 )欠压实与烃类生成是本区超压形成的主导机制     

深部热流体活动对储层成岩作用及孔隙演化的影响:以莺歌海盆地LDX区中新统黄流组为例

为了解莺歌海盆地深部热流体主要类型,研究热流体特征,判断热流体活动范围,分析热流体对储层成岩-孔隙演化的影响,通过铸体薄片、扫描电镜、黏土矿物X射线衍射、物性、电子探针、包裹体均一温度、稳定同位素等分析测试手段,结合前人研究成果,对盆内LDX区中新统黄流组储层进行分析。结果表明,受构造热事件影响及深大断裂控制,在超压驱动下,热流体活动范围主要为3 900 m以下的黄流组中下部,以CO₂热流体为主,H₂S热流体次之。热流体影响下储层具有自生黏土矿物转化速率加快、镜质体反射率突变、地层水矿化度降低、包裹体均一温度大于正常地层最高温度、热液成因矿物发育等特点。将黄流组储层分为超压储层(黄流组中上部)及热超压储层(黄流组中下部)两类。其中,超压储层成岩作用阶段达中成岩A₂亚期,压实及溶蚀作用较弱,胶结作用较强,孔隙演化经历了压实减孔、压实与胶结减孔、胶结减孔与有机酸溶蚀增孔3个过程,孔隙度从38.8%减少到现今的7.6%;热超压储层成岩作用阶段达中成岩B期,压实及溶蚀作用较强,胶结作用较弱,孔隙演化经历了压实减孔、压实与胶结减孔、胶结减孔与有机酸溶蚀增孔、胶结减孔与有机酸及无机酸溶蚀增孔4个过程,孔隙度从38.1%减少到现今的9.2%。有利储层主要发育在黄流组中下部黄二段的热超压储层中。     

辽河盆地大民屯凹陷流体压力场研究

综合利用泥岩声波时差、实测地层压力和地震资料, 分析了辽河盆地大民屯凹陷的地下流体压力场特征.研究结果表明: (1) 本区泥岩压实类型可划分为正常压实-常压型、单段欠压实-弱超压型和双段欠压实-强超压型三大类; (2) 油层压力梯度接近于1, 多属正常压力系统; (3) 利用地震资料研究平、剖面压力场特征具有较高的可行性与可靠性; (4) 现今剖面压力系统由浅部正常压力、中部弱超压和深部强超压3个部分组成, 断裂系统、不整合面和相互连通的孔隙系统及底辟构造组成了凹陷内流体纵、横向输导的复杂网络系统; (5) 规模较大断层两侧的剩余压力和压力系数具较明显的差异性, 断层对压力的形成、演化与分布起着重要的控制作用; (6) 欠压实与烃类生成是本区超压形成的主导机制.      

莺歌海盆地乐东区深层异常高压成因机制及预测研究

乐东区深层地层压力结构复杂,实测的地层压力数据表明：不同深度、不同层位地层孔隙压力差异较大,尤其是黄流组地层孔隙压力横向跨度大,黄流组顶部地层孔隙压力有降低回头特征,到底部地层压力系数又开始快速抬升至2.3,存在明显压力突变现象。单纯利用欠压实模式开展压力预测误差大,极易引发工程事故。为了解决地层压力预测面临的问题,须明确超压成因机制。利用垂直有效应力—测井响应交会图版可有效辨别超压形成机制,乐东区深层超压成因机制主要为机械不均衡压实、化学压实作用、断裂垂向传递、生烃增压,在明确超压成因机制前提下建立合理的压力预测方法,提高预测精度,以保证钻井工程的顺利实施。     

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.      

天然气充注导致储层增压的定量研究

超压对于油气勘探具有重要的意义。以天然气为载体的压力传递是储层超压的重要成因机制。由于地层水和原油对于天然气的溶解性和压缩性存在明显差异,造成了含水地层和油层在天然气充注过程中具有不同压力演化路径。本研究模拟计算不同原始孔隙流体的地层在受到甲烷充注时的压力演化,建立了甲烷充注量与超压的定量关系,进而探讨天然气充注增压的影响因素。结果表明：天然气充注在一定条件下可以造成地层压力的增大;不同原始孔隙流体的储层压力演化路径不同。原始孔隙流体为天然气的地层最先出现超压,但增压缓慢;含水层比含油层增压迅速,更易形成超压;同等封闭条件下,浅部地层比深部地层更易形成超压,高温盆地比低温盆地更易形成超压。     

欠压实泥岩顶底板形成机理及其对油气运移的影响

欠压实泥岩顶底板是指比中部欠压实泥岩较致密的泥岩表层,是趋于正常压实的泥岩层,发育于低渗透率的厚层泥岩的上、下部位。以低速渗流定律为理论基础,从微观机理上分析欠压实泥岩顶底板的形成过程,提出穿过欠压实泥岩顶底板流体运移阻力的计算公式。当含顶底板泥岩作为盖层时,分为连续沉积型、抬升型和压裂型3种。压裂型泥岩盖层的封闭能力等于底板排替压力与达到顶板破裂的剩余压力之和,其他两种盖层的封闭能力就等于盖层顶底板的排替压力之和。当含顶底板泥岩作为源岩时,在连续型源岩中,油气排放的方向主要取决于泥岩顶底板渗透性地层的发育程度;在压裂型源岩中,大量油气沿裂缝向上排烃。此外,源岩的排烃方向还受断层的控制。通过欠压实泥岩顶底板形成机理的研究,有助于评价泥岩盖层的封烃能力,了解泥质烃源岩油气初次运移的方向。     

泥质岩成岩作用中的黏土矿物研究

文章通过对泥质岩的黏土质矿物组分、成岩作用中黏土质矿物变化综合研究,认为泥质岩中存在大量黏土矿物,且泥质沉积物由松散到固结成岩实质上是黏土矿物组成的变化。泥质岩中主要黏土矿物包括高岭石、蒙皂石、绿泥石、伊利石以及其组成的混层型矿物伊利石/蒙皂石、绿泥石/蒙皂石,其成岩过程可划分为成岩早期的压实阶段、成岩晚期的黏土矿物转化阶段。压实阶段的泥质沉积物中黏土矿物具有物源的继承性、沉积水体古环境指示意义;受压实作用孔隙水、层间水被排出,原生絮凝团被压破,使片状质点趋于平行排列,黏土矿物与孔隙水发生反应,亦形成少量的新生作用矿物,因而黏土矿物具继承源和新生作用源特性。成岩晚期阶段发生层间水释放及层间阳离子交换,从而使得矿物晶体结构与成分发生变化,主要表现为一元黏土矿物向二元混层型转化,最后再到一元型黏土矿物的转化,最终形成转变源黏土矿物。     

川西坳陷新场构造带须家河组超压演化与流体的关系

沉积盆地超压体系是油气勘探与开发过程中一个不容忽视的问题,不仅影响了地质流体的运移和聚集,更为勘探带来安全隐患。以实测地压和油田水化学数据为基础,对川西坳陷新场构造带须四段和须二段现今地层水矿化度与现今压力系数关系进行比较,结合地层水特征系数和阴阳离子关系,综合前人研究结果,对须四段和须二段压力演化史与地层水演化过程进行分析,考察川西坳陷须家河组超压系统演化与地层水演化的耦合关系。结果表明,须家河组超压发育与地层水具有密切的联系:(1)须家河组储层段压力分布范围较广,在弱超压至超强压之间,须二段属于中超压而须四段属于超高压,平面分布中须二段探测井中矿化度随压力系数增加而减少,须四段则相反;(2)在压实过程中,由于流体排驱受阻导致"欠压实"超压的产生,随着超压的不断积聚,局部出现裂缝,导致地层水更加强烈的混合作用和运移;(3)生烃作用导致自生压力增大,地层水离子水岩作用强烈,造成流体包裹体与现今地层水离子成分分异;(4)构造挤压抬升过程中,须四段裂缝不发育,压力进一步升高,须二段则产生泄压,出现了凝析水和水侵现象,造成须四段和须二段现今地层水特征的差异。     

塔里木盆地克拉2气田异常高压的成因分析及其定量评价

塔里木盆地库车坳陷克拉2气田自始新统以下地层内砂岩储层的实测压力梯度为1．8～2．1MPa／100m，过剩压力达30～35MPa，表现为明显的异常高压。前人认为超压的形成主要受控于构造挤压作用，此外还有高压天然气的注入、构造抬升等因素，基本不存在欠压实作用。本文首先总结了各种成因机制的可能性，以此为依据，定量评价了气柱浮力、欠压实作用和构造挤压作用等因素对砂岩内异常高压的贡献，并提出了克拉2气田超压形成的概念模式。研究发现，该气田不同深度间的过剩压力差异完全是气柱浮力引起的，但气柱浮力对超压的贡献不超过10％；明确指出欠压实作用肯定存在，且对砂岩中超压的形成起着重要作用，其贡献一般为20％～30％，部分层段高达40％～50％；从构造压实作用机理出发，分三种情况讨论了构造挤压对流体增压的影响，认为构造应力能够传递给流体的最大压力为侧向上的最大主应力与沉积压实阶段的上覆负荷之差，其对本地区超压的贡献最大可达40％～50％，部分层段仅20％～30％。克拉苏地区超压形成的时间先后顺序(概念模式)为：首先因欠压实作用而出现超压，形成了封闭体系；其次为天然气的快速注入；而康村期(N1-2k)以来的构造挤压则引起流体压力幅度的进一步增高。     

川西侏罗系上沙溪庙组砂岩中绿泥石的成岩耗水作用及其油气地质意义

通过对川西坳陷中侏罗统上沙溪庙组砂岩储层样品的普通薄片和铸体薄片观察分析,讨论了砂岩中绿泥石环边胶结物的特征、形成期次以及油气地质意义。研究表明,富SiO2的孔隙流体对初期形成的绿泥石环边胶结物产生溶蚀作用。如果孔隙流体性质呈现适合石英胶结物形成时,当流体渗透过绿泥石环边到达石英碎屑颗粒表面,由于对绿泥石环边的溶蚀作用使得流体中SiO2浓度降低,则不足以形成石英胶结物,从而保护了孔隙空间不被充填。在成岩过程中矿物蚀变成绿泥石发生的＂成岩耗水＂作用使得地层水减少,地层压力降低,与围岩形成压力差,有利于油气运移和富集。     

黔西比德-三塘盆地煤储层异常高压形成机制

比德-三塘盆地含煤地层的储层压力普遍较高,压力梯度较大,异常高压发育.通过研究该盆地现今煤储层压力分布特点,对煤层异常高压影响因素进行了综合分析,阐明了其形成机制.结果表明:构造作用是本区异常高压形成的最主要因素,煤储层生烃作用和顶板泥岩的封闭性次之.盆地内部断裂较少,具有良好的圈闭条件,储层流体富集,压力增大,易出现超压地层.研究区煤层生烃能力强,含气量高,但渗透率普遍较低,生成的烃类气体使得储层内部流体孔隙体积膨胀产生高压.同时,超厚的顶板泥岩封闭性较好,在沉积过程中极易产生欠压实作用,进一步促进了异常高压的形成.