库车坳陷构造挤压增压的定量评价及超压成因分析

根据泥岩声波时差平直段开始深度点的特殊性,运用库车坳陷内各井的泥岩声波时差平直段开始的深度点估算了构造挤压应力的大小、构造挤压应力转化为超压的比例以及构造挤压对超压的最大贡献率,分析了库车坳陷的超压成因。结果表明,在库车坳陷不同的构造带,构造挤压对超压的贡献率不同。在克—依构造带,构造挤压对超压的最大贡献率为55%~80%,成为该构造带超压的主要控制因素;而在构造挤压不是很强烈的阳霞凹陷,以库1井资料估算的构造挤压对超压的最大贡献率只有22%~39%。克拉2井与库1井的压力分布都具有他源超压的特征,他源超压的成因及其地质意义应该引起足够的重视。     

河套盆地临河坳陷兴隆构造带临河组超压成因及演化特征

河套盆地临河坳陷兴隆构造带不同构造部位超压分布差异大,演化过程复杂。根据测井、录井以及实测地层压力等资料,利用改进的超压识别图版和数值模拟方法及实际地质条件,综合识别研究区临河组超压成因,进一步定量评价不同成因超压的贡献率及演化过程,明确不同构造带超压差异分布规律。结果表明：(1)研究区临河组超压强度从构造高部位到洼槽区有逐渐增大的趋势,其临河组烃源岩层超压成因主要是生烃作用和欠压实作用,储层中的超压成因主要为超压传递作用和欠压实作用;(2)研究区不同岩性地层各机制超压贡献构成差异较大,生烃增压对研究区临河组烃源岩层总超压的贡献率为56.68%～89.30%,超压传递增压对研究区临河组储层总超压的贡献率为63.80%～96.09%;(3)距今5.3 Ma,研究区临河组烃源岩和储层中欠压实增压开始形成,之后平缓增加至现今,烃源岩中生烃增压和储层中超压传递增压分别自5.3 Ma和3 Ma以来开始形成并快速增大至现今。该研究既有助于深化认识临河坳陷深层超压形成机制,又可指导该地区后期的油气勘探工作。     

构造挤压对碎屑岩储层破坏程度的定量表征——以库车坳陷依奇克里克构造带侏罗系阿合组为例

库车坳陷依奇克里克构造带侏罗系阿合组沿东西方向埋深相差小于1 km，但储层物性、孔隙结构差异大。储层平均孔隙度相差3倍，渗透率至少相差一个数量级。自西向东，微孔隙有逐渐减少的趋势，粒间孔逐渐增加。研究区内构造应力对储层有重要的影响。通过自西向东选取迪北102井、依南5井、吐孜4井和吐东2井阿合组粗粒长石岩屑砂岩样品开展分析，探讨了一种既考虑岩石表观体积变化、又考虑杂基体积变化的模型来定量分析压实作用对储层的破坏程度。结合埋藏史分析和平衡剖面恢复，用深时指数和伸缩率参数开展回归分析，区分出横向挤压和垂向压实对储层的破坏程度，比较了构造挤压作用对储层孔隙空间的贡献率。研究结果表明：依奇克里克构造带自西向东阿合组储层的压实减孔率逐渐减小；构造挤压减孔在压实减孔中占比呈两侧高、中部低；构造裂缝对储层的改善程度远远小于构造挤压对储层的破坏程度。     

构造挤压对碎屑岩储层破坏程度的定量表征——以库车坳陷依奇克里克构造带侏罗系阿合组为例

库车坳陷依奇克里克构造带侏罗系阿合组沿东西方向埋深相差小于1 km,但储层物性、孔隙结构差异大。储层平均孔隙度相差3倍,渗透率至少相差一个数量级。自西向东,微孔隙有逐渐减少的趋势,粒间孔逐渐增加。研究区内构造应力对储层有重要的影响。通过自西向东选取迪北102井、依南5井、吐孜4井和吐东2井阿合组粗粒长石岩屑砂岩样品开展分析,探讨了一种既考虑岩石表观体积变化、又考虑杂基体积变化的模型来定量分析压实作用对储层的破坏程度。结合埋藏史分析和平衡剖面恢复,用深时指数和伸缩率参数开展回归分析,区分出横向挤压和垂向压实对储层的破坏程度,比较了构造挤压作用对储层孔隙空间的贡献率。研究结果表明：依奇克里克构造带自西向东阿合组储层的压实减孔率逐渐减小;构造挤压减孔在压实减孔中占比呈两侧高、中部低;构造裂缝对储层的改善程度远远小于构造挤压对储层的破坏程度。     

郯庐断裂增压带超压特征、成因及其定量评价——以渤海海域辽东湾锦州27段为例

郯庐断裂渤海海域锦州27段走滑压扭增压带JZ27-A井区沙三段储层内发育异常高压,压力系数平均值达1.5。其主要特征为:超压顶部有厚层泥岩封隔层、超压发育段颗粒碎裂作用强、发育范围及层位受增压带范围以及走滑压扭强烈发育期影响(仅在JZ27-A井区沙三段储层内发育)。其形成机制为:在东三末期到东二早期的郯庐断裂强烈右旋走滑作用下,在走滑压扭增压带JZ27-A井区形成应力强烈集中区,从而形成水平构造挤压应力,同时由于上覆厚层泥岩的存在,应力得不到有效释放而产生超压。依据地层压力平衡,对走滑应力所产生的超压贡献进行了定量估算。计算结果表明,走滑应力对超压的贡献达到了30%~35%,早于大量生排烃期,极大地阻碍了油气充注。     

准噶尔盆地南缘下组合储层异常高压成因机制及演化特征

准噶尔盆地南缘喜马拉雅晚期构造挤压强烈，导致其下组合储层超压的形成和演化过程复杂。综合地层压力和实际地质资料，探讨了准噶尔盆地南缘下组合超压的测井响应特征和砂岩、泥岩的综合压实特征；结合改进的超压识别图版和声发射测定的古应力等，确认了研究区下组合储层超压的主要形成机制；结合构造应力和垂向载荷双重压实作用的数值模拟，定量分析了各超压形成机制的演化特征和对现今超压形成的贡献。结果表明，构造挤压作用是研究区下组合储层超压形成的最主要成因，其次为垂向上的不均衡压实作用及沿断裂的垂向和沿砂体的侧向超压传递作用。古近纪以来到塔西河期，垂向上的不均衡压实作用在研究区部分地区开始形成，该增压作用对四棵树凹陷东部和第三排构造带东部深层下组合齐古组强超压形成的贡献分别为1.4%和33.3%；塔西河末期以来，持续的强烈构造挤压作用引起了研究区下组合储层压力快速增加，该增压作用对四棵树凹陷东部和第三排构造带东部下组合齐古组强超压形成的贡献分别为65.8%和50.8%；独山子末期以来特别是第四纪，背斜的形成和断裂的开启引起下组合深层储层形成了快速的超压传递增压，该增压作用对四棵树凹陷东部和第三排构造带东部下组合齐古组强超压形成的贡献分别为32.8%和15.9%。     

库车坳陷中新生界天然气成藏动力学研究

库车坳陷是塔里木盆地北部一近东西走向的狭长坳陷，以中新生代地层为主。地层压实排出水离心流区位于拜城凹陷和阳霞凹陷，克拉苏-依奇克里克构造带、东秋里塔克构造带和塔北前缘隆起带为越流泄水区。库车坳陷在早第三纪-库车早期主要为油藏、凝析油气藏形成时期；库车晚期-第四纪西域期是气藏的主要形成时期。天然气经短距离侧向汇聚，通过沟通源岩和圈闭的断裂垂向富集。在强烈的构造挤压和气体充注条件下，被具有很好封闭性的下第三系膏盐岩严密封闭，形成异常高压气藏。下伏三叠系-侏罗系源岩的沉积埋藏水、粘土矿物脱出水沿断裂带伴随天然气向浅部越流，在构造顶部形成相对低矿化度的地下水化学特征。     

柴达木盆地北缘鄂博梁构造带超压形成机制与高压气、水层成因

柴达木盆地北缘西段属于多期构造叠加的新生型前陆盆地,复杂的构造背景造就了盆地内成因复杂的超压。目前对该区超压的成因认识尚不确定,导致在钻井过程中事故频发,背斜顶部多钻遇超压水层、差气层、气-水同层。在泥岩压实研究的基础上,利用修正后的声速与有效应力图解法,识别了研究区存在的超压类型,评价了各种成因类型的超压在超压形成中的贡献,分析了研究区背斜顶部超压水层的成因。研究发现柴达木盆地北缘西段浅部地层(2 100~2 200 m以上)主要发育不均衡压实超压,而较深部地层(2 100~2 200 m以下)超压存在多元成因,主要有不均衡压实、传递及其他成因超压(如构造挤压),其中传递增压作用最为明显,对超压的复合成因段总超压的贡献最大为57% 。超压传递的途径主要有:垂向沟通深部超压地层的断裂、侧向传递背斜翼部埋深较大地层内超压的输导层。古近纪以来地层较快的沉积速率和岩性组合造就了普遍发育的不均衡压实超压,对超压的复合成因段总超压的贡献最大为43% ;其他增压机制在该地区对超压的贡献较小,大部分为4% ~6% 。研究区湖相地层背斜顶部未发现可观的高丰度气层,主要受输导条件、超压体的封隔及超压的增溶作用影响。     

库车坳陷纵向压力结构与异常高压形成机理

库车坳陷异常压力十分发育，根据实测地层压力数据和声波时差曲线的变化特征，把该坳陷纵向压力结构划分为5个具有不同特征的压力带：正常压力带、第一压力过渡带、第一超压带、第二压力过渡带和第二超压带。各压力过渡带压力梯度明显超过静水压力带和超压带，具有高声波时差的特征，在地质上基本都是区域性盖层；在超压带中，气藏的剩余压力随深度的增加而减小。对坳陷内主要圈闭实测剩余压力与盖层厚度、构造挤压强度、烃源岩排烃强度、埋藏深度的变化（埋藏和剥蚀）等地质因素相关性统计分析表明，构造挤压和流体充注是目前库车坳陷异常高压形成的主要因素，而膏盐盖层的厚度对超压的保持具有至关重要的作用。     

强挤压型盆地最大埋深期泥岩压实重建及其油气地质意义——以库车前陆盆地为例

最大埋深期泥岩压实研究是超压成因判别、地层压力预测、剥蚀厚度恢复及油气运聚研究的基础。强挤压型盆地后期经历的强挤压和强剥蚀强烈地改造了最大埋深期泥岩压实规律,重建最大埋深期泥岩压实对于认识和预测超压气藏的形成具有重要的意义。为了揭示最大埋深期泥岩的压实规律,以典型强挤压型盆地——库车前陆盆地为例,根据库车前陆盆地内克拉苏冲断带和南部斜坡带新近系物源相同、泥岩类型相似以及构造变形强弱不同的典型地质特征,重建强挤压型盆地最大埋深期泥岩压实模型,恢复强挤压区克拉苏冲断带最大埋深期泥岩压实过程,并探讨泥岩压实重建对流体压力定量评价、超压成因判别的意义。研究结果表明:(1)强挤压型盆地中弱挤压区/弱剥蚀区(山前坳陷、斜坡带)沉积的与强挤压区相似的泥岩可以作为重建最大埋深期泥岩压实模型;(2)利用弱挤压区/弱剥蚀区泥岩重建的最大埋深期泥岩压实曲线评价强挤压盆地最大埋深期流体压力更精确,误差更小;(3)强挤压盆地中,重建的最大埋深期加载曲线能够较准确地判别超压成因,反映真实的超压演化与油气成藏过程,体现了多成因超压机制相互作用的结果。     

准噶尔盆地南缘高探1井超压成因与盖层封闭能力

准噶尔盆地南缘是典型的高压—超压含油气区,明确超压成因机制以及强超压条件下油气保存机制,对于认识油气富集规律、预测有利勘探区十分重要。从高探1井超压油藏特征及其勘探成果出发,在分析高探1井超压成因机制的基础上,对超压系统中盖层水力破裂动态封闭的烃柱高度进行了预测。研究认为：高探1井白垩系清水河组超压为多种成因,其中构造挤压增压占51.03%,超压传递占14.94%,欠压实增压占34.03%,喜马拉雅运动期的构造冲断—侧向挤压应力是深层异常高压的主要诱因。高探1井白垩系清水河组泥岩盖层厚度大,排替压力大,封闭能力强,超压系统盖层水力破裂和先存断层重新滑动动态控制了盖层能承受的最大超压和能封闭的最大烃柱高度。高探1井白垩系清水河组和侏罗系头屯河组为2套独立的压力系统,清水河组压力系数为2.32,接近先存断层滑动的临界压力条件,推测盖层破裂前能够动态封闭的最大烃柱高度为200 m。高泉背斜中—上侏罗统为下一步重点勘探层系,河道—三角州前缘砂体可为优质储集层,构造-岩性油气藏可能是下一步勘探重点。     

库车坳陷构造挤压对流体动力的影响

库车坳陷喜马拉雅晚期构造挤压强烈,流体动力分布复杂。为分析库车坳陷构造挤压对流体动力的影响,模拟了库车坳陷喜马拉雅晚期最大主压应力的分布;利用建立的构造挤压增压模型,评价了库车坳陷主要构造带喜马拉雅期构造挤压增压;将沉积型超压和构造挤压增压加以叠合,获得了库车坳陷目的层的压力演化历史,并恢复出气势的演化历史;在构造应力场和流体动力恢复的基础上,分析了库车坳陷构造挤压对流体动力的影响及天然气运聚特征。结果表明,库车坳陷在构造强烈活动期,构造挤压改变了流体动力的大小,流体动力的增大增强了天然气的运移动力,有利于天然气运移,流体动力的减小减弱了天然气的运移动力,有利于天然气聚集;构造挤压也改变了流体动力的方向,构造挤压作用下,使局部圈闭成为相对低势区,成为天然气运移的指向区;较强流体动力指向上的弱流体动力区,可成为天然气的有利聚集区。     

川西前陆盆地超压分布及成因机制

地层超压为油气运聚的主要动力之一。为研究川西地区三叠系-侏罗系超压体系的分布、成因机制及其对天然气成藏的贡献作用,开展了以岩石综合压实模型和差应力模型为基础的成因机制定量研究。结果表明：①川西地区上三叠统-侏罗系的超压在垂向上的分布存在4种形式：钟形、纺锤形、阶梯形和复合型,分别分布于推覆体前缘、川西南、川西北和中部地区,前2种对流体的保存能力较弱,而后2种对流体具有较强的封存能力。②中部、北部为上三叠统的超压中心,而侏罗系的超压中心位于中部地区,超压强度向四周递减,龙门山前缘地区维持静水压力。③川西地区地层压力的发展经历了沉积超压发展阶段（晚三叠世-始新世）和构造超压发展阶段（渐新世-现今）,其中晚三叠世-早白垩世为沉积超压增压阶段,晚白垩世-始新世为沉积超压消散阶段。④现今的超压由残余沉积超压和构造挤压增压叠加而成,中部和北部地区的超压成因中,构造挤压增压的贡献占比为30%~60%,而南部则大多由构造挤压增压所致。残余沉积超压主要由燕山中、晚期的生烃作用形成。该研究成果对寻找超压型油气藏具有指导意义。     

Estimating Formation Pore Pressure in Tectonic Compression Zones

Abstract

Accurate knowledge of formation pore pressure is a key requirement for safe and cost-effective drilling in overpressured formations. Tectonic compression is an important type of overpressure mechanism, in addition to undercompaction and fluid expansion. However, there is not a valid approach for overpressure estimation in tectonic compression zones. Actually, two lateral stresses are too large to be ignored in tectonic environments. As a consequence, the conventional overpressure estimation methods are not accurate enough for tectonic compression mechanism. This article presents a new approach called the root mean square (RMS) principal stress method that modifies the estimation of pore pressure for tectonic compression zones. The RMS method better considers the characteristics of a 3D stress state. It has been tested in the Kuqa thrust belt of Tarim oil field where significant tectonic compression commonly exists. Pore pressure estimation of this region shows that the RMS method provides more precise pore pressure estimates than conventional methods.     

柴达木盆地大风山凸起地层压力预测及成因分析

地层超压预测对油气成藏的研究具有重要意义。通过测井曲线组合、声波速度-垂向有效应力交会图、声波速度-密度交会图和超压综合分析等方法,对柴达木盆地大风山凸起各层位的超压成因进行了分析,并对压力预测方法进行了改进。研究结果表明: ①柴达木盆地大风山凸起下油砂山组地层超压成因为不均衡压实和构造挤压作用;上干柴沟组和下干柴沟组上段超压成因为不均衡压实、构造挤压和超压传递。②用单一方法如平衡深度法或伊顿法均无法有效预测研究区的地层压力,基于不同超压成因机制的差异,对下油砂山组地层压力采用平衡深度法计算,对上干柴沟组和下干柴沟组上段则使用伊顿法计算,结果更准确。研究区压力计算结果与实测地层压力的误差小于 7.00%,平均误差为4.30%。③超压的预测可为油藏描述、储量估算、安全钻井作业提供数据支持。超压是油气运移的动力,可以指示油气运移的方向,估算油气运移距离,对油气成藏的研究具有重要指导意义。     

库车坳陷迪那2气田异常高压成因机制及其与油气成藏的关系

通过对间接估算和地层测试获取的地层压力分布特征的研究,结合实际地质资料和前人最新研究成果,分析了库车坳陷迪那2气田异常高压的成因机制,并估算了主要超压机制对现今超压的贡献,探讨了异常高压形成过程及其与天然气藏形成的关系。结果表明,不均衡压实、构造应力和超压传递作用为迪那2气田异常高压的主要形成机制,其中断裂的垂向开启和褶皱形成引起的超压传递作用是最主要原因。迪那2气藏的形成与气藏内异常高压的形成具有同步性,康村期的早期油气充注时,储层基本为正常压力系统;库车沉积期快速的沉积作用产生了压实不均衡作用,形成了约5~10 MPa的过剩压力;库车组剥蚀期到第四纪,在强烈的构造挤压作用下,断裂幕式开启形成的垂向超压传递作用、褶皱形成引起的侧向超压传递作用和水平的构造应力作用,极大地增大了储层中异常压力的幅度,形成了约40~50 MPa的过剩压力,该时期为迪那2气田超高压及气藏形成的主要时期。