沉积地层埋藏过程对泥岩压实作用的影响

同一岩层经过不同的埋藏轨迹最终达到相同的埋藏终止状态,其孔隙度的保存量存在差异。文中从粘弹塑性体应力-应变模型(Bingham模型)出发,经过严格的数学推导,得出变速埋藏条件下地层孔隙度与埋深和经历时间的函数关系,认为地层孔隙度受埋藏时间和埋藏深度两个因素共同影响,其实质是孔隙度大小受地层埋藏史控制。为了充分证实这一结论,从数学上推导四大类型(加速型、恒速型、减速型和先埋后停型)沉降盆地孔隙度的时间深度函数。研究表明,加速型埋藏盆地对孔隙的保存最为有利,减速型埋藏盆地对孔隙的保存最为不利,恒速型埋藏盆地对孔隙的保存居中。该结论不仅在中国南海北部湾盆地和珠江口盆地得到很好的验证,而且与前人通过统计3种类型埋藏盆地相对应的3个代表性沉积盆地(前陆盆地、裂谷盆地和克拉通盆地)孔隙度的演化关系相一致。     

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。     

碎屑岩成岩压实作用模拟实验研究

实验采用自行设计和组装的压实成岩模拟装置,以中砂级纯净石英碎屑为实验介质,开展压实模拟实验,通过对实验过程中所出现的物理和化学变化进行分析和研究,得到了一些认识:在压实过程中,砂体孔隙度和渗透率的变化具有明显的二分性,即压实初期的陡变带和随后出现的缓变带;缓变带实验数据分析表明,孔隙度和承载压力之间存在良好的线性关系,孔隙度和渗透率之间存在良好的半对数关系,渗透率和承载压力之间存在良好的指数关系。系统流体的实时取样测试表明,压实作用不仅仅是一个物理过程,同时也会发生化学变化,即使在较浅的埋藏条件下,石英砂体也发生了压溶现象。     

埋深变质作用产生的扩张模式

在地壳的增厚地区,岛弧和俯冲带,区域动热变质作用通常与板块的聚合作用有关,这些地区的岩石类型表明变质作用与构造岩组构的发育过程有密切的对应关系。洋底和埋深变质作用具有区域性分布的特点,但许多研究者认为这类变质作用与上述动热变质作用截然不同,主要由于缺少构造岩组构方面的资料,Coombs(1961)提出了埋深变质作用并将其从区域变质作用类型中划分出来,对埋深变质作用期间控制矿物转变的有关因素的研究取得显著进展,但对变质作用发展的地球动力环境问题则很少给予重视,在正常的地热梯度影响下埋深变质作用通常认为与埋深作用有关,但这种解释不能令人信服,本文则提出扩张环境中形成的埋深变质作用的新模式。埋深变质作用发生于巨厚的碎屑和火山碎屑岩系列中,岩石圈的变动是产生这一巨     

沉积盆地碎屑岩地层孔隙度演化模型分析——以鄂尔多斯盆地延长组为例

碎屑岩地层孔隙度演化特征的研究已经从定性分析向定量化方向发展,掌握了地层孔隙度在地史过程中的演化规律有助于深化油气成藏机理的认识。本文分别以鄂尔多斯盆地镇泾地区延长组8段砂岩和姬塬地区延长组7段泥岩为研究对象,以现今孔隙度特征为切入点,以地史时间为主线,分别建立了适用于砂岩孔隙度和泥岩孔隙度演化的数学模型。砂岩孔隙度演化模型是总体减孔效应和局部增孔效应数学模型的叠加,前者主要受机械压实和化学压实作用的影响,而后者以溶蚀作用为主。泥岩孔隙度是正常压实趋势下孔隙度演化模型与欠压实段孔隙度增量模型的叠加。     

无明显压实的滨海相沉积孔隙度识别及其机理与意义

通过建立沉积压实理论模式和由土体单元压缩前后体积、孔隙比、孔隙度变化的理论关系所导出的压实度与孔隙度关系式表明,沉积过程中下伏沉积压实度不发生变化时,上覆沉积孔隙度变化取决于初始沉积孔隙度,因沉积环境变化导致初始沉积孔隙度发生变化,造成沉积孔隙度与沉积深度不相关,出现下伏沉积孔隙度大于上覆沉积的情况。这是下伏沉积孔隙水不能排出,呈欠压实状态的表现。当无沉积外干扰因素,连续沉积过程中出现土柱下部孔隙度大于土柱上部时,土柱下部一定处于欠压实状态,这是识别滨海相沉积上覆沉积后未被再压实的重要标志。通过广东沿海8个工程场地58个钻孔191个土样相同钻孔相同命名土,及广东和国内其他有关地区不同场地共208个土样不同钻孔相同命名土孔隙度与分布深度比较,分析显示,大约40 m以内或晚更新世中晚期以来滨海相沉积在垂向和横向分布上普遍存在这种欠压实特征。提出沉积压实大致具随序发生的三个阶段:1）最表层的薄层在初始沉积孔隙度影响下的初始沉积压实阶段;2）欠压实阶段;3）再压实阶段。综合研究结果显示,滨海相沉积一般渗透性差,泄水环境不好,除沉积外因素导致再压实的局部相关沉积层外,近地表40 m以内或晚更新世中晚期以来的滨海相沉积压实下沉量不明显,在用滨海相沉积研究古海平面及海岸地壳运动时,一般情况可不考虑沉积压实影响。     

鄂尔多斯盆地上三叠统延长组机械压实作用与 砂岩致密过程及对致密化影响程度

近年来,随着致密砂岩油气藏研究的不断深入,亟需明确致密砂岩储层致密化机理,从而更好地利于致密砂岩油气藏的勘探与开发。机械压实作用通常被理解为中浅层砂岩所经历的主要成岩作用,而深层的机械压实作用长期以来被人们所忽视。为探讨机械压实作用在砂岩致密过程中的作用及对致密化的影响程度,本次研究以鄂尔多斯盆地上三叠统延长组致密砂岩为例,通过井孔浅层与深层孔隙度变化趋势分析、镜下岩石结构的证据和砂岩压实模拟实验3个方面对延长组致密砂岩储层机械压实作用特征进行了分析。研究发现砂岩在深层与浅层压实减孔趋势一致或平行;随着上覆压力的增加,砂岩一直表现为减孔效应且机械压实作用强度随埋深的增加而变大;薄片特征显示延长组致密砂岩机械压实作用存在分级特征,不同级别的压实强度对应一定的镜下压实特征,通过统计薄片数据发现样品都处于压实作用与胶结作用对孔隙度影响评价图(Houseknecht图版)的左下区域。结果表明砂岩在埋藏致密化过程中自始至终存在机械压实作用,并且机械压实作用是导致砂岩致密减孔最重要的原因,远远超过胶结作用产生的减孔效应。由于砂岩孔隙度演化不仅与埋深有关,同样受到地质时间的影响,本次研究通过数学推导建立了砂岩孔隙度时间埋深双元函数模型,进而通过孔隙度双元函数可以对压实减孔进行定量分析,表征机械压实作用对砂岩致密化过程的影响程度。     

库车坳陷不同构造带沉降差异性及其对储层孔隙度的影响

利用回剥原理,采用盆地模拟技术,选择东、西两条剖面对库车坳陷不同构造带典型井的沉降史进行了对比研究。结果表明,克拉苏构造带早期相对深埋、晚期持续深埋,秋里塔格构造带早期浅埋、晚期快速深埋,前缘隆起带早期缓慢浅埋、晚期相对浅埋。库车坳陷不同构造带的构造活动和沉降差异性导致其储层孔隙度差异明显。这种沉降差异性反映出由北向南从克拉苏构造带到前缘隆起带储层经历的深埋时间和最大埋深由大变小,储层在埋藏过程中所受的成岩压实作用由强变弱、孔隙度由小变大。时间深度指数定量地反映了这种沉降差异性及其对孔隙度的影响。     

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。     

用泥岩压实法推算东营期剥蚀厚度

本文依据泥岩压实的物理化学过程,建立了超深井泥岩压实趋势模型;提出推算东营期剥蚀厚度应在正常的机械压实段,以压实泥岩时差为下限,向上作统计趋势线;并讨论了压实斜率和地表传播时差取值问题。     

How Burial Time of Avalanche Victims is Influenced by Rescue Method: An Analysis of Search Reports from the Alps

Two hundred and seventeen avalanche reports from Switzerland and the Tyrol were used to investigate the influence of rescue method on the survival and burial time of avalanche victims. The probability of survival for victims rescued by their companion was higher (75, n=113) than for people found by an organised search team (30, n=104). Burial time and burial depth are the main factors, which decide whether a person is recovered dead or alive. People who were still alive were recovered significantly earlier and from a shallower burial depth than people who died in an avalanche. There is also a significant difference in the burial time dependent on whether companions or rescue teams carry out the search. In localising the site by means of sight/call or avalanche beacon by companions there is a clear relation between burial time and burial depth. For rescue teams, the relation between burial time and area of the avalanche is important. When working with avalanche dogs or probe lines there should be a clear correlation between burial time and area of the avalanche For dog teams arriving at the scene, there is a relation between search/excavation time and burial depth. Search time for tour skiers based on the information given will always be limited due to the burial depth of the victim. This means that the digging tools used are very important. The greatest problems facing rescue teams are limited transport capacity and the organisation of the whole mission over a large area. Therefore, speed and efficiency are of the utmost importance, when organising any search.     

砂岩机械压实与物性演化成岩模拟实验初探

为了模拟沉积地层埋藏成岩过程中,压实作用下储层物性参数的连续变化特征,采用自行设计的成岩作用模拟实验系统,利用不同的现代沉积物样品,开展了砂岩机械压实作用模拟实验。实验表明：砂岩机械压实作用过程中孔隙度和渗透率随深度的变化具有分段性,即早期速变阶段和晚期缓变阶段。利用缓变阶段的数据分析发现,深度与孔隙度之间存在着良好的指数关系,深度与渗透率之间存在着良好的乘幂关系,孔隙度与渗透率之间存在着良好的指数关系。只经历机械压实作用的情况下,相同物源、相同分选的砂岩,颗粒粒度越粗,压实作用过程中,压实减孔率越小,最终保存的孔隙越多,砂岩渗透性越好;不同分选、相近粒度的砂岩,分选越差,压实作用过程中,压实减孔率越大,最终保存的孔隙越少,砂岩渗透性越差。不同岩相类型的砂岩,在压实缓变阶段,分选好中砂岩相平均百米减孔量最小,其次为分选好细砂岩相和分选好粉砂岩相,再次为分选中等粗砂岩相,分选差含砂砾岩相平均百米减孔量最大。     

埋藏压实-侧向挤压过程对库车坳陷深层储层物理性质的改造机理

早期长期浅埋、后期快速深埋及晚期强烈的侧向挤压作用是西部前陆盆地共性的地质演化过程,埋藏(机械)压实-侧向挤压过程对深层砂岩储层岩石物理性质与储集性具有重要的改造作用。开展成岩物理模拟实验研究,并与实际地质分析相结合,探索改造作用机制的演化过程,认为持续的垂向压实作用使储层碎屑颗粒由松散状至紧密堆积。在晚期侧向挤压、持续垂向埋藏压实共同作用下,深层碎屑颗粒表现为明显的共轭双方向定向排列特征。在快速垂向压实和强烈的侧向挤压应力作用下,石英、长石等颗粒内出现明显的无定向微裂缝、共轭剪切微裂缝。微裂缝的出现可增强颗粒的可溶蚀性,提高储层渗透性。明确埋藏(机械)压实-侧向挤压过程对深层砂岩储层物理性质与储集性的改造作用机制,对评价与预测深层有利储层的分布具有积极作用。     

泥页岩吸附气量随地层埋深变化趋势预测分析

泥页岩在地层温度和压力条件下的吸附气量对于资源评价、有利区优选具有重要意义。因此,有必要确定在温度和压力双变量因素影响下页岩的吸附气量及其变化规律。通过合理运用不同温度下的等温吸附实验数据,将温度和压力双变量因素转化为埋深这个单一因素。选取某A样品,进行不同温度下的等温吸附实验,合理利用不同温度点和实验测试压力点的吸附气量数据,并通过温度梯度、压力系数实现温度、压力、埋深之间的相互转换,预测出其它温度点对应的吸附气量,从而建立该样品吸附气量随着埋深变化的定量预测模型。通过该模型计算未测试温度点的吸附量,结果准确可靠,认为该方法可以作为一种计算页岩吸附气含量的新方法。研究表明吸附气量随着深度的变化存在一个深度转折点,在该深度以浅的范围,吸附气量随着深度的增大而增大,压力起决定作用;在该深度以深的范围,吸附气量随着深度的增大而减小,温度起决定作用。     

回填湿陷性黄土地基强夯法有效加固深度影响因素分析

西北某回填湿陷性黄土地基强夯处理项目,施工完成后部分区域土层湿陷性未完全消除。对强夯法加固回填湿陷性黄土地基有效加固深度的影响因素进行分析,认为夯击能量和夯击次数是影响有效加固深度的首要因素,此外还有地基土含水量、不同土层的厚度及埋藏顺序、回填土层的密实程度及强夯设计参数等。     

鄂尔多斯盆地奥陶系不同组构碳酸盐岩埋藏溶蚀实验

鄂尔多斯盆地奥陶系碳酸盐岩储层受埋藏溶蚀作用控制明显,而地层深部复杂的水-岩反应造成埋藏溶蚀研究难度较大,并进而影响了储层的评价与预测。分别利用CO₂溶液和乙酸溶液为流体介质进行溶蚀模拟实验,探讨埋藏条件下温度、压力、流体等因素对不同矿物及组构碳酸盐岩溶蚀作用的影响。结果表明:1）随着温度与压力升高,碳酸盐岩样品在乙酸溶液中的溶解速率均相应提高,在CO₂溶液中的溶解速率则先增加后减小,且在110℃~130℃区间内溶蚀速率最大;深埋藏环境下,各岩类溶蚀速率差异减小,并趋于一致;2）岩石矿物成分和组构,原岩初始孔隙度的大小及其连通关系,以及晶体的产状对成岩后期的埋藏溶蚀作用也具有重要的影响。不溶组分含量低、颗粒/灰泥比高、矿物成分复杂的碳酸盐岩由于组构选择性溶蚀作用而更易被溶蚀;碳酸盐岩的溶蚀速率随方解石含量的增加而增加,但深埋藏环境下,矿物成分含量差异对溶蚀速率的影响作用减弱;硬石膏与白云岩相伴生时,可优先溶蚀形成膏模孔,并促进白云石的溶解,改善储层效果。不同岩性,总体上灰岩较白云岩及过渡岩类更易发生埋藏溶蚀作用。结合研究区实际地质条件分析,砂屑灰岩、膏质白云岩等埋藏溶蚀强度较大,通过对原岩早期组构选择性溶蚀形成孔隙的继承和调整,叠加埋藏期岩溶作用后,可形成规模优质储层。