異常高壓氣藏的成因分析

敬巍

（西南石油大學(xué)四川成都610500）

異常高壓氣藏的成因分析

敬巍

（西南石油大學(xué)四川成都610500）

流體壓力高于正常靜水壓力即稱為異常高壓。一異常高壓是多種地質(zhì)因素長期作用的產(chǎn)物，是沉積作用、構(gòu)造作用、流體活動等作用的綜合體現(xiàn)，在沉積盆地形成的這種異常高壓特征，通常與盆地的構(gòu)造特征密切相關(guān)，因此，對于異常高壓的成因主要從地質(zhì)因素和構(gòu)造因素探討。

異常高壓成因構(gòu)造

產(chǎn)生異常高壓的地質(zhì)因素多種多樣，根據(jù)世界范圍內(nèi)現(xiàn)今已發(fā)現(xiàn)的異常高壓情況，其成因可歸納為構(gòu)造作用成因、沉積成巖作用成因、油氣生成作用成因等幾類，不同因素具有不同的增壓機(jī)理和作用方式。

1　構(gòu)造應(yīng)力作用

構(gòu)造應(yīng)力作用時形成異常高壓的一種重要機(jī)制。構(gòu)造作用可使異常高壓快速聚集，引起流體壓力升高的構(gòu)造因素類型多樣，主要包括擠壓、抬升、底辟等作用。

1.1構(gòu)造擠壓作用

構(gòu)造擠壓形成的異常高壓通常具有良好的封閉性，使得擠壓作用只使圈閉變形但不被破壞，圈閉內(nèi)流體得以保存。即圈閉內(nèi)流體質(zhì)量基本不變，而圈閉由于擠壓變形體積減小，使得孔隙空間減小，繼而使得流體壓力增大。

構(gòu)造擠壓作用多見于擠壓型盆地。逆斷層是深部氣源巖向儲氣構(gòu)造內(nèi)定向充注油氣的通道，如北天山山前的斷裂活動引起它源流體充注是準(zhǔn)噶爾盆地南緣古近系儲層中產(chǎn)生異常高壓的重要原因；同時，逆斷層自身的封閉性可構(gòu)成異常高壓封存箱的側(cè)箱板。

1.2構(gòu)造抬升作用

已經(jīng)形成的氣藏或者圈閉，在構(gòu)造抬升作用下，儲層孔隙中流體壓力得到保持，高于底層正常流體壓力。這種異常高壓的形成通常也要求蓋層封閉能力強(qiáng)、圈閉四周遮擋好，尤其是構(gòu)造抬升作用形成的斷層，需具備良好的側(cè)向封閉性；構(gòu)造在抬升運(yùn)動過程中，氣藏或者圈閉內(nèi)流體封閉好，因此與鄰層或者鄰區(qū)相比，壓力偏高。如川中地區(qū)上三疊統(tǒng)須家河組氣田。

1.3構(gòu)造底辟作用

構(gòu)造底辟作用指在上覆地層壓力作用下，塑性巖體發(fā)生流動，形成底辟、刺穿體等構(gòu)造，從而擠壓周圍封閉性良好的地層，造成巖石孔隙體積發(fā)生變化，孔隙流體壓力升高，形成異常高壓。

底辟作用主要產(chǎn)生于巖鹽、泥巖等地層。如美國路易斯安那州和德克薩斯州侏羅系Louann巖鹽層，其底辟作用發(fā)生在新生代初期的快速沉積期，受砂泥巖沉積擠壓作用的影響，巖鹽體被擠向海灣方向，形成鹽丘和鹽脊，也有些底辟構(gòu)造向上刺穿了整個上覆沉積，并在鹽體周圍形成異常高壓。

1.4構(gòu)造埋深作用

構(gòu)造埋藏作用也可能形成異常高壓。已經(jīng)形成的氣藏或者圈閉，在構(gòu)造作用下，迅速深埋藏，儲層孔隙體積減小，流體在質(zhì)量不變時，體積減小后形成的異常高壓特征。

這種異常高壓的形成要求構(gòu)造作用以下降埋藏為主，構(gòu)造運(yùn)動過程中，圈閉的封閉性得到保存，沒有與相鄰層或相鄰區(qū)的流體充分交換，從而使得壓力高于鄰區(qū)。

2　沉積成巖作用

沉積成巖作用是異常高壓形成的重要機(jī)制，它包括沉積物沉積時期的欠壓實(shí)作用和沉積物成巖時期的礦物轉(zhuǎn)換作用。

2.1欠壓實(shí)作用

在正常壓實(shí)條件下，隨著埋深的增加，上覆靜巖壓力逐漸增加，孔隙流體被擠壓排出并保持對應(yīng)深度的靜水平衡壓力，形成正常壓實(shí)體系。

而在完全封閉的環(huán)境中下，隨著上覆巖層載荷的快速增加，當(dāng)泥質(zhì)巖滲透率降低使得孔隙水排出受到限制或阻礙時，孔隙流體壓力將隨著上覆靜巖壓力以相同、甚至更快的速率隨埋深的增加而增加，而有效應(yīng)力將保持不變或減小，從而形成超壓體系。欠壓實(shí)造成的異常高壓大小取決于封密層的滲透性、巖性、沉積速率、地殼的構(gòu)造運(yùn)動。

例如我國渤海灣盆地的東營凹陷和沾化凹陷，在其沙河街組的沙三段和沙四上亞段，大套泥巖在壓實(shí)過程中，孔、滲降低，封閉性增強(qiáng)，孔隙水難于排出，從而引起異常高壓。

2.2礦物轉(zhuǎn)換作用

粘土礦物轉(zhuǎn)化作用是指蒙脫石脫水向伊-蒙混層、伊利石轉(zhuǎn)換的過程。在這一過程中，新生成的水會承載一部分通常由多孔介質(zhì)有效應(yīng)力調(diào)節(jié)的總垂直應(yīng)力，造成流體壓力升高，形成異常高壓。

蒙脫石脫水后形成的自由水可使得地層內(nèi)水體體積急劇增加。第Ⅰ階段孔隙水含量減小約30%，包括20%～25%的層間水和5%～10%的殘余水；第Ⅱ階段，泥質(zhì)沉積物繼續(xù)吸收地?zé)崮艿揭欢ǔ潭?，層間水便會被驅(qū)動并釋放到自由水體系中，此階段活動水的數(shù)量可占到壓實(shí)總體積的10%～15%；第Ⅲ階段，隨沉積物溫度的增加，會有微量的水從粘土礦物晶格和空隙中擠出，其密度與毛細(xì)管水接近。

3　油氣生成作用

油氣生成作用增壓可細(xì)分為有機(jī)質(zhì)熱解生烴增壓和液態(tài)烴熱裂解生氣增壓兩種。

3.1有機(jī)質(zhì)熱解作用

固態(tài)干酪轉(zhuǎn)化為液態(tài)烴和氣態(tài)烴均都伴有體積的增大。如具有封閉系統(tǒng)，便可能產(chǎn)生異常高壓。但是這種機(jī)制只有當(dāng)有機(jī)碳達(dá)到一定程度、有機(jī)質(zhì)發(fā)生裂解時才可能造成較為顯著的過剩流體壓力，而孔隙體積以及孔隙中流體的體積變化決定這壓力的高低。

3.2液態(tài)烴熱裂解作用

液態(tài)烴類的熱裂解作用是指生成的液態(tài)烴在一定條件下裂解成氣態(tài)的作用。烴類由液態(tài)化為氣態(tài)的同時伴有體積的膨脹，若系統(tǒng)封閉，便可形成異常高壓。

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TE3[文獻(xiàn)碼]B

1000-405X（2015）-7-39-1