渤海灣盆地南堡凹陷異常壓力系統(tǒng)及其形成機理

張 磊,向才富,董月霞,張夢媛,5,呂 玥,6,趙忠新,龍華山,陳 爽

[1.中國石油大學(北京) 油氣資源與探測國家重點試驗室，北京 102249； 2.中國石油大學(北京) 地球科學學院，北京 102249；3.中國地質(zhì)大學(北京) 海相儲層演化與油氣富集機理教育部重點實驗室，北京 100083； 4.中國石油 冀東油田分公司，河北 唐山 063000； 5.中國石油 勘探開發(fā)研究院 廊坊分院，河北 廊坊 065007； 6.中國石油 勘探開發(fā)研究院，北京 100083]

流體活動控制著盆地中物質(zhì)的遷移和能量的再分配，它與油氣的生成、運移和成藏過程密切相關[1-2]，也是地質(zhì)領域的研究熱點和難點。全世界已發(fā)現(xiàn)超壓盆地有180多個，其中160多個均為富含油氣盆地[3]。異常壓力指某一深度的地層壓力高于或低于靜水壓力，可分為異常高壓和異常低壓。異常高壓的形成機理有多種，對于非擠壓型盆地而言，可主要劃分為兩大類：不均衡壓實作用和流體膨脹作用[4]。不均衡壓實作用(又稱欠壓實作用)是大多數(shù)超壓盆地最主要形成機制，地層在埋藏過程中若孔隙流體不能及時排除，上覆地層的一部分載荷便由孔隙流體承擔，從而形成異常高壓[4-7]。流體膨脹作用是指在孔隙容積不變時，流體增加而引起的異常高壓，這類機理中對超壓貢獻顯著的主要為烴類生成作用[4,8-10]和超壓傳導[11]；水熱效應對超壓的貢獻相對較小，且需要較封閉的地質(zhì)環(huán)境，一般只在特殊的地質(zhì)條件下才有較為明顯的作用[12-13]；成巖作用對異常高壓的貢獻也相對有限，主要起輔助作用[4,14]。異常低壓的形成機理也存在多種，其中最主要的機制為構造隆升和地層剝蝕[15-16]，并在地層抬升剝蝕過程中引起的地層水降溫收縮作用[16]。

前人對南堡凹陷地層壓力結構和成因機制開展了一系列的研究，孫明亮等[17-18]研究認為超壓頂界面大致位于2.8～3 km處；曲志浩等人[19-21]認為不均衡壓實作用和烴類生成作用是本區(qū)超壓形成的主要原因。研究區(qū)壓力系統(tǒng)復雜，異常高壓和異常低壓均有發(fā)育，且在不同構造帶上差異顯著。然而目前對于研究區(qū)不同構造帶的地層壓力特征刻畫還不夠深入，對不同地區(qū)超壓來源和成因機理還缺乏深入探討，特別是中淺層的異常高壓和異常低壓缺少深入分析。針對這些問題，本文利用測井曲線、地層測試等資料刻畫南堡凹陷不同構造帶的壓力結構特征，利用數(shù)值模擬技術、垂直有效應力-聲波時差圖版等方法，深入探討不同異常壓力系統(tǒng)的形成機理。

1 地質(zhì)概況

南堡凹陷位于渤海灣盆地黃驊坳陷北部(圖1a)，其西北界為西南莊斷層，與西南莊凸起、老王莊凸起相隔；東北界為柏各莊斷層，與柏各莊凸起、馬頭營凸起相鄰，南部與沙壘田凸起呈斷超關系[22-24]。凹陷自北向南可劃分為8個構造單元，分別是高尚堡構造帶、柳贊構造帶、老爺廟構造帶、北堡-5號構造帶、1號構造帶、2號構造帶、3號構造帶和4號構造帶，及三個次級洼陷，分別是拾場次洼、林雀次洼和曹妃甸次洼。凹陷總面積約為1 932 km2，其中灘海面積1 362 km2，陸地面積570 km2[25](圖1b)。

受柏各莊和西南莊邊界斷層的控制，凹陷在剖面上整體呈現(xiàn)為北斷南超的復式半地塹結構，構造樣式以復式“Y”型為主[26](圖1c)。本區(qū)斷層經(jīng)歷了4幕主要的構造活動，對本區(qū)構造格局影響最大的是裂陷Ⅱ幕和明華鎮(zhèn)期之后的構造活化。前者導致邊界斷層強烈活動，使南堡凹陷由分割的小斷陷形成統(tǒng)一的北斷南超的地質(zhì)結構。后者導致前期斷層形成特征的復式花狀構造，控制了本區(qū)油氣的垂向運移和輸導。

南堡凹陷縱向上發(fā)育了多套含油氣組合，其中最重要的是東營組一段之上的中淺層含油氣組合。南堡凹陷主要發(fā)育3套烴源巖，分別是古近系沙河街組三段(Es3)，沙一段(Es1)和東營組三段(Ed3)。其中沙三段為主力烴源巖，厚度可達數(shù)百米，平均TOC含量為1.87%，有機質(zhì)類型以偏腐泥混合型為主，鏡質(zhì)體反射率(Ro)介于0.54%～1.82%，屬于成熟-高成熟階段[27]。儲層在各個層位均有發(fā)育，其中最主要的儲層段從淺至深分別為：明化鎮(zhèn)組(Nm)、館陶組(Ng)、東營組(Ed)和沙河街組三段(Es3)。區(qū)域性蓋層主要為沙河街組二段(Es3)、東營組二段(Ed3)的厚層泥巖、館陶組火山巖及明化鎮(zhèn)組下段的泥巖(圖2)。

圖1 南堡凹陷構造單元、斷裂體系和油氣田分布關系(a)及剖面結構特征(b)Fig.1 Relationship of tectonic units,fault system and distribution of oil and gas fields in the Nanpu Sag(a),and the structural features of cross-section AB(b)

2 南堡凹陷壓力系統(tǒng)與異常壓力特征

2.1 泥巖欠壓實特征

泥巖聲波時差曲線是研究地層異常壓力的常用方法[28-29]。筆者選取南堡凹陷不同次洼典型井進行了分析，如北5井,南堡5-85井,南堡5-98井,高87X1井和南堡3-27井。單井壓實曲線顯示，2 000 m之上為正常壓實，之下逐漸出現(xiàn)明顯偏離正常趨勢線的現(xiàn)象。欠壓實頂界面大致位于1 700 m左右，對應層位在不同的次洼稍有差異，拾場次洼和林雀次洼為館陶組，在曹妃甸次洼則為明化鎮(zhèn)組。從聲波時差剖面上可識別出3套主要欠壓實泥巖段，從下至上分別為沙河街組三段、沙河街組一段和東營組三段，這與前人的研究也相符[18-19,21]，館陶組下段也出現(xiàn)低幅度欠壓實現(xiàn)象(圖3)。

2.2 儲層壓力特征

2.2.1 不同構造帶壓力特征

本次研究共收集凹陷內(nèi)357口井1 354個鉆桿測試數(shù)據(jù)(DST)和重復地層壓力測試數(shù)據(jù)(RFT)，排除了由生產(chǎn)等因素造成的異常點，詳細刻畫了不同構造帶的壓力結構特征。關于異常壓力的劃分，前人提出了不同的劃分標準[30]，本文采用國內(nèi)外統(tǒng)一標準：異常低壓壓力系數(shù)(pc)小于0.80，低壓壓力系數(shù)為0.80～0.96，常壓壓力系數(shù)為0.96～1.02，高壓壓力系數(shù)為1.02～1.20，異常高壓壓力系數(shù)大于1.20。

圖2 南堡凹陷新生代地層特征和構造演化(據(jù)冀東油田修改)Fig.2 Characteristics of Cenozoic strata and their tectonic evolution,Nanpu Sag(modified from the diagram of Jidong oilfield)

研究表明南堡凹陷地層壓力特征多樣，異常低壓與異常高壓并存，不同構造帶的壓力特征存在明顯差異，異常高壓主要發(fā)育在凹陷北部的構造帶上。壓力結構縱向上可劃分為3個帶，深部超壓帶(≥2 400 m)，中部過渡帶(1 800～2 400 m)和上部正常壓力帶(≤1 800 m)。超壓頂界面約為2 400 m，超壓發(fā)育層位主要為沙三段，壓力系數(shù)高，大部分在1.2～1.6，最高可達1.9，如G3102-6井。壓力過渡帶主要發(fā)育在館陶組中下部，也有個別點發(fā)育低幅度超壓，如M28X1井，之上為常壓帶(圖4)。

灘海地區(qū)壓力系數(shù)普遍較低，除北堡構造的B5井發(fā)育低幅度超壓外，其余基本為常壓、低壓甚至異常低壓。南堡4號構造帶的壓力系數(shù)最低，東二段壓力系數(shù)明顯要低于其他構造帶，為異常低壓(圖4)。南堡凹陷不同構造帶壓力結構迥異，表明其異常壓力的形成機理也可能存在差異。

2.2.2 儲層壓力平面特征

圖3 南堡凹陷泥巖橫、縱剖面聲波時差特征Fig.3 Acoustic time of the mudstone cross sections and profiles in the Nanpu Saga.B5井;b.NP5-85井;c.NP5-98井;d.G87X1井;e.NP3-27井

圖4 南堡凹陷不同構造帶儲層流體壓力特征Fig.4 Characteristics of reservoir fluid pressure in the tectonic zones,Nanpu Saga.南堡凹陷壓力結構;b.高尚堡構造帶;c.柳贊構造帶;d.老爺廟構造帶;e.北堡+5號構造帶;f.1號構造帶;g.2號構造帶;h.3號構造帶;i.4號構造帶

為研究壓力平面分布特征，將DST與RFT測試數(shù)據(jù)換算為壓力系數(shù)(地層水密度取1.02 g/cm3)，分不同層位投影在平面上，并結合泥巖厚度分布圖、沉積相圖和斷裂帶分布圖等資料，綜合勾勒出不同層位壓力系數(shù)平面分布圖。沙河街組三段是南堡凹陷超壓主要發(fā)育層位，其壓力系數(shù)平面分布圖顯示，環(huán)生烴洼陷異常高壓帶最為發(fā)育，超壓中心有兩個，分別位于林雀次洼和曹妃甸次洼，壓力系數(shù)高于1.5。壓力系數(shù)等值線環(huán)生烴次洼向四周逐漸降低，在2號構造帶南部和4號構造帶南部形成常壓-低壓帶(圖5)。上覆東營組一段和二段的超壓井多位于沙三段的超壓區(qū)域之內(nèi)或附近，且主要在靠近切穿沙三段烴源巖的斷層附近。沙河街組和東營組三段的低壓井，或是位于持續(xù)活動的大型斷裂活動帶上，如G310井和NP4-33井等，或是遠離生烴洼陷，如NP3-80井等(圖5)。

2.2.3 儲層壓力剖面特征

將各層位壓力系數(shù)平面分布圖投影到切過的剖面上，并結合鉆井、沉積相、泥巖分布特征等，綜合制作出地層壓力在剖面上的分布特征圖。從過凹陷近南北向的壓力剖面上可以看出(圖6)，壓力系統(tǒng)在剖面上呈帶狀分布，由淺至深逐漸增加。超壓帶主要發(fā)育在高柳斷層下降盤的沙三段，壓力系數(shù)高達1.5，而該區(qū)域也為南堡凹陷主要烴源灶之一，預示著生烴作用可能對本區(qū)的異常高壓有重要貢獻。凹陷北部的拾場次洼沙三段也發(fā)育局部超壓體，壓力系數(shù)約為1.4。而在4號構造帶蛤坨斷裂帶附近，現(xiàn)今壓力系數(shù)則普遍呈現(xiàn)為常壓至低壓的趨勢。

3 異常壓力數(shù)值模擬與成因機制

3.1 異常壓力數(shù)值模擬

3.1.1 數(shù)值模擬方法與參數(shù)選取

本文利用斯倫貝謝公司的Petromod12盆地模擬軟件，對不同構造帶上3口典型井， G3101井,M36井和B5井進行埋藏史、熱史和沉積沉降速率模擬。

埋藏史根據(jù)現(xiàn)今地層厚度利用回剝法進行模擬，去壓實校正模型選取的是Athy’s Law[31]。純巖性的巖石物性參數(shù)選取軟件默認值(如初始孔隙度、滲透率與熱導率等)，實際巖性則依據(jù)各單井的巖性統(tǒng)計，按各成分含量的百分比創(chuàng)建混合巖性，生成混合巖性的巖石物理參數(shù)。東營期剝蝕量參考彭清華等的研究成果[32-33]。邊界條件參考前人在該地區(qū)的研究成果，古水深一般為0～30 m，古地表溫度采用軟件內(nèi)嵌東亞N39°古地表溫度演化趨勢，古熱流值參考前人計算的南堡凹陷新生代地層底面熱流[21]。由于資料有限，只收集到了B5井的鏡質(zhì)體反射率數(shù)據(jù)，G3101井的鏡質(zhì)體反射率數(shù)據(jù)由相鄰G3104井和G3105井的代替。由圖7可見，模擬鏡質(zhì)體反射率曲線和溫度曲線與實測數(shù)據(jù)的吻合度非常高，B5井的模擬壓力曲線與實測地層壓力也基本一致，表明本文采用的熱史模型是可靠的。

3.1.2 埋藏史、熱史及沉積-沉降速率特征

如圖8所示，Es2—Es3的沉積速率呈不斷降低的趨勢，G3101井從Es3(3)的400 m/Ma降低到Es3(1)的10 m/Ma，Es2時期則普遍降低至10 m/Ma左右。Es1到Ed3沉積速率迅速增大，Ed3時期G3101,M36和B5井的沉積速率分別達到550,800和700 m/Ma。沙河街組沉積末期，G3101井和B5井Es3(3)底界埋深分別為1 800和2 100 m，地層溫度均低于100 ℃。Ed2時期全凹陷沉積速率迅速降低至250～100 m/Ma，并在Ed1時期再次急劇增大至歷史最高值，G3101，M36和B5井分別達到500,1 000和1 300 m/Ma，隨后在Ed1末期經(jīng)歷全區(qū)最大的抬升剝蝕。Ng時期凹陷沉積速率非常低，只有10 m/Ma左右，在晚期的Nm時期再次加強，達到300～350 m/Ma。由于高尚堡地區(qū)的剝蝕作用最劇烈，G3101井Es3(3)直到1.5 Ma(明化鎮(zhèn)晚期)才達到120 ℃，而北堡構造帶的B5井在Ed3時期，Es3(2)便達到了120 ℃。

圖5 南堡凹陷Es3儲層壓力系數(shù)平面分布Fig.5 Plan view distribution of the pressure coefficients of Es3 reservoir,Nanpu Sag

3.2 成因機制

3.2.1 不均衡壓實作用

不均衡壓實引起的超壓主要發(fā)育在沉降-沉積速率較高、充填巖性較細的新生代沉積盆地中，該機理具有普遍性，世界上許多盆地中的異常高壓均由此機理產(chǎn)生[34-35]。不均衡壓實常具備以下條件：①巨大的沉積物總厚度；②厚層泥巖的發(fā)育；③砂泥巖互層；④快速埋藏[36]，其中最為重要的是厚層泥巖的發(fā)育和快速埋藏。

南堡凹陷古近系與新近系充填序列最厚超過了8 000 m，沙河街組三段和東營組三段在整個凹陷內(nèi)廣泛沉積巨厚的泥巖段，它們既是本區(qū)優(yōu)質(zhì)的烴源巖也是良好的蓋層。由于凹陷經(jīng)歷了多期幕式活動，水下扇和扇三角洲十分發(fā)育，形成了垂向上砂泥巖相互疊置的“三明治”結構[37-38]，非常有利于與砂巖層相鄰的泥巖快速排出孔隙水，形成致密帶。由圖8可以看出，Ed3時期和Ed1時期，沉降速率巨大，分別高達800 m/Ma和1 300 m/Ma，遠遠超過了物理模擬中形成超壓所需的最小沉降速率150 m/Ma[39]。結合泥巖聲波時差曲線特征(圖3)，可以確定Ed2以下地層在快速的沉降過程中發(fā)育了顯著的欠壓實作用。

圖6 南堡凹陷儲層壓力剖面特征(剖面位置見圖5)Fig.6 Cross section characteristics of reservoir pressure of the Nanpu Sag(profile location as shown in Fig.5)

圖7 南堡凹陷G3101井、M36井和B5井模擬的地溫、Ro和地層壓力校正Fig.7 Calibration of the simulated ground temperature,maturity(Ro),and formation pressure for Well G3101,M36 and B5 in the Nanpu Saga.G3101井Ro與地溫關系;b.M36井Ro與地溫關系;c.B5井Ro與地溫關系;d.B5井地層壓力與深度關系

圖8 南堡凹陷G3101井，M36井和B5井的埋藏史、熱史和沉積-沉降速率模擬結果Fig.8 Simulation results of the burial history,thermal history and sedimentation-subsidence rate for Well G3101,M36 and B5 in the Nanpu Saga.G3101井埋藏史、熱史模擬結果;b.M36井埋藏史、熱史模擬結果;c.B5井埋藏史、熱史模擬結果;d.G3101井沉積-沉降速率模擬結果;e.M36井沉積-沉降速率模擬結果;f.B5井沉積-沉降速率模擬結果

南堡凹陷超壓頂界面與儲層孔隙度由快速壓實段進入穩(wěn)定壓實段的深度吻合，壓力過渡帶與整個穩(wěn)定壓實帶也基本一致，反映出不均衡壓實對異常壓力形成過程的影響。異常高壓帶內(nèi)，次生孔隙異常高值與超壓峰也基本匹配(圖9)，這可能是由于超壓對晚期成巖過程起到抑制作用，使儲層初始較高的孔隙度得以保存的結果[40]。

3.2.2 生烴作用

干酪根在向液態(tài)、氣態(tài)烴轉(zhuǎn)化的過程中，伴隨有機質(zhì)總體積的膨脹可達25%[9]，生烴作用特別是液態(tài)烴裂解生氣是形成大規(guī)模超壓的重要機理之一[41-42]。

南堡凹陷東營末期的大規(guī)模抬升剝蝕，使前期生成的超壓部分遭受破壞，超壓程度減弱。隨后館陶時期的沉積速率迅速降低，遠低于150 m/Ma，因此在這一階段不可能再發(fā)育欠壓實作用。明化鎮(zhèn)時期，雖然沉積速率增加至300 m/Ma，但地層埋深已在4 000 m以上，儲層基本已處于壓實狀態(tài)，欠壓實作用也將十分有限。超壓是個動態(tài)平衡過程，若沒有超壓源補充，其將逐漸耗散。前人通過流體包裹體PVT分析，計算出館陶和明化鎮(zhèn)時期的古壓力實際上是處于穩(wěn)定、或十分緩慢的累積階段[21]，因此推測應該還存在其他超壓來源的補充。

由熱史模擬可知，北堡和老爺廟構造帶Es3烴源巖在東營末期便進入了生油高峰階段(圖8)，由于剝蝕量相對較小，館陶期仍處在生油窗內(nèi)，烴類生成對超壓起到一定的補充作用。高柳地區(qū)經(jīng)歷抬升剝蝕后，Es3烴源巖停止生烴，直到明化鎮(zhèn)時期才重新進入生油階段，因此生烴作用在館陶組沉積階段基本無貢獻。明化鎮(zhèn)時期，老爺廟和北堡構造帶Es3烴源巖均進入生氣高峰階段，地層溫度高達160 ℃，而且Es1和Ed3兩套烴源巖也進入生油階段。因此，生烴作用應該為本階段超壓的主要來源。

從圖9中可以看出，超壓頂界面(2 400 m)與排烴門限深度[43]基本一致。大規(guī)模超壓段的Ro超過了1.2%，進入裂解生氣階段，而S1+S2大幅降低，表明已有烴類大量排出，并伴隨液態(tài)烴裂解成氣，體積急劇增加。綜上分析認為，生烴作用在晚期對北堡和老爺廟超壓的貢獻最大。

3.2.3 水熱作用

前人通過模擬計算發(fā)現(xiàn)，與不均衡壓實相比，水熱增壓的貢獻非常小[12]，只有在巖漿活動等地溫梯度異常高的條件下才有較高的貢獻，因此在研究盆地的超壓時，一般無需重點考慮水熱增壓[16]。構造抬升是導致異常低壓形成的重要機制，具體表現(xiàn)為上覆負荷減少引起的孔隙回彈和溫度降低引起的流體收縮[15,44]。

圖9 南堡凹陷儲層壓實特征與烴源巖生烴潛能變化特征Fig.9 Characteristics of reservoir compaction and variation of hydrocarbon generation potential in the Nanpu Sag

夏新宇[16]通過理論計算發(fā)現(xiàn)，地層孔隙的反彈對異常低壓的貢獻有可能超過地層水收縮的貢獻。南堡凹陷東營末期發(fā)生了大幅度抬升剝蝕作用，巖石骨架孔隙回彈并伴隨有流體收縮，可能導致下伏地層形成異常低壓。從圖4可以看出，異常低壓也主要發(fā)育在不整合面之下的東一段和東二段，這與本區(qū)異常低壓發(fā)育機制相匹配。渤海灣盆地古地溫梯度在東營末期后呈逐漸下降趨勢[45-46]，因此在地質(zhì)歷史時期上流體收縮對形成異常低壓的影響更加顯著。

4 討論

4.1 超壓傳遞作用

超壓體系處于一種非穩(wěn)態(tài)，當開啟性斷層或滲透性砂體連通超壓體時，超壓會沿斷裂進行垂向傳導和沿砂體進行側向運移[11]。前人研究表明，在國內(nèi)外多個盆地中，超壓傳導常為中淺層超壓的形成機制，如文萊盆地Baram地區(qū)[47],塔里木盆地[48]、鶯歌海盆地[49]和渤海灣盆地[50-51]等。對于南堡凹陷，前人也曾提出深大斷層再活化促使深部超壓流體向上運移[17]，但還缺乏具體證據(jù)支持。為進一步鑒別中淺層超壓來源，本文利用聲波時差-垂直有效應力圖版，來區(qū)分不均衡壓實成因超壓和流體膨脹型超壓(或傳導型超壓)。

聲波時差-垂直有效應力圖版中，垂直應力由密度測井曲線計算，地層壓力為地層測試數(shù)據(jù)，聲波時差讀取方法為每一個地層測試數(shù)據(jù)點對應深度上下5 m的平均值。埋藏過程中孔隙度隨深度呈指數(shù)式減少，正常壓實情況下的聲波時差和垂直有效應力構成正常壓實曲線(Loading Curve)，欠壓實成因的超壓落在其上，而由超壓傳導作用或流體膨脹作用形成的超壓將偏離正常趨勢線，形成欠壓實曲線(Unloading Curve)(圖10c)，原理見文獻[47]。需要說明的是，此圖版無法區(qū)分流體膨脹型(本區(qū)主要為烴類生成)超壓和傳導型超壓，因為它們均落在欠壓實曲線上，只能結合地質(zhì)條件來綜合分析。

本次研究由36口井，231個常壓數(shù)據(jù)得到正常壓實趨勢線，分析了不同層位54個超壓點的成因類型。由圖11可以看出，深部沙三段超壓絕大多數(shù)均在正常壓實曲線上，表明其主要為欠壓實成因，如G3101井和G22-10井等。沙一段的超壓分布在正常壓實帶邊緣，表明其既有來源于欠壓實作用，也有來自生烴作用的貢獻。東一段超壓大部分在正常壓實帶之外，如M27-37井，壓力系數(shù)高達1.3，而東一段自身并非烴源巖，因此超壓傳導可能為其主要成因機制。淺層館陶組超壓也落在正常壓實曲線上，表明其來源自身泥巖的欠壓實作用，如M28X1井(圖11)。

4.2 斷層與超壓的關系

斷層對超壓體系的影響主要體現(xiàn)在破壞、轉(zhuǎn)移和保存3個方面。由于斷裂帶往往具有良好的水動力連通性，當大型活動斷層切穿超壓體時，特別是“Y”型通天斷裂，超壓就會沿斷裂帶嚴重散失。如4號構造帶的蛤坨斷層，在Ed3期間強烈活動，晚期在Nm期間再次劇烈活動[26]，形成了一系列 “Y”型通天斷層。劇烈的斷層活動導致了4號構造帶的壓力系統(tǒng)遭到嚴重破壞，使得現(xiàn)今壓力系數(shù)普遍呈現(xiàn)常壓至低壓(圖5,圖6)；若斷層斷開的是兩個或多個剩余壓力不等的體系時，深部超壓流體會沿斷裂通道向上快速調(diào)整，發(fā)生超壓傳導，在上覆滲透性地層內(nèi)形成泄壓帶。斷層停止活動時，其可作為超壓體系良好的側向分隔體，切斷與外界物質(zhì)、能量的交換，形成流體封存箱。高柳斷層分段性活動明顯，其西段在明化鎮(zhèn)時期活動性弱，因此中、深層的超壓保存較好，而東段在晚期活動性較強，保存條件相對較差，因此在沙河街和東營組出現(xiàn)較多的低壓井(圖5)。

圖10 兩種主要超壓機制識別原理圖[47](修改)Fig.10 Principle for differentiating two major mechanisms for overpressure[47](modified)

圖11 南堡凹陷聲波時差與有效應力關系Fig.11 Relationship between acoustic time and effective stress in the Nanpu Sag

5 結論

1) 南堡凹陷超壓主要發(fā)育在北部構造帶上，縱向上可劃分為深部超壓帶、中部過渡帶和淺部常壓帶。超壓帶主要發(fā)育在沙三段(壓力系數(shù)最高達1.9)，超壓頂界面約為2 400 m，平面上主要繞生烴次洼呈環(huán)帶分布，縱向上呈帶狀分布。灘海地區(qū)超壓基本不發(fā)育，普遍為常壓甚至是異常低壓。

2) 深部超壓形成的主要機制為不均衡壓實作用和生烴作用，但二者在不同階段的貢獻比例不同。東營時期不均衡壓實為主要形成機制，生烴作用的貢獻相對比較??；館陶時期欠壓實作用基本無貢獻，生烴作用對北堡和老爺廟超壓起到一定補充作用，對高尚堡貢獻非常有限；明化鎮(zhèn)時期生烴作用成為超壓的主要來源，不均衡壓實作用貢獻相對有限。東一段的超壓主要來源于超壓傳導，開啟的斷裂帶為其運移通道。館陶組低幅超壓則為自身泥巖欠壓實。

3) 構造抬升造成上覆地層負荷減少，從而引起孔隙回彈，同時溫度降低引起流體收縮，是形成本區(qū)異常低壓的主要原因。

致謝：本文測試數(shù)據(jù)和基礎資料均由冀東油田勘探分公司提供，本文在研究過程中得到南京大學江凱禧博士等給與的無私幫助與支持，在此一并表示感謝！