超壓成因識別與定量評價及其與油氣運(yùn)移成藏的關(guān)系

文晨曦

(西北大學(xué) 地質(zhì)學(xué)系，陜西 西安 710069)

超壓對油氣成藏的重要性不言而喻，超壓成因的判識和定量評價是其中的難點(diǎn)問題，目前，對超壓的形成機(jī)制識別和定量評價方面的方法仍有爭議，嚴(yán)重影響了對超壓進(jìn)行準(zhǔn)確評價和分析。本文系統(tǒng)總結(jié)了不均衡壓實(shí)、傳遞型超壓和構(gòu)造擠壓型超壓的識別與定量評價的方法，研究其對油氣運(yùn)移與成藏的作用。國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

1 超壓的識別方法

1.1 不均衡壓實(shí)

圖1 DB101綜合壓實(shí)曲線(據(jù)王震亮，1992)

壓實(shí)曲線常用來判別欠壓實(shí)，但在以往的研究中，常使用聲波時差進(jìn)行研究，但實(shí)際上影響聲波時差的因素有很多，因此利用測井曲線進(jìn)行綜合判定是更為有效的方法。其中聲波時差和電阻率曲線重要反映的是巖石的體積屬性，密度和中子測井曲線主要反映的是巖石的傳導(dǎo)屬性。若在偏離正常曲線的層段上，四者均有反映，則可以用來識別不均衡壓實(shí)。

Bowers提出孔隙度-垂向有效應(yīng)力關(guān)系圖(又稱Bowers圖版)來進(jìn)行鑒別不均衡壓實(shí)，該圖版又稱為加載-卸載曲線。鮑爾斯認(rèn)為不均衡壓實(shí)引起的超壓位于加載曲線上，而流體膨脹和傳遞型超壓則位于卸載曲線上。

孔隙度對比法是Tingay在僅有欠壓實(shí)和傳遞型超壓的盆地中提出的，用以區(qū)分傳遞型超壓和不均衡壓實(shí)型超壓，其方法主要是利用威利公式，利用密度曲線計(jì)算孔隙度與聲波時差曲線計(jì)算孔隙度，將兩者正常壓實(shí)段的孔隙度校正為一致后，對比超壓段的密度計(jì)算孔隙度與聲波時差計(jì)算孔隙度之間的偏離程度。若兩者均偏離正常趨勢，則為不均衡壓實(shí)導(dǎo)致的超壓，因此通過孔隙度對比可以確定超壓是否為不均衡壓實(shí)成因。

1.2 構(gòu)造擠壓型超壓識別方法

構(gòu)造擠壓造成壓實(shí)的進(jìn)一步加強(qiáng)，可以看做是補(bǔ)充壓實(shí)，在壓實(shí)曲線上可能表現(xiàn)為正常壓實(shí)段，所以需要對比實(shí)測壓力或者泥漿密度的正常壓實(shí)開始的深度與壓實(shí)曲線上正常壓實(shí)開始的深度，若兩者有明顯差異，則認(rèn)為可能是構(gòu)造擠壓的作用。測井曲線上聲波時差平直段與構(gòu)造擠壓密切相關(guān)，不同深度的泥巖具有相同的壓實(shí)程度，這表明必然有構(gòu)造擠壓應(yīng)力參與了對地層的壓實(shí)作用。

泥巖對地應(yīng)力的反映更為靈敏，利用泥巖電阻率與聲波時差作交會圖發(fā)現(xiàn)，泥巖電阻率和聲波時差對地應(yīng)力響應(yīng)的靈敏度是不相同的。在弱擠壓環(huán)境下，泥巖電阻率變化小，聲波時差變化大，在強(qiáng)擠壓環(huán)境下，泥巖電阻率變化大，聲波時差變化小。

1.3 傳遞型超壓識別方法

傳遞型超壓不改變孔隙度，但是流體壓力是增加的，造成有效應(yīng)力明顯減小，而聲波速度基本不變，聲波速度的輕微變化主要是孔隙結(jié)構(gòu)的改變造成的。

密度與中子對孔隙度有良好上的反映，聲波時差對孔隙結(jié)構(gòu)的反映良好，密度計(jì)算得到的孔隙度若保持正?？紫抖榷暡〞r差計(jì)算的孔隙度偏離正常趨勢，則可以判定為由壓力傳遞和膨脹增壓有關(guān)。

2 超壓定量評價方法

2.1 等效深度法

本原理是在欠壓實(shí)帶，同樣的孔隙度值對應(yīng)相同的有效應(yīng)力。等效深度法認(rèn)為在正常壓實(shí)段，壓實(shí)與排水相平衡，在異常段內(nèi)認(rèn)為地層完全封閉，不排水，但實(shí)際上欠壓實(shí)的產(chǎn)生只是壓實(shí)與排水的不平衡，觀察點(diǎn)的孔隙度之所以得以保存。據(jù)此有如下公式:

(1)

(2)

(3)

綜合以上三式就可以得到如下計(jì)算異常高壓的公式:

(4)

式(1)中:σ為總上覆壓力; Pp為孔隙壓力。式(2)中:ρr為巖石平均密度，h為深度。式(3)中:ρw為孔隙流體的平均密度。式(4)中:ρr為深度h的巖石平均密度;ρre為等效深度為he的巖石平均密度;ρwe為等效深度he處孔隙流體的平均密度。

2.2 Eaton法

Eaton提出了著名的伊頓法，伊頓公式是半定量的壓力預(yù)測的方法，其原理是由于超壓的影響，使其脫離正常趨勢，利用正常壓實(shí)趨勢下的參數(shù)值與實(shí)測值之間的比值或者差值來反映超壓的程度，用來預(yù)測超壓地層的流體壓力。此方法不僅可以應(yīng)用于欠壓實(shí)作用形成的超壓，而且也可用于其他作用形成的超壓，是一種比較實(shí)用的方法。

(5)

式(5)中:Pp為孔隙壓力；Po為上覆地層靜巖壓力；Ph為正常的靜水壓力；Δtn為聲波在正常的泥巖中旅行時間；Δto為實(shí)測的聲波在泥巖中旅行時間；N為經(jīng)驗(yàn)系數(shù)。

3 超壓與油氣運(yùn)移成藏的關(guān)系

超壓是油氣運(yùn)移的驅(qū)動力，超過靜水壓力的那部分超壓稱為剩余壓力，油氣的運(yùn)移方向取決于剩余壓力的分布狀態(tài)，油氣的側(cè)向運(yùn)移方向是油氣總是沿著剩余壓力等值線的法線方向從剩余壓力高值區(qū)向剩余壓力低值區(qū)運(yùn)移。油氣的垂向運(yùn)移動力是源儲壓差，也就是烴源巖與儲層之間的壓力差，源儲壓差越大，油氣垂向運(yùn)移的動力越大。