基于顆粒應力的深層超壓預測方法研究：以準噶爾盆地腹部地區(qū)為例

韓宏偉，劉 震，馬昕箬，李紅梅，賀洋洋，徐澤陽

(1.中國石油化工股份有限公司勝利油田分公司物探研究院，山東 東營 257022；2.油氣資源與探測國家重點實驗室，北京 102249；3.中國石油大學(北京)地球科學學院，北京 102249)

0 引 言

地層壓力是控制油氣藏形成和分布的重要因素，不僅影響油氣勘探，同時也是油氣田開發(fā)中所面臨的重要地質問題。在全球180多個含油氣盆地[1]、我國29個含油氣盆地或富油凹陷[2]中均識別出異常高壓，可見地層壓力與油氣的生成、運移和聚集密切相關。高精度的鉆前壓力預測數(shù)據(jù)，有助于鉆井程序設計的優(yōu)化和高效鉆探目標的實現(xiàn)，因此，地層壓力預測研究無論對理論還是生產(chǎn)實踐都有重要意義。

目前地層壓力預測方法多樣，可分為兩種類型，一種是以欠壓實成因為理論基礎，通過擬合測量值與地層壓力的關系來計算地層壓力，包括等效深度法[3-4]，盡管該方法被學者們廣泛采用，但也有人對等效深度法及有效應力的概念提出了質疑[5-7]。另一種壓力預測模型是通過建立地球物理參數(shù)和地層壓力的關系來進行預測，包括分別以測井資料和以地震資料為主導的方法，但基于測井資料的壓力預測并非是鉆前壓力預測，并且受井位控制的影響，在平面上的預測具有局限性，而基于地震資料的壓力預測利用的是地震波傳播速度，預測范圍相比測井方法更為廣泛，目前已經(jīng)提出了伊頓法[8]、菲利浦恩法[9-10]、斯通法[11]、基于菲利浦恩的迭代模擬法[12]、趨勢地層壓力預測模型[13]、精細地層壓力模型[13]等。準噶爾盆地是我國西部大型疊合含油氣盆地，其內部發(fā)育的異常高壓一直受到學者們的廣泛關注。當前在準噶爾盆地腹部地區(qū)的超壓預測中采取的預測方法有：菲利浦恩法[14-16]、壓力梯度法[14]、有效應力法[14]、等效深度法[14]、Holbrock法[14]等。研究總結認為，壓力預測模型存在以下問題：(1)現(xiàn)有壓力預測模型皆為統(tǒng)計性模型，忽略了成因分析在壓力預測中的重要性；(2)經(jīng)典壓力計算模型假設條件苛刻；(3)壓力計算的有效應力存在缺陷；(4)常見壓力預測模型未考慮成因補償，因此，壓力預測模型仍需優(yōu)化和完善。針對超壓成因方面，前人研究認為，準噶爾盆地腹部超壓主要源于欠壓實作用、生烴作用和成巖作用[14、17-21]。劉震等[22]在分析盆地東部區(qū)帶的超壓成因時，認為南部褶皺帶超壓源于附加水平地應力和欠壓實作用，附加水平地應力是主要的成因。研究區(qū)南部永進地區(qū)靠近南緣褶皺帶，構造擠壓應力可能是超壓形成的重要原因，構造增壓幅度大小的不確定在一定程度上會降低壓力預測的精度。

針對存在問題，本文首先利用鉆測井數(shù)據(jù)建立壓力與埋深關系，明確準噶爾盆地腹部的實測壓力分布特征；然后，基于地層孔隙動力學進行壓力預測方法研究，構建基于顆粒應力的地層壓力預測方法；再利用準噶爾盆地腹部地區(qū)的測井數(shù)據(jù)，求取模型參數(shù)，進行單井壓力預測，并進行誤差分析和校正；最后，通過研究區(qū)現(xiàn)今超壓成因探討，對預測壓力進行成因補償，最終建立研究區(qū)的壓力新預測模型。

1 研究區(qū)地質概況

準噶爾盆地是一個以晚古生代-中新生代陸相沉積為主的大型含油氣盆地，發(fā)育雙層基底結構，由前寒武系結晶基底和早-中古生代形成的褶皺基底構成，其上發(fā)育石炭系至第四系的沉積蓋層。準噶爾盆地在中海西期基本成型，經(jīng)歷了前陸盆地階段、陸內凹陷階段及再生前陸階段的演化[23]，形成當今隆坳相間的構造格局(圖1)?，F(xiàn)今，準噶爾盆地受印度板塊碰撞，具有明顯南強北弱的擠壓收縮特征[24]。

研究區(qū)位于準噶爾盆地腹部的中央坳陷帶(圖1)，具體位于盆1井西凹陷、昌吉凹陷西段，東邊與莫索灣凸起相鄰，西邊為中拐凸起，南緣緊靠山前褶皺帶，北部以達巴松凸起為界。受燕山運動的影響，準噶爾盆地被抬升，研究區(qū)侏羅系遭受強烈剝蝕[25]，自下而上發(fā)育八道灣組、三工河組和西山窯組，以河流相的砂巖、濱淺湖相的砂泥巖發(fā)育為特點。

準噶爾盆地腹部普遍發(fā)育深層超壓系統(tǒng)，從目前鉆遇甚至鉆穿三疊系的井的鉆桿測試地層壓力分析表明，三疊系及其以下地層廣泛出現(xiàn)超壓。實測砂巖超壓揭示深度為4 470～6 160 m，剩余壓力為11～57 MPa，砂巖段超壓實測值主要分布在侏羅系，少數(shù)在白堊系底部[20]，白堊系以上地層基本為常壓。前人研究認為，超壓頂界大多沿J1s順層分布，4 000 m深度為常壓和超壓的分界線，且這一分界線穿層分布[26]。

2 研究區(qū)超壓特征

研究區(qū)由南向北依次包括永進地區(qū)、征沙村地區(qū)和莫西莊地區(qū)，根據(jù)各地區(qū)的典型井，以實際地質資料和壓力測試資料為基礎，當鉆井液密度增大，鉆速增大、鉆進指數(shù)(dc指數(shù))偏離正常趨勢減小時，為異常壓力發(fā)育帶。由于國內外對異常壓力的分類標準不一，本文采用李明誠[27]的壓力分類方案，當壓力系數(shù)大于1.4時，表明地層發(fā)育高幅超壓。

2.1 永進地區(qū)實測壓力特征

永1井的實測壓力顯示(圖2(a))，埋深在6 000 m附近(侏羅系西山窯組)處的壓力系數(shù)在1.4至1.8之間，地層壓力遠遠大于該深度的靜水壓力，發(fā)育高幅超壓。該深度之下的鉆井液密度提升至1.5～1.8 g/cm3，泥漿密度換算壓力值與實測地層壓力值相近，超壓頂界大約在5 800 m處。

永6井無鉆柱測試資料，僅從鉆井液密度換算地層壓力來看(圖2(b))，隨埋藏深度的增加，地層壓力偏離靜水壓力幅度緩慢連續(xù)增加，壓力突變界面難以確定。埋深在6 000 m以深的地層，發(fā)育明顯異常高壓。

2.2 征沙村實測壓力特征

征1井在(圖3(a))5 000 m(侏羅系三工河組)處的壓力系數(shù)大約為1.3，發(fā)育弱幅高壓。根據(jù)該井的dc指數(shù)曲線，在埋深5 000 m和5 080 m處，dc指數(shù)明顯降低，指示地層超壓發(fā)育段。

征101(圖3(b))井的實測壓力顯示，5 055 m處的地層壓力為90.46 MPa，壓力系數(shù)高于1.8，指示侏羅系八道灣組發(fā)育強超壓。結合該井的dc指數(shù)剖面，4 800 m附近的dc指數(shù)顯著降低，為超壓發(fā)育頂面(圖3)。

綜上所述，在“征”字號井地區(qū)，征101井和征1井超壓發(fā)育頂面在4 800～4 900 m之間，征1井的超壓幅度相比征101井較小，根據(jù)其井位圖，征1井位于斷裂附近，推測為斷層活動導致地層發(fā)生泄壓，地層超壓強度減弱。

2.3 莫西莊地區(qū)實測壓力特征

研究區(qū)北部的莊1井實測資料顯示(圖4(a))，在埋深4 600 m(八道灣組)地層發(fā)育超壓，壓力系數(shù)最高可達1.8，為強超壓。其dc指數(shù)曲線也指示4 529.0～4 906.0 m為高壓異常井段。

根據(jù)莊3井實測資料顯示(圖4(b))，埋深4 000 m以淺地層均為正常地層壓力，已鉆遇地層無明顯超壓發(fā)育。

通過對比三個地區(qū)典型井的單井超壓發(fā)育特征，南部永進地區(qū)的超壓發(fā)育層位在埋深6 000 m附近，中部“征”字號井的超壓發(fā)育層位在埋深4 900 m附近，北部“莊”字號井超壓發(fā)育層位約在4 500 m附近，由此可見，準噶爾盆地腹部超壓發(fā)育深度由南向北逐漸變淺。壓力系數(shù)特征表現(xiàn)為：永進地區(qū)的壓力系數(shù)范圍為1.3～1.8，發(fā)育超壓-強超壓，征沙村地區(qū)的壓力系數(shù)在1.4～1.8之間，超壓發(fā)育強度受斷層泄壓控制明顯，莫西莊地區(qū)壓力系數(shù)最高也可達1.8，整體來看，準噶爾盆地腹部的最大壓力系數(shù)約為1.8，整體發(fā)育強超壓。

3 壓力預測方法原理

3.1 特察模型及存在問題

Hubbert于1959年將特察研究飽和水黏土的壓實實驗裝置，即特察模型[28]，從土力學引入到地下巖石中[29]，該實驗裝置得到的結論即上覆地層產(chǎn)生的壓力由巖石骨架顆粒和孔隙流體共同承擔，這一觀點被學者廣泛接受?；谶@一結論，Magara在1968年提出了經(jīng)典地層壓力預測模型，即等效深度法[3]，至今依舊是學者們普遍采用的壓力預測方法。盡管后來發(fā)展了基于地震、測井資料的壓力計算模型，但其都是基于特察模型，其存在問題如下。

首先，特察裝置存在問題。特察通過實驗裝置來模擬飽和水黏土在壓實過程中的受力情況，該裝置中的彈簧代表地下巖石的骨架顆粒，水代表地下巖石孔隙中的流體，當在其上部的穿孔隔板中施加一個力，即上覆負荷壓力，如果孔隙中的流體不排出時，彈簧不發(fā)生形變，則上覆負荷全部由孔隙流體承擔，此時水桶內為超壓狀態(tài)。如果增大上覆負荷，一部分流體排出，彈簧被壓縮，這時上覆負荷一部分被彈簧承擔，即巖石骨架承擔，另一部分被孔隙流體承擔，如果進一步增大上覆負荷，孔隙流體全部排出時，此時的上覆負荷全由彈簧即骨架支撐，地層就達到了壓實平衡的狀態(tài)。當把實驗中的彈簧數(shù)量減半時，只需要一半的上覆負荷就可以使穿孔隔板下降的高度一致，此時兩個彈簧與一個彈簧的壓縮量相同，即每個彈簧所受的力相等，但彈簧的總支撐力存在差異[7]。由此可見，彈簧的密度影響著壓實排水的過程，在相同負荷下，彈簧密度的大小決定了彈簧壓縮的難易程度。

其次，特察模型公式存在問題。特察在1923年提出，地下巖層總應力是有效應力與地層壓力之和(式(1))，即上覆負荷由流體和骨架兩個部分共同承擔。

Pov=σe+Pf

(1)

其中，Pov為上覆負荷；σe代表有效應力；Pf代表地層壓力。

基于上述對特察模型實驗裝置的討論，彈簧的密度影響著其壓縮程度，對于地下孔隙性巖石，巖石骨架顆粒的密度同樣影響著巖石的壓實程度。其中壓實骨架顆粒的密度可以通過孔隙度反映，骨架顆粒密度越大，孔隙度越小，越難被壓實。因此，有效應力的公式中并沒有反映孔隙度的信息，它不能準確代表巖石骨架所受的力。并且，該公式中的力均為單位面積所受的力，表示受力的密度，且三維空間內的力是有方向的，如果將上覆負荷壓力與地層壓力只是做簡單的相減處理就得到有效應力，顯然也是存在問題的[7]。

第三，等效深度法的假設條件苛刻。等效深度法認為(圖5)，欠壓實段A點的孔隙度與正常壓實段B點的孔隙度相等時，兩者的有效應力相等。通過推理認為，等效深度法的適用前提是A′B′始終平行于CD，顯然，地下地層壓力條件復雜，不可能始終滿足這一條件。因此，該方法的假設條件不符合實際地下情況，即孔隙度相等不一定代表其有效應力也相等。

3.2 基于顆粒應力的壓力預測模型

劉震等通過分析孔隙性巖石的微觀受力情況，提出了孔隙性介質靜力平衡方程[7]。上覆巖層的質量為上覆負荷，該應力由巖石骨架顆粒和孔隙流體共同承擔，通過將孔隙性巖石進行等效可以得到，孔隙流體承擔的流體壓力只作用在孔隙度大小上，巖石骨架承擔的顆粒應力作用在1-φ的大小上(圖6)，當壓實達到平衡狀態(tài)時，可得到式(2)：

Pov=(1-φ)σ+φPf

(2)

其中，Pov為上覆負荷；σ為顆粒應力；Pf為地層壓力；φ為孔隙度。

該式為孔隙性介質靜力平衡方程，其中σ表示巖石骨架顆粒真正承擔的那部分力，區(qū)別于有效應力，因此將其稱為“顆粒應力”。該平衡方程引入了孔隙度參數(shù)，彌補了有效應力未考慮骨架密度的缺陷，是統(tǒng)計上等效后的經(jīng)驗公式。

4 單井高幅超壓預測

根據(jù)上述所建立的孔隙性介質靜力平衡方程可推導出地層壓力的預測模型，如式(3)：

(3)

其中，Pf為地層壓力；σ為顆粒應力；Pov為上覆負荷；φ為孔隙度。

根據(jù)上式，若要計算地層壓力需要求取三個參數(shù)：孔隙度、上覆負荷以及顆粒應力。通過模型參數(shù)求取，從而構建適用于研究區(qū)的基于顆粒應力的壓力預測模型。

4.1 上覆負荷參數(shù)

地層的上覆負荷可以通過密度對深度積分得到(式(4))，其關鍵在于如何確定地層密度與埋深變化的關系。

(4)

其中，Pov為上覆負荷；ρ為地層密度；h為埋深；g為重力加速度。

對于全井段密度測井數(shù)據(jù)齊全的井，由于測井中每間隔0.125 m測得1個密度值，該間隔足夠小，dh可以直接取0.125，該方法得到的上覆負荷更加精確。對于密度值數(shù)據(jù)不齊全或取樣點間隔較大的井，可以通過擬合深度與密度的關系式，再進行積分，就可以得到上覆負荷與深度的函數(shù)，但由于地層密度值變化復雜，很難得到密度與深度精確的關系，兩者的相關性對上覆負荷求取的準確度影響較大。

分別對比研究區(qū)南部、中部、北部地區(qū)的地層密度和埋深變化關系(圖7)得到：隨埋藏深度增加，在壓實作用下，巖石內部顆粒趨于緊密接觸，反映出地層密度整體呈增大趨勢；由于超壓段的密度通常低于正常壓實作用下同深度點的地層密度，因此，在個別深度段會出現(xiàn)地層密度反轉現(xiàn)象，即隨埋藏深度增大，地層密度變化會偏離增大趨勢線，表現(xiàn)為密度偏低現(xiàn)象，指示該層段地層內發(fā)育異常高壓。例如莊1井的4 200～4 600 m深度段，征1井的4 800 m附近，均與實測壓力資料具有較好的對應關系。局部深度段內地層密度隨深度變化點呈現(xiàn)分散趨勢，例如征101井的4 500～5 000 m深度段，永1井的5 600～5 800 m深度段，推測其受沉積因素影響，地層巖性變化大，或與組成巖石的礦物組分、含水量等也有關[30]。

單井地層密度隨深度變化曲線僅代表單井井孔內的特征，結合多口井的數(shù)據(jù)進行綜合分析，才能全面反映研究區(qū)整個范圍的地層密度與深度關系，當個別井的地層密度與深度關系較差時，難以建立可靠的地層密度變化趨勢，可根據(jù)鄰井的特征進行推測。

將密度對深度進行積分后，得到各地區(qū)的上覆負荷，可見不同地區(qū)上覆負荷存在差異。

4.2 孔隙度參數(shù)

為了降低多參數(shù)引起的誤差，將孔隙度僅表示為關于聲波時差的函數(shù)，如果研究區(qū)有實測孔隙度數(shù)據(jù)，則將同一深度的孔隙度與聲波時差關系擬合，得到的兩者對應關系更接近地層真實情況，同時也降低了由壓實系數(shù)產(chǎn)生的誤差，但要注意的是，該方法需要添加約束條件，即當聲波時差大小為骨架的聲波時差時，反映的地層孔隙度為零，當聲波時差大小等于孔隙流體的聲波時差時，反映地層孔隙度為100%。如若研究區(qū)沒有實測孔隙度數(shù)據(jù)，或數(shù)據(jù)稀少，則可通過經(jīng)驗公式獲得孔隙度。

威利等[31]針對飽含鹽水的孔隙性巖石提出了基于經(jīng)驗值的孔隙度計算公式，即時間平均方程，將其改寫為聲波時差表達式(式(5))

Δt=φ·Δtf+(1-φ)·Δtma

(5)

其中，Δtf代表孔隙流體的聲波時差，Δtma為巖石骨架聲波時差，φ為孔隙度。

根據(jù)統(tǒng)計準噶爾盆地腹部研究區(qū)聲波時差與密度資料，顯示骨架聲波時差Δtma約為180 μs/m，孔隙流體聲波時差Δtf約為655 μs/m(圖8)。

最終建立的研究區(qū)孔隙度計算模型為：

φ=0.002283Δt-0.416

(6)

利用式(6)計算三個地區(qū)典型井的孔隙度，繪制出泥巖孔隙度與深度關系圖(圖9)，可以看出孔隙度隨深度呈指數(shù)關系減小，在孔隙度異常偏大的層段，指示地層超壓的存在。

4.3 顆粒應力參數(shù)求取

顆粒應力相比有效應力更加準確代表了地下巖石骨架顆粒所承擔的力，基于孔隙性介質巖石靜力平衡方程可以推出地層壓力計算公式(式(3))。顆粒應力可以通過兩種方式求取，首先是通過實測壓力數(shù)據(jù)求取，求取孔隙流體壓力首先需要獲得三個參數(shù)，即上覆負荷、孔隙度和顆粒應力，那么如果已知實測壓力值，則可帶入壓力計算公式中反推出測壓點的顆粒應力。另一種方式是通過正常壓實段的孔隙度與上覆負荷求取，由于正常壓實段的孔隙流體壓力等于靜水壓力，則可通過式(7)得到：

(7)

其中，Pov為上覆負荷；σ為顆粒應力；ρw為水的密度；φ為孔隙度；h為埋深；g為重力加速度。

由于顆粒應力只與所求深度的聲波時差有關，其他參數(shù)均為地區(qū)經(jīng)驗參數(shù)。即：

σ=σ(Δt)

(8)

其中，σ為顆粒應力；Δt為聲波時差。

因此，可將利用實測壓力或正常壓實段孔隙度所求取的顆粒應力和對應深度的聲波時差繪制在坐標系中，如圖10所示，可以看出顆粒應力與聲波時差具有良好的相關性，通過直接擬合兩者關系，則可得到研究區(qū)顆粒應力計算模型。

最終，建立適用于準噶爾盆地腹部研究區(qū)的基于顆粒應力的孔隙介質靜力平衡地層壓力計算模型為：

(9)

式中，Δt為聲波時差，h為埋深；A、B為與地區(qū)有關的常數(shù)。

4.4 壓力預測及誤差校正

根據(jù)式(9)利用聲波時差分別試算研究區(qū)南部、中部和北部的典型井地層壓力，具體為永1井、征1井、征101井、莊1井4口井，以實測值作為評估模擬計算的標準，計算其系統(tǒng)誤差并校正，得到結果如表1所示。

表1 地層壓力計算結果及誤差

地層壓力預測結果顯示(圖11)，征1井的壓力預測結果與實測壓力值最為接近，永1井、征101井和莊1井的超壓預測值均小于實測值，且永1井的誤差值最大，是由于在地層壓力試算過程中未考慮沉積因素外的超壓成因影響。

將巖石靜力平衡方程的壓力預測結果與傳統(tǒng)等效深度法進行對比，如表2所示,可見相對誤差明顯降低，壓力預測精度提高了約4.4%。

5 討 論

異常壓力在沉積盆地中普遍發(fā)育，其成因復雜多樣，但目前學者們提出的地層壓力預測方法都是基于不均衡壓實成因，未考慮生烴、水熱增壓、構造擠壓、成巖作用等對壓力預測的補償，導致了壓力預測精度不高。通過探討研究區(qū)超壓成因的主控因素，并通過對基于顆粒應力的地層壓力預測模型進行成因補償，從而進一步完善壓力預測模型。

表2 地層壓力計算結果及誤差對比表

5.1 超壓成因機制

前人在準噶爾盆地腹部地區(qū)進行了超壓成因機制的研究[14、17-21]，但目前并未形成統(tǒng)一認識，研究區(qū)的超壓成因機制仍不明確，通過調研前人研究成果結合研究區(qū)實際資料，對本地區(qū)的超壓成因主控因素進行了初步探討。

較好的封閉條件和較高的地溫梯度，更有利水熱增壓。砂巖高溫水熱增壓實驗表明，明顯水熱增壓作用與孔隙度和流體性質有關[32]。研究區(qū)深層的泥巖孔隙度極低，且平均地溫梯度為2.3 ℃/100m，不利于水熱增壓。根據(jù)研究區(qū)的實測溫度壓力數(shù)據(jù)，地層壓力增大的過程不受地層溫度的影響，因此判斷水熱增壓機制并非是研究區(qū)超壓形成的主控因素。

有機質熱演化生烴的過程對超壓的產(chǎn)生有一定的貢獻，目前學者們對于烴類裂解生氣對超壓的積極作用觀點一致，但對于有機質生油能否產(chǎn)生超壓還存在爭議。Ungerer[33]認為生油會使體積減小3%～6%，而在高熱演化階段，生氣可以使體積增加50%～100%。根據(jù)研究區(qū)地化資料顯示，侏羅系三工河組和八道灣組的烴源巖現(xiàn)今處在低熟-成熟演化階段，以生油為主，因此生烴增壓不是研究區(qū)超壓形成的主要因素。

構造作用是地層超壓形成的重要原因之一。一方面，構造作用產(chǎn)生的橫向擠壓應力會對巖石產(chǎn)生側向壓實，從而形成超壓[34]。另一方面，地層受構造作用抬升，但地層壓力不變，在較淺部位也會表現(xiàn)出高于周圍的地層壓力[35]。準噶爾盆地自新生代以來，受南部北天山隆升影響，處于擠壓環(huán)境。前人通過對準噶爾盆地南緣地層的超壓研究，認為準南構造擠壓應力向盆地內部傳遞[22]，準噶爾盆地腹部地區(qū)也受構造擠壓的影響，特別是靠近南部的車莫古隆起。結合上述分析，水熱增壓，生烴增壓可能對超壓有貢獻，但并非主要因素，研究區(qū)的高幅超壓主要與構造擠壓有關。

5.2 超壓成因分量補償

壓力預測值與實測值的規(guī)律性差異與超壓的成因有關，通過對異常高壓進行壓力分解(圖12)，可對未考慮的成因部分進行補償，從而可以提高壓力預測的精度。

據(jù)此前分析，實際地層壓力由正常靜水壓力、沉積作用產(chǎn)生的壓力以及構造擠壓產(chǎn)生的壓力構成，可以表達為：

P地層=P靜水+P沉積+P構造

(10)

其中沉積增壓和構造增壓是地層異常高壓的部分。剩余壓力可表示為：

P剩余=P地層-P靜水=P沉積+P構造

(11)

沉積作用產(chǎn)生的異常壓力主要包括成巖作用、黏土礦物轉化、不均衡壓實、生烴、水熱增壓等，而研究區(qū)主要的沉積增壓為不均衡壓實作用。此前基于顆粒應力的地層壓力計算結果實際為靜水壓力與沉積增壓之和，即：

P計算=P靜水+P沉積

(12)

壓力預測結果表明，計算的地層壓力值與實測值還存在差異，這一部分的差值即為構造擠壓應力造成，根據(jù)構造增壓的形成機制，這一部分的超壓難以通過模型計算，只能通過建立各地區(qū)的成因補償模式來進行補償，則附加地應力為：

P構造=P地層-P靜水-P沉積=P地層-P計算

(13)

根據(jù)式(13)，對前文壓力預測所用的4口井進行了附加地應力值的計算，按照永進、征沙村和莫西莊三個地區(qū)建立了三類超壓成因補償模式示意圖(圖13)。

根據(jù)圖13所示，準噶爾盆地腹部地區(qū)的超壓由沉積作用和構造作用造成，其中不均衡壓實作用為主的沉積作用對超壓貢獻最大，構造擠壓在不同地區(qū)對超壓貢獻不同。研究區(qū)南部永進地區(qū)的構造擠壓影響最大，向中部征沙村地區(qū)及北部莫西莊地區(qū)，構造擠壓產(chǎn)生的附加地應力逐漸減小。從單井縱向分布特征來看，隨著埋深的增加，壓力系數(shù)增量增加，即越深部位受構造擠壓越強，附加地應力值越大。

根據(jù)測井數(shù)據(jù)與實測壓力資料，提取多井在目的層侏羅系頂界附近的附加地應力值，繪制平面圖(圖14)。由于實測資料數(shù)據(jù)較少，深度分布范圍有限，因此，選取侏羅系頂界上下各250 m的范圍，即500 m深度段內的附加應力值的均值，來代表侏羅系頂界的補償值?？梢钥闯龈郊拥貞Φ母咧抵行脑谟肋M地區(qū)，向北逐漸減小，附加壓力系數(shù)范圍在0.405～0.120之間。

對基于顆粒應力的壓力預測模型進行補償后，研究區(qū)侏羅系的預測壓力分布圖如圖15。

從圖15可以看出，侏羅系超壓平面分布特征與附加地應力有很好的對應關系，均表現(xiàn)為南部超壓發(fā)育幅度大，向北逐漸遞減，壓力系數(shù)分布在1～1.8之間，表明該區(qū)超壓受構造擠壓控制大。由于探井稀少，結合前人的研究，準噶爾盆地腹部地區(qū)侏羅系頂界超壓中心位于昌吉凹陷的中西部地區(qū)[18]。

6 結 論

(1)準噶爾盆地腹部永-莫地區(qū)，超壓發(fā)育層位由南向北逐漸變淺：永進地區(qū)超壓發(fā)育層位為侏羅系西山窯組，埋深5 800 m以下，壓力系數(shù)最大可達1.8；征沙村地區(qū)超壓發(fā)育在侏羅系三工河組和八道灣組，超壓發(fā)育層位在5 000 m附近，征1井壓力系數(shù)低于征101井，與斷層泄壓有關；莫西莊地區(qū)超壓發(fā)育在侏羅系八道灣組，超壓頂界在4 600 m附近，最高壓力系數(shù)也可達1.8。

(2)特察模型并非靜力平衡方程，有效應力不等于巖石骨架真正承擔的力，且孔隙度相等條件下，孔隙度不一定相等，針對上述問題，提出了孔隙性介質靜力平衡方程，其中的顆粒應力反映骨架所受的真實力。并采用顆粒應力的壓力預測模型，分別提取三個地區(qū)、6口典型井的測井數(shù)據(jù)分別求取上覆負荷壓力、孔隙度和顆粒應力，帶入公式分別得到研究區(qū)永進、征沙村和莫西莊地區(qū)的地層壓力預測模型，相比等效深度法，預測精度提高4.4%。

(3)構造擠壓應力是準噶爾盆地腹部超壓的主控因素，通過成因補償?shù)姆治觯⒘巳惓瑝撼梢蜓a償模式，由南向北附加地應力值減少，由淺到深，附加地應力值增大。成因補償后預測超壓平面分布特征為：以盆1井西凹陷的中西部為超壓中心，研究區(qū)從南向北超壓幅度降低，壓力系數(shù)最高在永進地區(qū)，可達1.8，最低在莫西莊地區(qū)，壓力系數(shù)略小于1。