砂礫巖儲(chǔ)層超壓成因及超壓對(duì)儲(chǔ)層的影響

摘 要 【目的】明確車(chē)鎮(zhèn)凹陷沙三段砂礫巖儲(chǔ)層成因，探究?jī)?chǔ)層超壓強(qiáng)度及發(fā)育時(shí)間對(duì)優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層發(fā)育的影響?！痉椒ā吭趹?yīng)用流體包裹體PVTx法恢復(fù)車(chē)鎮(zhèn)凹陷陡坡帶沙三段砂礫巖儲(chǔ)層古地層壓力的基礎(chǔ)上，采用測(cè)井曲線組合法、聲波速度—密度交會(huì)圖法分析泥巖超壓成因，結(jié)合儲(chǔ)層超壓發(fā)育時(shí)間、含油氣性等特征，分析儲(chǔ)層超壓成因，對(duì)比經(jīng)歷不同壓力演化史的儲(chǔ)層儲(chǔ)集空間及成巖作用差異?！窘Y(jié)果】車(chē)鎮(zhèn)凹陷陡坡帶沙三段泥巖普遍發(fā)育中強(qiáng)超壓，主要為生烴增壓成因；砂礫巖儲(chǔ)層超壓為沙三段烴源巖超壓的壓力傳遞，經(jīng)歷兩期增壓旋回，第一期與黃色熒光油充注相匹配，第二期與藍(lán)色熒光油充注相匹配，但不同地區(qū)存在差異。大王北洼陷陡坡帶沙三段砂礫巖儲(chǔ)層經(jīng)歷兩期增壓旋回，第一期介于28.3～27.8 Ma，古地層壓力系數(shù)介于1.34～1.35；第二期介于11.6～9.0 Ma，古地層壓力系數(shù)為1.56；現(xiàn)今地層壓力系數(shù)為0.8～1.2。車(chē)西洼陷陡坡帶沙三段砂礫巖儲(chǔ)層經(jīng)歷一期增壓旋回，時(shí)間為6 Ma～至今，古地層壓力系數(shù)介于1.2～1.4，現(xiàn)今地層壓力系數(shù)介于1.0～1.3。套爾河洼陷陡坡帶沙三段砂礫巖儲(chǔ)層經(jīng)歷兩期增壓旋回，第一期介于35.7～27.2 Ma，古地層壓力系數(shù)介于1.54～2.08；第二期為12.9 Ma～至今，古地層壓力系數(shù)介于1.57～2.1，現(xiàn)今地層壓力系數(shù)介于1.2～2.1?，F(xiàn)今地層壓力為常壓—弱超壓的大王北洼陷陡坡帶砂礫巖儲(chǔ)層比現(xiàn)今地層壓力為常壓—中超壓的車(chē)西洼陷陡坡帶砂礫巖儲(chǔ)層壓實(shí)作用和膠結(jié)作用更弱，原生孔隙更發(fā)育，物性更好，主要原因可能是大王北洼陷發(fā)育兩期古超壓且強(qiáng)度更大，車(chē)西洼陷僅發(fā)育晚期古超壓且強(qiáng)度相對(duì)低?！窘Y(jié)論】中深層碎屑巖優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層的發(fā)育不僅受控于現(xiàn)今地層超壓強(qiáng)度，與古超壓發(fā)育時(shí)間和強(qiáng)度密切相關(guān)，超壓發(fā)育越早、強(qiáng)度越大，對(duì)壓實(shí)作用和膠結(jié)作用的抑制越明顯，儲(chǔ)層物性越好。

關(guān)鍵詞 超壓強(qiáng)度；超壓發(fā)育時(shí)間；儲(chǔ)層超壓成因；優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層；車(chē)鎮(zhèn)凹陷

第一作者簡(jiǎn)介 李雪哲，男，1998年出生，碩士研究生，油氣儲(chǔ)層地質(zhì)學(xué)，E-mail： 1617568389@qq.com

通信作者 王艷忠，男，教授，E-mail： wyzh@upc.edu.cn

中圖分類號(hào) P618.13 文獻(xiàn)標(biāo)志碼 A

0 引言

流體超壓本質(zhì)上是地質(zhì)過(guò)程中流體體積與孔隙空間的不均衡調(diào)整，具體表現(xiàn)為流體壓力高于同深度點(diǎn)靜水壓力值的高壓異常[1]。超壓成因機(jī)制復(fù)雜多樣，不同巖性地層中超壓成因大不相同，就泥巖等非滲透性地層而言，欠壓實(shí)作用、烴源巖生烴、成巖作用、構(gòu)造應(yīng)力、壓力傳遞均可導(dǎo)致超壓發(fā)育[2]；滲透性砂巖中的超壓主要來(lái)源于鄰近異常高壓泥頁(yè)巖，或來(lái)自斷層、不整合等溝通得更深或更遠(yuǎn)超壓源的壓力傳遞[3?4]。近年來(lái)，隨著國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)地層超壓成因的研究[5?6]，測(cè)井曲線組合分析法、加載—卸載曲線法、聲波速度—密度交會(huì)圖法等直接判斷泥巖超壓成因的研究方法逐漸被提出，先后被應(yīng)用到渤海灣盆地東營(yíng)凹陷[7]、東海西湖凹陷[8]、珠江口盆地白云凹陷[9]等地區(qū)中，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，之前大部分被認(rèn)為屬于欠壓實(shí)作用導(dǎo)致的泥巖地層超壓已被否定，生烴作用是泥巖地層主要超壓成因的觀點(diǎn)越來(lái)越被證實(shí)[9?10]。但是，目前國(guó)內(nèi)大部分地區(qū)泥巖超壓成因的研究仍采用傳統(tǒng)的理論分析和數(shù)值模擬等方法間接地判別。砂巖儲(chǔ)層超壓的成因較為復(fù)雜且研究較少，可通過(guò)烴源巖生排烴時(shí)間、油氣充注儲(chǔ)層時(shí)間與儲(chǔ)層超壓發(fā)育時(shí)間的匹配關(guān)系、超壓儲(chǔ)層試油結(jié)果、構(gòu)造運(yùn)動(dòng)發(fā)育時(shí)間與儲(chǔ)層超壓發(fā)育時(shí)間的匹配關(guān)系，以及儲(chǔ)層是否發(fā)育異常高孔隙度等綜合判斷[7，11]。

流體超壓是影響優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層發(fā)育的重要因素，對(duì)儲(chǔ)層的成巖作用具有強(qiáng)烈影響，主要表現(xiàn)在：（1）對(duì)壓實(shí)作用具有較好的抑制，有利于原生孔隙的保存[12]；（2）流體超壓對(duì)黏土礦物之間的轉(zhuǎn)化具有抑制作用，間接地減少碳酸鹽膠結(jié)物和硅質(zhì)的來(lái)源[13]。流體超壓對(duì)儲(chǔ)層的影響受控于超壓強(qiáng)度、超壓發(fā)育時(shí)間、運(yùn)移條件等因素[14]。目前，主要基于現(xiàn)今壓力來(lái)研究超壓強(qiáng)度對(duì)儲(chǔ)層的影響，如魯雪松等[15]提出，在現(xiàn)今地層壓力系數(shù)小于2.1時(shí)，超壓強(qiáng)度越大，越有利于油氣的富集與保存。然而，儲(chǔ)層的成巖演化是一個(gè)復(fù)雜的地質(zhì)過(guò)程，現(xiàn)今為常壓的儲(chǔ)層可能發(fā)育過(guò)異常高壓[16]，當(dāng)流體超壓形成于儲(chǔ)層致密化之前，超壓對(duì)儲(chǔ)層具有較強(qiáng)的?？鬃饔茫舫瑝盒纬捎趦?chǔ)層致密化之后，超壓對(duì)儲(chǔ)集層物性變差的抑制作用相對(duì)較弱[15]。

車(chē)鎮(zhèn)凹陷陡坡帶沙三段砂礫巖儲(chǔ)層普遍發(fā)育超壓，但是儲(chǔ)層超壓成因尚未有研究。前人通過(guò)地層沉降速率、烴源巖生烴演化模擬、地球化學(xué)分析及泥巖聲波時(shí)差、密度測(cè)井曲線等方法分析了泥巖地層的超壓成因[17?18]，但尚存爭(zhēng)議。曾治平等[17]認(rèn)為泥巖地層中欠壓實(shí)作用是導(dǎo)致超壓的主要成因，生烴作用對(duì)超壓形成有一定貢獻(xiàn)；然而，金秋月等[18]認(rèn)為泥巖超壓主要由生烴作用導(dǎo)致。本文在恢復(fù)車(chē)鎮(zhèn)凹陷車(chē)西、套爾河、大王北三個(gè)不同洼陷陡坡帶沙三段儲(chǔ)層古地層壓力特征的基礎(chǔ)上，應(yīng)用測(cè)井曲線組合法、聲波速度—密度交會(huì)圖法明確沙三段泥巖超壓成因，結(jié)合儲(chǔ)層超壓發(fā)育時(shí)間、油氣充注時(shí)間、烴源巖生排烴時(shí)間、烴源巖中裂縫發(fā)育特征及儲(chǔ)層超壓段含油氣性等綜合分析儲(chǔ)層超壓成因。采用控制變量法，對(duì)比經(jīng)歷不同壓力演化史儲(chǔ)層中成巖作用及儲(chǔ)集空間的特征，證明了優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層的發(fā)育與儲(chǔ)層中古超壓的存在密切相關(guān)，且超壓發(fā)育時(shí)間越早，超壓強(qiáng)度越大，儲(chǔ)層中超壓抑制壓實(shí)作用和膠結(jié)作用的效果越好，越有利于優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層的發(fā)育。

1 地質(zhì)概況

車(chē)鎮(zhèn)凹陷是渤海灣盆地濟(jì)陽(yáng)坳陷北部的一個(gè)次級(jí)凹陷，凹陷北部與埕寧隆起以斷層相接，西鄰慶云凸起和無(wú)棣凸起，南部向義和莊凸起超覆，東部與沾化凹陷相鄰，是一個(gè)典型的北斷南超的箕狀斷陷盆地（圖1）。剖面上自北向南發(fā)育北部陡坡帶、中央洼陷帶及南部緩坡帶[4]，平面上自西向東分為車(chē)西、套爾河、大王北、郭局子四個(gè)次級(jí)洼陷（圖1）。車(chē)鎮(zhèn)凹陷古近系自下而上發(fā)育孔店組（Ek）、沙四段（Es4）、沙三段（Es3）、沙二段（Es2）、沙一段（Es1）、東營(yíng)組（Ed），沙四段自下而上分為沙四下亞段和沙四上亞段，沙三段自下而上分為沙三下、中、上亞段。車(chē)西洼陷和大王北洼陷沙三段沉積主體為近岸水下扇，套爾河洼陷沉積主體為湖底扇[19]，壓實(shí)作用和膠結(jié)作用是破壞儲(chǔ)層的最主要成巖作用，優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層主要是近岸水下扇扇中亞相中雜基含量低、剛性顆粒含量高、壓實(shí)、膠結(jié)作用弱的含礫砂巖和砂巖。車(chē)鎮(zhèn)凹陷沙三段烴源巖是主力烴源巖，在凹陷內(nèi)廣泛分布，干酪根類型為Ⅰ型和Ⅱ1型，已進(jìn)入成熟期[20]。

2 儲(chǔ)層超壓特征

2.1 儲(chǔ)層現(xiàn)今壓力特征

依據(jù)地層壓力系數(shù)，將地層壓力劃分為常壓（0.9～1.1）、弱超壓（1.1～1.2）、中超壓（1.2～1.5）和強(qiáng)超壓（gt;1.5）4種類型[21]。車(chē)鎮(zhèn)凹陷陡坡帶沙三段砂礫巖儲(chǔ)層的實(shí)測(cè)壓力數(shù)據(jù)顯示，現(xiàn)今地層壓力隨深度增加逐漸增大，3 000 m以淺，以常壓為主；3 000 m以深，以中—強(qiáng)超壓為主，地層壓力系數(shù)可達(dá)2.02。車(chē)西洼陷沙三段砂礫巖儲(chǔ)層發(fā)育常壓—中超壓，現(xiàn)今地層壓力系數(shù)介于1.0～1.3；套爾河洼陷沙三段砂礫巖儲(chǔ)層為中—強(qiáng)超壓，現(xiàn)今地層壓力系數(shù)介于1.2～2.1；大王北洼陷沙三段砂礫巖儲(chǔ)層為常壓—弱超壓，現(xiàn)今地層壓力系數(shù)介于0.8～1.2（圖2）。

2.2 儲(chǔ)層古地層壓力特征

2.2.1 流體包裹體巖相學(xué)及均一溫度特征

流體包裹體記錄了地質(zhì)歷史時(shí)期的地層溫度、地層壓力和地層流體等信息，為研究地層流體和地層溫壓提供了最直接的證據(jù)[22]。應(yīng)用德國(guó)蔡司多功能研究級(jí)顯微鏡（ZEISS AXIO Imager A1m）、偏光顯微鏡（Axioskopt 40pol），對(duì)車(chē)鎮(zhèn)凹陷北部陡坡帶沙三段砂礫巖儲(chǔ)層中的流體包裹體進(jìn)行巖相學(xué)分析。車(chē)鎮(zhèn)凹陷北部陡坡帶沙三段砂巖、礫巖儲(chǔ)層中鹽水包裹體主要為單一液相及氣液兩相包裹體，在單偏光下無(wú)色透明，無(wú)熒光，在石英破裂愈合縫、石英加大邊及碳酸鹽膠結(jié)物中均有發(fā)育，一般較小，主要介于2～13 μm，以橢圓形、長(zhǎng)條形為主。油包裹體可見(jiàn)單一液相及氣液兩相包裹體，在單偏光下呈淡褐色或無(wú)色，熒光下發(fā)黃色熒光和藍(lán)色熒光，主要分布在石英顆粒破裂愈合縫中。油包裹體大小差異大，1～20 μm均有，以橢圓形、不規(guī)則狀為主，氣液比介于5%～30%（圖3）。

在流體包裹體巖相學(xué)分析的基礎(chǔ)上，選取同一流體包裹體組合（FIA）中大于3 μm的流體包裹體，應(yīng)用英國(guó)Linkamd冷熱臺(tái)（THMS600型），測(cè)量同一流體包裹體組合內(nèi)氣液兩相油包裹體的均一溫度和氣液兩相鹽水包裹體的均一溫度及冰點(diǎn)溫度，以及在同一包裹體組合內(nèi)與單一液相油包裹體同期的氣液兩相鹽水包裹體的均一溫度和冰點(diǎn)溫度。均一溫度與冰點(diǎn)溫度測(cè)試誤差均為±0.1 ℃；包裹體溫度測(cè)量時(shí)，升溫速率控制在0.1～5.0 ℃/min，記錄氣液兩相包裹體完全均一和包裹體冰塊完全溶化、氣泡開(kāi)始跳動(dòng)時(shí)的溫度。為保證流體包裹體未經(jīng)后期破壞，所測(cè)流體包裹體均選用圓形、橢圓形的氣液兩相包裹體。共測(cè)得46組與油包裹體（單一液相/氣液兩相）同期的氣液兩相鹽水包裹體均一溫度82個(gè)，冰點(diǎn)溫度60個(gè)，測(cè)得氣液兩相油包裹體均一溫度15個(gè)。其中，與黃色熒光油包裹體（單一液相/氣液兩相）同期的氣液兩相鹽水包裹體均一溫度54個(gè)及冰點(diǎn)溫度47 個(gè)，均一溫度的主峰介于90 ℃～120 ℃，冰點(diǎn)溫度的主峰介于-5 ℃～0 ℃；與藍(lán)色熒光油包裹體（單一液相/氣液兩相）同期的氣液兩相鹽水包裹體均一溫度28個(gè)及冰點(diǎn)溫度13個(gè)，均一溫度的主峰介于110 ℃～130 ℃，冰點(diǎn)溫度的主峰介于-25 ℃～-20 ℃（圖4）；氣液兩相黃色熒光油包裹體9個(gè)，均一溫度介于80 ℃～105 ℃，氣液兩相藍(lán)色熒光油包裹體6個(gè)，均一溫度介于90 ℃～105 ℃。

2.2.2 古地層壓力特征

應(yīng)用流體包裹體PVTx法，確定了氣液兩相油包裹體的最小捕獲壓力、油包裹體的捕獲時(shí)間（T，Ma）及古埋深（h，m）[23?24]，并計(jì)算了古靜水壓力和古地層壓力系數(shù)[25]。發(fā)現(xiàn)車(chē)鎮(zhèn)凹陷陡坡帶沙三段砂礫巖儲(chǔ)層中發(fā)育兩期超壓烴類流體充注，且不同洼陷的超壓發(fā)育時(shí)段及超壓強(qiáng)度存在差異（圖5，6、表1）。套爾河洼陷兩期油包裹體均為超壓捕獲，早期黃色熒光油包裹體在距今35.7～27.2 Ma被捕獲，捕獲壓力介于32.2～43.8 MPa，古地層壓力系數(shù)介于1.54～2.08，為強(qiáng)超壓；晚期藍(lán)色熒光油包裹體在12.9 Ma～至今被捕獲，捕獲壓力介于45.8～66.8 MPa，古地層壓力系數(shù)介于1.57～2.10，為強(qiáng)超壓。大王北洼陷兩期油包裹體也為超壓捕獲，早期黃色熒光油包裹體在距今28.3～27.8 Ma被捕獲，捕獲壓力介于37.1～39.1 MPa，古地層壓力系數(shù)介于1.34～1.35，為中超壓；晚期藍(lán)色熒光油包裹體在距今11.6～9 Ma 被捕獲，捕獲壓力介于51.6～55.7 MPa，古地層壓力系數(shù)為1.56，為強(qiáng)超壓。車(chē)西洼陷早期黃色熒光油包裹體在距今28.5～23 Ma被捕獲，捕獲壓力介于28～29 MPa，古地層壓力系數(shù)介于1.0～1.1，為常壓；藍(lán)色熒光油包裹體在6 Ma～至今捕獲，捕獲壓力介于41.8～43.4 MPa，古地層壓力系數(shù)介于1.2～1.4，為中超壓。

3 地層超壓成因

儲(chǔ)層的超壓主要來(lái)源于鄰近異常高壓泥頁(yè)巖，或來(lái)自斷層、不整合等溝通得更深或更遠(yuǎn)超壓源的壓力傳遞[3?4]。通過(guò)泥巖超壓成因、烴源巖生排烴時(shí)間、儲(chǔ)層超壓發(fā)育時(shí)間、烴源巖裂縫發(fā)育情況及超壓段儲(chǔ)層含油氣性等綜合分析，闡明車(chē)鎮(zhèn)凹陷陡坡帶沙三段砂礫巖儲(chǔ)層的超壓成因。

3.1 泥巖超壓成因

對(duì)于車(chē)鎮(zhèn)凹陷這類由扭張、拉張等多期構(gòu)造應(yīng)力共同作用形成的盆地[26]，欠壓實(shí)作用和生烴作用是形成大規(guī)模超壓的兩種主要成因[27]。采用電阻率測(cè)井、密度測(cè)井與聲波時(shí)差測(cè)井相結(jié)合的測(cè)井曲線組合分析法是判別泥巖超壓成因最直接、最可靠的方法之一[10]。電阻率測(cè)井可用于判別流體的性質(zhì)（水或油氣）；密度測(cè)井與孔隙度密切相關(guān)[10]；聲波時(shí)差測(cè)井可以確定超壓段的分布，在以往的超壓成因研究中，部分研究?jī)H通過(guò)聲波時(shí)差測(cè)井資料來(lái)反映泥巖超壓的成因，并認(rèn)為聲波時(shí)差偏離正常壓實(shí)曲線即為欠壓實(shí)作用導(dǎo)致的超壓，超壓地層具有異常高的孔隙度[10]。但是，聲波時(shí)差的異常增大不一定代表了孔隙度的異常[28]，例如，除孔隙度外，烴源巖中有機(jī)質(zhì)豐度及含油氣性對(duì)聲波時(shí)差也有較大影響，有機(jī)質(zhì)含量越高，聲波時(shí)差越大，因此，僅通過(guò)聲波時(shí)差測(cè)井資料無(wú)法區(qū)別泥巖超壓成因，需結(jié)合電阻率測(cè)井與密度測(cè)井共同判斷。欠壓實(shí)作用導(dǎo)致的超壓是由于沉積物的快速埋藏，孔隙水不能被及時(shí)排出而阻止巖石被壓實(shí)，從而導(dǎo)致巖石顆粒之間保持相對(duì)較低的有效應(yīng)力[29]，相對(duì)于正常壓實(shí)而言，測(cè)井響應(yīng)表現(xiàn)為，速度降低、聲波時(shí)差增大，孔隙水礦物度增加、電阻率減小，密度顯著減小[4]；烴源巖生烴增壓是由于干酪根在生烴過(guò)程中轉(zhuǎn)化為低密度的油和氣，使孔隙流體發(fā)生膨脹[30]，相對(duì)于正常壓實(shí)而言，測(cè)井響應(yīng)表現(xiàn)為，泥巖骨架顆粒垂直有效應(yīng)力減小、聲波時(shí)差增大或速度降低，含油飽和度增加、電阻率增大，孔隙度不變、地層質(zhì)量變化較小、密度變化較小[7]。

利用車(chē)鎮(zhèn)凹陷大斜722井、車(chē)58井及車(chē)660井泥巖的密度、聲波時(shí)差資料，采用等效深度法恢復(fù)了3口典型井的現(xiàn)今泥巖地層壓力。應(yīng)用測(cè)井曲線組合法，對(duì)比大斜722井、車(chē)58井、車(chē)660井沙三段泥巖聲波時(shí)差（AC）、電阻率（R）、密度（DEN）與深度、地層壓力系數(shù)之間的關(guān)系，明確車(chē)鎮(zhèn)凹陷陡坡帶沙三段泥巖地層超壓成因。大斜722井沙三段泥巖發(fā)育超壓，泥巖地層壓力系數(shù)大于1.2，聲波時(shí)差隨深度的增加逐漸偏離正常壓實(shí)曲線，與正常壓實(shí)段泥巖相比，電阻率曲線表現(xiàn)為異常高電阻率，密度隨深度的增加而增加（圖7）；車(chē)58井沙三段泥巖超壓發(fā)育，整體上泥巖地層壓力小于大斜722井，泥巖地層壓力系數(shù)介于1.0～1.4，為中超壓，隨深度增加，超壓帶聲波時(shí)差逐漸偏離正常壓實(shí)曲線，與正常壓實(shí)段相比，電阻率逐漸增加，密度基本不變（圖8）；車(chē)660井沙三段泥巖地層發(fā)育中—強(qiáng)超壓，隨深度增加，聲波時(shí)差偏離正常壓實(shí)曲線，與正常壓實(shí)泥巖段相比，電阻率具有高異常，密度基本保持不變（圖9）。

聲波速度—密度交會(huì)圖可以用來(lái)進(jìn)一步區(qū)分泥巖超壓成因機(jī)制，特別是針對(duì)不同流體膨脹引起的超壓[31]。在正常壓實(shí)的地層中，隨著深度的增加，孔隙度逐漸減小，地層垂直有效應(yīng)力與聲波速度逐漸增加，沉積物處于持續(xù)加載的力學(xué)過(guò)程，將聲波速度與垂直有效應(yīng)力之間的關(guān)系定義為加載曲線[5]，加載曲線中聲波速度與密度正相關(guān)，相關(guān)的超壓成因機(jī)制包括欠壓實(shí)作用和構(gòu)造擠壓作用。卸載曲線關(guān)系中垂直有效應(yīng)力減小，孔隙壓力升高，相關(guān)的超壓成因機(jī)制主要包括生烴作用或超壓傳遞等[4?5]。不同超壓成因地層對(duì)應(yīng)的聲波速度與密度之間的關(guān)系不同（圖10a），具體表現(xiàn)為：（1）由欠壓實(shí)作用引起的超壓地層具有異常高孔隙度，可以同時(shí)導(dǎo)致密度及聲波速度的降低，使欠壓實(shí)作用導(dǎo)致的超壓泥巖地層中密度與聲波速度的投影在正常壓實(shí)段的加載曲線之上（BC段）[4，8]；（2）由生烴作用產(chǎn)生的超壓，聲波速度降低的同時(shí)密度基本不變，其密度與聲波速度的投影在加載曲線下（BE）[5]；（3）由黏土礦物成巖作用或化學(xué)壓實(shí)作用引起的超壓，其特征為隨著密度的增加而聲波速度基本不變（BF）[31]；（4）由構(gòu)造擠壓引起的超壓，其聲波速度與密度同時(shí)增加，且超過(guò)正常壓實(shí)段（CD）[32]。分別選取大斜722井、車(chē)58井、車(chē)660井的東營(yíng)組、沙一段、沙二段的常壓段地層的密度與聲波速度建立加載曲線。將各口井沙三段超壓發(fā)育的泥巖地層中的聲波速度及密度投影，3口井沙三段超壓泥巖數(shù)據(jù)大部分偏離加載曲線，在聲波速度減小的同時(shí)密度基本不變，位于BE段（圖10）。

由測(cè)井曲線組合法及聲波速度—密度關(guān)系可見(jiàn)，大斜722井、車(chē)58井、車(chē)660井沙三段泥巖超壓發(fā)育，超壓段具有較高的聲波時(shí)差值及電阻率值，沒(méi)有出現(xiàn)異常低密度的特征，且沙三段泥巖超壓段聲波速度—密度交會(huì)圖位于生烴作用的區(qū)域，可見(jiàn)泥巖超壓是生烴增壓引起的泥巖骨架顆粒間垂直有效應(yīng)力減小，超壓層段表現(xiàn)為異常的高聲波時(shí)差，含油飽和度增加、電阻率增大，孔隙度不變、地層質(zhì)量變化較小、密度變化較小。

3.2 儲(chǔ)層超壓成因

車(chē)鎮(zhèn)凹陷陡坡帶沙三段泥巖超壓由生烴增壓引起，沙三段砂礫巖儲(chǔ)層與烴源巖側(cè)向指狀接觸或垂向互層接觸，具有良好的源儲(chǔ)配置關(guān)系，有利于烴源巖生烴作用產(chǎn)生的超壓直接傳遞至儲(chǔ)層[33]。大王北洼陷和車(chē)西洼陷陡坡帶沙三段砂礫巖儲(chǔ)層與烴源巖側(cè)向接觸，受斷層遮擋[20]；套爾河洼陷陡坡帶沙三段砂礫巖儲(chǔ)層被烴源巖包圍[34]。

烴源巖熒光薄片分析表明，車(chē)鎮(zhèn)凹陷沙三段主力烴源巖中發(fā)育超壓裂縫，產(chǎn)狀不規(guī)則，單一裂縫發(fā)育規(guī)模較小，延伸長(zhǎng)度短，寬度不一，常呈纖維狀和脈狀，裂縫中可見(jiàn)黃色熒光油和藍(lán)色熒光油充注（圖11），說(shuō)明裂縫曾作為烴源巖多次排烴的主要通道，烴源巖中的超壓流體可沿裂縫充注至鄰近泥巖的沙三段砂礫巖儲(chǔ)層。

油源對(duì)比表明，車(chē)鎮(zhèn)凹陷沙三段砂礫巖儲(chǔ)層油氣來(lái)源于沙三段烴源巖[35]。套爾河洼陷陡坡帶沙三段儲(chǔ)層經(jīng)歷了兩期超壓油氣充注，伴隨兩期增壓旋回（圖6）。第一期增壓旋回與黃色熒光油充注時(shí)間相匹配（距今35.7～27.2 Ma），該時(shí)期沙三段烴源巖溫度介于90 ℃～120 ℃，鏡質(zhì)體反射率（Ro）介于0.5～1.0，有機(jī)質(zhì)演化至成熟階段，該時(shí)期沙三段主力烴源巖生烴演化達(dá)到第一個(gè)生烴高峰[18，20]。第二期增壓旋回與藍(lán)色熒光油充注時(shí)間相匹配（12.9 Ma～至今），該時(shí)期沙三段烴源巖溫度介于110 ℃～130 ℃，鏡質(zhì)體反射率（Ro）介于1.2～2.0，有機(jī)質(zhì)演化至高成熟階段，烴源巖生烴演化達(dá)到第二個(gè)生烴高峰，并開(kāi)始大量排烴[20]。由于套爾河洼陷沙三段砂礫巖儲(chǔ)層被包裹于泥巖中形成透鏡體，儲(chǔ)層超壓得以良好地保存，現(xiàn)今仍發(fā)育強(qiáng)超壓[34]。大王北洼陷陡坡帶沙三段砂礫巖儲(chǔ)層也經(jīng)歷了兩期超壓油氣充注，伴隨兩期增壓旋回（圖6）。第一期增壓旋回與黃色熒光油充注時(shí)間相匹配（距今28.3～27.8 Ma），該時(shí)期沙三段烴源巖溫度介于100 ℃～120 ℃，鏡質(zhì)體反射率（Ro）介于0.5～1.3，有機(jī)質(zhì)演化至成熟—高成熟階段，儲(chǔ)層中早期黃色熒光油充滿度高。第二期增壓旋回與藍(lán)色熒光油充注時(shí)間相匹配（距今11.6～9 Ma），該時(shí)期沙三段烴源巖溫度介于110 ℃～140 ℃，鏡質(zhì)體反射率（Ro）介于0.8～1.5，有機(jī)質(zhì)演化至成熟—高成熟，處于生烴高峰并大量排烴[35]。由于發(fā)育在大王北洼陷內(nèi)部一系列近東西向的次級(jí)斷層在新近紀(jì)—第四紀(jì)的活動(dòng)[36]，導(dǎo)致儲(chǔ)層壓力被釋放，現(xiàn)今砂礫巖儲(chǔ)層為常壓—弱超壓。大王北洼陷泥巖地層現(xiàn)今為中—強(qiáng)超壓，是由于烴源巖生烴作用，超壓不斷累積，當(dāng)烴源巖內(nèi)超壓大于巖石的破裂壓力時(shí)，超壓流體被釋放至鄰近的儲(chǔ)層，這種烴源巖生烴作用導(dǎo)致超壓流體的幕式排放，使泥巖與砂礫巖儲(chǔ)層中的地層壓力存在較大差異[37]。車(chē)西洼陷陡坡帶沙三段早期黃色熒光油充注距今28.5～23 Ma，該時(shí)期沙三段烴源巖溫度介于80 ℃～110 ℃，鏡質(zhì)體反射率（Ro）介于0.4～0.65，有機(jī)質(zhì)為未成熟—低成熟[35]，生烴較少，儲(chǔ)層中早期黃色熒光油充滿度低，為常壓油氣充注。晚期藍(lán)色熒光油充注伴隨超壓（6 Ma～至今）（圖6），該時(shí)期沙三段烴源巖溫度介于110 ℃～120 ℃，鏡質(zhì)體反射率（Ro）介于0.7～1.0，有機(jī)質(zhì)演化至成熟階段，處于生烴高峰，并持續(xù)大量排烴，使超壓油氣持續(xù)充注至鄰近砂礫巖儲(chǔ)層[38]。車(chē)西洼陷內(nèi)斷層自館陶組沉積以來(lái)基本不活動(dòng)，使得儲(chǔ)層中現(xiàn)今仍發(fā)育超壓[35]。

車(chē)鎮(zhèn)凹陷陡坡帶沙三段12口井的444個(gè)超壓儲(chǔ)層試油結(jié)果顯示，地層壓力系數(shù)大于1.2的儲(chǔ)層中油層為88.6%，油水同層、含油水層為6.8%，水層僅為4.6%（圖12），反映了車(chē)鎮(zhèn)凹陷陡坡帶沙三段儲(chǔ)層超壓的發(fā)育與油氣充注密切相關(guān)。

車(chē)西、套爾河、大王北三個(gè)洼陷同時(shí)沉降與抬升，套爾河洼陷及大王北洼陷存在早期超壓，但車(chē)西洼陷僅發(fā)育晚期超壓（圖6），因此早期地層快速沉降不是套爾河洼陷及大王北洼陷發(fā)育早期古超壓的成因。此外，車(chē)鎮(zhèn)凹陷陡坡帶沙三段砂礫巖儲(chǔ)層中—強(qiáng)超壓主要發(fā)育在3 400 m以下（圖2），而在早期黃色熒光油充注至儲(chǔ)層時(shí)，車(chē)鎮(zhèn)凹陷沙三段砂礫巖儲(chǔ)層古埋深介于1 700～2 500 m，尚未到達(dá)地層超壓發(fā)育的深度（圖5）。根據(jù)測(cè)井曲線組合法及聲波速度—密度交會(huì)圖法可知，車(chē)鎮(zhèn)凹陷沙三段泥巖地層超壓為非欠壓實(shí)成因（圖7～10）。因此，欠壓實(shí)作用不是車(chē)鎮(zhèn)凹陷陡坡帶沙三段砂礫巖儲(chǔ)層超壓的主要成因。

車(chē)鎮(zhèn)凹陷陡坡帶沙三段泥巖超壓由生烴增壓引起，沙三段儲(chǔ)層與烴源巖具有良好的源儲(chǔ)配置關(guān)系，烴源巖超壓裂縫中有兩期油氣運(yùn)移的痕跡，儲(chǔ)層超壓發(fā)育時(shí)期、烴類充注成藏期與主力烴源巖生/排烴期耦合良好[39]，超壓儲(chǔ)層中以油層為主；同時(shí)，車(chē)鎮(zhèn)凹陷沙三段下伏地層超壓垂向遞減，不存在深層的超壓源[40]，且欠壓實(shí)作用不是車(chē)鎮(zhèn)凹陷陡坡帶沙三段砂礫巖儲(chǔ)層超壓的主要成因。因此，綜合分析認(rèn)為車(chē)鎮(zhèn)凹陷陡坡帶沙三段砂礫巖儲(chǔ)層兩期增壓旋回的發(fā)育與鄰近沙三段烴源巖生烴作用產(chǎn)生的超壓流體壓力傳遞有關(guān)[3，37]。在第一期超壓累積后，由于東營(yíng)運(yùn)動(dòng)的構(gòu)造抬升，導(dǎo)致儲(chǔ)層壓力泄露[17，40]，在明化鎮(zhèn)組沉積早期，地層整體沉降，烴源巖繼續(xù)生烴增壓，超壓傳遞使砂礫巖儲(chǔ)層發(fā)育第二期超壓。

4 超壓對(duì)儲(chǔ)層的影響

超壓對(duì)儲(chǔ)層的影響主要由超壓發(fā)育時(shí)間、超壓強(qiáng)度及運(yùn)移條件等因素決定[14]。由于套爾河洼陷沙三段砂礫巖儲(chǔ)層被烴源巖包圍，且沉積相為湖底扇，而發(fā)育在近岸水下扇的大王北洼陷和車(chē)西洼陷陡坡帶沙三段砂礫巖儲(chǔ)層與烴源巖側(cè)向接觸，運(yùn)移條件相同。因此，為了探討超壓的發(fā)育時(shí)間及超壓強(qiáng)度對(duì)儲(chǔ)層的影響，對(duì)比分析了發(fā)育不同壓力演化史的大王北洼陷及車(chē)西洼陷陡坡帶砂礫巖儲(chǔ)層的儲(chǔ)集空間及成巖作用特征。

車(chē)鎮(zhèn)凹陷陡坡帶沙三段近岸水下扇中扇亞相，膠結(jié)物、雜基含量均小于10%的細(xì)礫巖、含礫砂巖、中—粗砂巖的儲(chǔ)層物性特征顯示，現(xiàn)今地層壓力系數(shù)介于1.0～1.3的車(chē)西洼陷車(chē)58井，孔隙度大于5%的儲(chǔ)層小于10%，滲透率均在0.1×10-3 μm2以下；現(xiàn)今地層壓力系數(shù)介于0.8～1.2的大王北洼陷大斜722井，孔隙度大于5% 的儲(chǔ)層大于80%，滲透率大于0.1×10-3 μm2的儲(chǔ)層大于90%（圖13）?，F(xiàn)今儲(chǔ)層超壓強(qiáng)度低的大王北洼陷陡坡帶沙三段儲(chǔ)層物性好于超壓強(qiáng)度高的車(chē)西洼陷，可見(jiàn)，優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層的發(fā)育不僅僅受控于儲(chǔ)層中現(xiàn)今超壓強(qiáng)度。

車(chē)鎮(zhèn)凹陷陡坡帶沙三段砂礫巖儲(chǔ)層儲(chǔ)集空間主要有原生孔隙、混合孔隙和次生孔縫三種類型，三個(gè)洼陷最主要的儲(chǔ)集空間均為原生孔隙，發(fā)育少量以長(zhǎng)石溶蝕孔隙為主的次生孔隙及超壓裂縫。壓實(shí)作用是儲(chǔ)層減孔降滲的主要成巖作用之一，對(duì)于發(fā)育在近岸水下扇中扇亞相、深度相近、物源相近、分選磨圓相似、雜基含量和膠結(jié)物含量均小于10%的細(xì)礫巖、含礫砂巖、中—粗砂巖，大王北洼陷壓實(shí)作用弱，顆粒間點(diǎn)接觸—線接觸為主，原生孔隙發(fā)育（圖14a）；車(chē)西洼陷壓實(shí)作用強(qiáng)，原生孔隙較少，顆粒間以線接觸—凹凸接觸為主，部分顆粒被壓溶（圖14b）。車(chē)鎮(zhèn)凹陷沙三段儲(chǔ)層中膠結(jié)物包括碳酸鹽膠結(jié)物和石英次生加大，其中，碳酸鹽膠結(jié)作用是破壞車(chē)鎮(zhèn)凹陷陡坡帶沙三段儲(chǔ)層最重要的膠結(jié)作用。由于泥巖中的Mg2+、Ca2+、Fe2+等離子可向鄰近砂巖中運(yùn)移，可為碳酸鹽膠結(jié)提供物質(zhì)來(lái)源，當(dāng)距離泥巖大于1 m時(shí)，膠結(jié)作用受泥巖的影響較小[41]。因此，為了減小泥巖對(duì)膠結(jié)作用的影響，選取發(fā)育在近岸水下扇中扇亞相、深度相近、物源相近、分選磨圓相似、雜基含量小于10%，距離泥巖大于1 m的細(xì)礫巖、含礫砂巖、中—粗砂巖，對(duì)比發(fā)育在不同洼陷的碳酸巖膠結(jié)物含量。其中，大王北洼陷膠結(jié)物含量較少，碳酸鹽膠結(jié)物含量整體小于5%（圖14c、圖15a），車(chē)西洼陷膠結(jié)物較多，碳酸鹽膠結(jié)物大于5%，最大可達(dá)22%（圖14d、圖15a）。研究區(qū)石英加大邊主要發(fā)育在車(chē)西洼陷，以石英顆粒為基底環(huán)繞顆粒邊緣生長(zhǎng)，邊緣規(guī)則，寬度較寬，石英加大邊含量可達(dá)1.5%（圖14e、圖15b）；大王北洼陷石英加大邊發(fā)育較少，寬度較窄，石英加大邊含量在0.5%以下（圖14f、圖15b）。

雖然車(chē)西洼陷陡坡帶沙三段砂礫巖儲(chǔ)層現(xiàn)今地層壓力高于大王北洼陷，但是，車(chē)西洼陷的壓實(shí)作用、碳酸鹽膠結(jié)作用及硅質(zhì)膠結(jié)作用強(qiáng)于大王北洼陷，且大王北洼陷儲(chǔ)層物性更好，原生孔隙更發(fā)育。其原因在于大王北洼陷發(fā)育兩期古超壓油氣充注，而車(chē)西洼陷僅發(fā)育晚期超壓油氣充注，且大王北洼陷古超壓強(qiáng)度大于車(chē)西洼陷。超壓孔隙流體承載了大部分的上覆地層壓力，減少了巖石間的骨架壓力，抑制了壓實(shí)作用[42]；同時(shí)，早期油氣充注可在顆粒表面形成油膜，阻擋了顆粒表面與孔隙水的接觸，降低壓溶物質(zhì)的遷移速率，抑制壓溶作用并抑制石英加大邊的形成，使儲(chǔ)層的原生孔隙被保存[43]。此外，碳酸鹽膠結(jié)物主要在充滿水的孔隙或顆粒表面的水膜中沉淀，早期超壓油氣充注在顆粒表面形成的油膜，可抑制水巖反應(yīng)，減少碳酸鹽膠結(jié)物的物質(zhì)來(lái)源，抑制碳酸鹽膠結(jié)[44]。

5 結(jié)論

（1） 車(chē)鎮(zhèn)凹陷陡坡帶沙三段泥巖地層超壓為生烴增壓成因，砂礫巖儲(chǔ)層超壓為沙三段烴源巖生烴作用產(chǎn)生的壓力傳遞。大王北洼陷陡坡帶砂礫巖儲(chǔ)層經(jīng)歷了兩期增壓旋回，第一期增壓旋回距今28.3～27.8 Ma，古地層壓力系數(shù)介于1.34～1.35，第二期增壓旋回為距今11.6～9 Ma，古地層壓力系數(shù)為1.56，現(xiàn)今地層壓力系數(shù)介于0.8～1.2。車(chē)西洼陷陡坡帶砂礫巖儲(chǔ)層僅發(fā)育一期增壓旋回，時(shí)間為6 Ma～至今，古地層壓力系數(shù)介于1.2～1.4，現(xiàn)今地層壓力系數(shù)介于1.0～1.3。套爾河洼陷陡坡帶砂礫巖儲(chǔ)層發(fā)育兩期增壓旋回，第一期增壓旋回距今35.7～27.2 Ma，古地層壓力系數(shù)介于1.54～2.08，第二期增壓旋回為時(shí)間為12.9 Ma～至今，古地層壓力系數(shù)介于1.57～2.10，現(xiàn)今地層壓力系數(shù)介于1.2～2.1。

（2） 中深層碎屑巖優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層的發(fā)育不僅受控于現(xiàn)今地層的超壓強(qiáng)度，與古超壓發(fā)育時(shí)間和強(qiáng)度密切相關(guān)，超壓發(fā)育越早、強(qiáng)度越大，對(duì)壓實(shí)作用和膠結(jié)作用的抑制作用越好，對(duì)儲(chǔ)層物性的貢獻(xiàn)越大。現(xiàn)今地層壓力為常壓—弱超壓的大王北洼陷陡坡帶沙三段砂礫巖儲(chǔ)層比現(xiàn)今地層壓力為常壓—中超壓的車(chē)西洼陷陡坡帶沙三段砂礫巖儲(chǔ)層壓實(shí)作用和膠結(jié)作用更弱，原生孔隙更發(fā)育，物性更好，主要原因很可能是大王北洼陷發(fā)育兩期古超壓且強(qiáng)度更大，車(chē)西洼陷僅發(fā)育晚期古超壓且強(qiáng)度相對(duì)低。

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基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（42272165）