水热增压作用与地层异常高压的关系探讨

异常高压的成因机制是石油地质学的重要研究内容,水热增压作用能否成为异常高压的有效成因机制是一个尚未解决的学术难题。为了定量评价水热增压作用对地层压力及压力系数的影响,根据岩石及流体的热物理学原理,分析了水热增压作用产生的前提条件,建立了水热增压作用下地层压力及压力系数的定量评价模型,探讨了水热增压作用与地层异常高压的关系。研究结果表明:(1)水热增压作用产生的条件是地层封闭且埋深增大;(2)评价水热增压作用对地层压力的影响时需要排除欠压实作用的影响;(3)地层深度增量一定时,地温梯度和地层流体热膨胀系数越大,岩石的热膨胀系数和地层流体的压缩系数越小,地层压力增量以及压力系数就越大;(4)在可钻深度范围内,温度升高引起的流体体积应变一般不会超过2%;(5)一方面,水热增压作用能使地层压力快速增大,另一方面,由于地层深度相应增大,地层压力系数的变化很小,压力系数增量一般不会超过0.1,单一的水热增压作用不能形成异常高压。

高温水热增压实验研究及地质启示

超压形成机制是沉积盆地油气成藏研究的重要内容。针对温度和封闭条件2个关键因素,设计双轴承压孔隙流体高温水热增压实验,选取典型高温高压盆地的砂、泥岩样品,通过对比性实验发现,在泥岩封闭体系中,升温引起的水热增压导致流体温度与压力表现为指数关系,而非线性关系;在孤立体系中,砂岩孔隙流体水热增压幅度明显高于泥岩封闭体系;在泥岩封闭体系中,泥岩孔隙度微小差异会导致水热增压量存在巨大差异;在相同泥岩封闭条件下,砂岩孔隙度越高,水热增压幅度越大。实验得到两项地质启示:在高温盆地中,被泥岩封闭的砂岩储层内孔隙流体水热增压能够成为盆地超压形成的重要机制,且随着埋深增大,地温升高,指数关系的增压趋势使得水热增压作用更加显著;泥岩的封闭性能决定砂岩储层水热增压的有效性和增压幅度,砂岩储层孔隙度大小影响水热增压幅度的强弱。

压实和水热增压对地压的作用以及环境条件的影响

异常压力的产生是由于过剩流体和排出沉积物的流体能量之间的不平衡,只有排出过剩的流体才能保持正常压实.影响地压的这两个因素,称为压实和水热增压,可根据联立方程解(主要有达西定理和Athy的孔隙度-深度关系式)采用水动力模式来研究.地压可在一维沉积剖面上计算,根据显著地影响过剩孔隙流体体积和沉积物渗透率的四种环境,定量的深入分析表明,在实际地质环境中,水热因素在异常压力出现时没有明显的实际意义.

碳酸盐岩烃源岩生烃增压规律及其含义

碳酸盐岩由于成岩-固结早,烃源岩排烃的动力主要是水热增压和生烃增压。通过碳酸盐岩烃源岩不同有机碳含量样品温、压关系的模拟实验,建立了增压值与温度的数值关系模型。实验结果表明,碳酸盐岩烃源岩生烃过程中生烃增压值远高于水热增压值。碳酸盐岩烃源岩排烃动力的大小主要受烃源岩有机质丰度和温度的影响。对于同一烃源岩来说,随着热演化程度增高,生烃增压值迅速增大;当热演化程度相当时,生烃增压值与样品的有机碳含量成正相关关系。若烃源岩有机碳含量过低,烃源岩产生的生烃增压值不足以有效地把烃类排出烃源岩。由于碳酸盐岩烃源岩中含水量通常很低,则生烃增压特别是生气增压对排烃而言更为重要。因此,碳酸盐岩烃源岩遵循生烃—增压—超压—压力释放—排烃的动力学模式。

柴达木盆地西部新生界异常高压:分布、成因及对油气运移的控制作用

如同世界上其它新生代沉积盆地那样,柴达木盆地在一定深度,区域上普遍存在异常高压。异常高压出现在快速沉积的厚层泥质岩中,水热增压效应明显,而且在上新世末至今发生了强烈的以水平挤压为主的构造运动,因此异常高压的形成是由于不均衡压实作用和构造挤压作用所引起的压应力增大以及热液压力引起流体体积的变化。异常高压是油气运聚的一种重要动力来源:在油气运移中,可以使上覆封隔层产生大量微裂缝,油气向上运移到在较低压储集层中,也可以使封闭性断层开启,通过断层进行侧向运移。

有机地球化学在石油初次运移研究中的作用与进展

石油初次运移是石油形成和演化过程中的一个重要环节,这方面的研究对于完善石油成因理论、正确地评价勘探区的石油资源前景具有重要的理论意义和实际价值。概括而言,目前有机地球化学在石油初次运移研究中的作用主要有以下三个方面。

利用渭新1井测井资料预测地层三压力剖面

渭河盆地欠压实及水热增压作用突出,准确预测地层三压力剖面是避免卡钻、井塌等复杂情况发生以及确保探井顺利实施的有效保障。基于伊顿法,利用渭新1井测井资料计算得到了地层孔隙压力、地层破裂压力、地层坍塌压力剖面,并据此分层位确定了合理的钻井液密度窗口。地层三压力剖面预测结果表明,该地区地层三压力以灞河组为界可分为上、下两部分,上部受欠压实影响较为严重,地层压力变化幅度较大,下部受水热增压影响,地层压力缓慢增加。现场压力测试结果表明,计算得到的地层孔隙压力与实测值相对误差在15%以内,基本满足安全钻井需要。