黏土回弹再压缩过程中孔隙水与微结构的变化

为探究黏土应力状态不变下的再压缩变形机制,设计了新的固结装置,以饱和试样为研究对象,进行一维固结再压缩试验、核磁共振试验和扫描电镜试验,定量分析再压缩过程孔隙水的变化规律以及微结构的变化特征。结果表明:再压缩过程中自由水不断排出,宏观表现为试样的变形增加,固结系数变大;结合水排出和形成现象共存,导致其含量非线性变化;随着再压缩的进行,孔隙水减少,试样由骨架-絮凝结构演变为更紧密的团聚-絮凝结构,中孔隙减少,小孔隙数量增加。研究结果可以较好地解释工程现象,为解决地基沉降控制等工程问题提供理论依据。

基于地下水位观测的震后孔隙回弹:以2000年冰岛地震为例

以2000年两次MW 6.5冰岛地震为例,利用近场地下水位的同震响应和震后响应约束孔隙模型参数,分析了孔隙回弹效应造成的地表变形大小和时间演化过程。首先利用数值模拟方法获得地震造成的孔隙压力变化和测井水位响应的时间序列,并以测井水位的同震阶跃幅值和震后水位恢复速率分别约束孔隙模型中的Skempton系数和扩散系数;然后基于孔隙弹性模型使用最优孔隙参数模拟震后孔隙回弹效应引起的地壳变形。结果显示:孔隙压力的同震响应控制着孔隙回弹引起的地壳变形,其变形速率与流体扩散系数呈正相关关系;孔隙回弹造成的变形以垂直向为主,且随时间快速衰减。因此,利用近场地下水位的同震响应和震后响应可以约束孔隙模型参数,为获取震后孔隙回弹机制所致的地壳变形提供依据。

埋藏压实-构造抬升地质过程下储层孔隙回弹的演化过程模型

早期埋藏压实、晚期构造抬升是我国多个盆地一种共性的地质演化过程。受此类演化过程的影响，特别是在晚期构造抬升、砂岩孔隙回弹作用下，可形成较优质储层。明确此类储层孔隙、孔径、喉径等参数的演化特征并进行定量评价，对油气勘探具有重要意义。基于成岩物理模拟实验分析，与实际地质研究相结合，认为库车坳陷克拉2气田白垩系储层的孔隙类型、含量变化及演化规律可划分为5个阶段，前3个演化阶段与克拉苏构造带深层相一致，自上新世（5～3Ma）、埋深6000m右始，浅层克拉2井区与深层克深-大北井区的埋藏演化开始分异。之后发生构造抬升作用，可将其划分为早期和晚期两个阶段。构造抬升后发生的“孔隙回弹”作用可使储层剩余的原生孔增加1．0％左右，地层降温卸压作用，可使储层中出现较多的成岩缝。孔隙回弹、成岩缝的出现，促进了次生溶蚀作用发生、储层孔喉分选均一性的增强，进而提高了储集性。

柴西北地区油泉子油田浅层油藏异常低压形成机制

柴西北地区油泉子油田浅层油藏具有明显的异常低压特征,基于其压力分布特征,从地层流体性质、封闭机制、沉积特征、构造演化等方面深入剖析异常低压形成的主控因素,查明浅层低压油藏封闭条件和形成机制及其压力演化与成藏耦合关系。结果表明,油泉子油田浅层Ca Cl2型地层水、高矿化度、低变质系数、轻质低粘度原油物性共同反映出研究区浅层油藏具有良好的封闭条件,湖盆咸化沉积的塑性较高的含膏质泥岩以及物性渐变带、沥青封堵作用为浅层低压系统垂向和侧向封闭提供重要保障。运用EASY%Ro法和地层对比法对研究区喜马拉雅运动晚期构造抬升剥蚀厚度恢复结果表明,其剥蚀厚度达2 700 m,剥蚀作用导致储层孔隙反弹增大和流体降温收缩,从而使得油藏压力降低,经计算其压力分别降低了14.1和7.4 MPa。油泉子油田浅层油藏异常低压的形成是沉积配置、构造演化及油气成藏等多种地质因素综合作用的结果。

江垭大坝山体抬升的形成机制与趋势分析

湖南省澧水流域娄水的江垭水利枢纽工程,大坝坝高131m,建在一区域性江垭大向斜的西北翼部,坝基下伏有厚层的承压热水含水层。水库于1998年蓄水以后,出现大坝和山体抬升变形现象,至2001年2月两岸山体最大抬升值达21.8 mm,一般为15～10mm;廊道中抬升最大值达34.5mm,平均31mm。根据系统的监测资料,对抬升成因提出空隙水压力增高卸荷回弹扩容机制,随后在MTS刚性压力试验机上开展了岩石力学模拟试验;结合大坝所处的特殊地质条件和监测数据,提出适合于江垭大坝抬升成因的向斜滑脱机制模式,并于2001年7月对发展趋势作出判断,认为在水位变动中,下伏基础总的趋势向卸荷方向发展,升降的变幅将逐渐缩小,整体趋向稳定。大坝的监测延续至今,监测资料证实了当年的判断和预测,大坝安全运行。

成烃成藏定量研究及在泌阳凹陷的应用

石油生成后最初储存在烃源岩(泥质岩)的孔隙空间中,即烃源岩孔隙体积控制烃源岩的生油总量,当石油从烃源岩孔隙体积中排出后,在上覆岩层压实作用下,烃源岩(泥质岩)的孔隙体积将减少排出石油的相应体积,通过计算烃源岩孔隙体积及其变小量可以定量计算烃源岩的生、排油量。上覆岩层的剥蚀,会引起岩层有效上覆压力发生变化,由于砂岩具有弹性特征,有效上覆压力的减小必然会引起砂岩回弹,砂岩回弹增加的孔隙度不仅使地层孔隙流体压力降低,为石油运移提供动力,而且为石油聚集成藏提供了有利的储集空间。此方法在泌阳凹陷的应用表明,核桃园组到廖庄组沉积末为持续沉降加载增压的主要生油期,主要生油层段的生油量和总生油量均在50%以上;廖庄剥蚀期卸载所产生的砂岩回弹量及减压较大的桂岸、双河、侯庄、王集等地区是石油成藏主要有利区。

石油运移成藏有利区预测方法研究--以渤海湾盆地东营凹陷为例

通过对渤海湾盆地东营凹陷地质历史上主要石油地质演化阶段的地层孔隙流体压力场研究,以及东营凹陷勘探现状、沉积特征、东营剥蚀期和明化镇剥蚀期剥蚀卸载引起的砂岩回弹量和地层孔隙流体古压力场变化的关联性分析,提出了针对主要由砂岩和泥岩组成的含油气盆地预测石油运移聚集成藏有利区的2种较有效的方法:1)通过地质历史上盆地持续沉降成烃后的盆地整体上升剥蚀阶段的烃源岩区和储集岩区的压力场分化动态分析研究,预测石油运移的有利方向;2)通过地质历史上盆地持续沉降成烃后的盆地整体上升剥蚀阶段的砂岩回弹量的动态分析,同时结合地质历史上该阶段储盖层的配置研究预测石油聚集成藏有利区。

线性卸荷作用下软土超孔隙水压力变化规律分析

目前对软土在卸荷下的固结变形研究主要集中在瞬时卸荷。为明确线性卸荷作用下软土固结变形的规律,通过太沙基一维固结理论与有效应力原理的方法,研究了软土地基在任意卸荷速率下一维固结方程的通解,并求解了线性卸荷下固结方程的解析解。结果表明,线性卸荷作用下软土地基产生的负超孔压可以分成增长期、快速消散期和缓慢消散期3个阶段;卸荷速率影响负超孔压的增长路径和消散速率而卸荷量影响最大负孔压值,最大负超孔压值与卸荷量近似成线性增长关系;最后结合工程实例进行对比分析,发现卸荷导致的负超孔压值和其消散速率都在卸荷结束的时刻最大,同时理论计算结果及变化规律与实测有较好的吻合性。

构造抬升区欠压实超压恢复方法——以鄂尔多斯盆地下寺湾地区延长组为例

构造抬升作用不仅会降低地层压力,还会造成孔隙回弹引起地层物理属性的变化,基于此的欠压实识别和欠压实超压恢复会造成较大的误差。为准确判断和计算构造抬升区的欠压实超压,首先分析构造抬升造成的泥岩测井曲线变化,然后结合回弹系数,提出利用加载—卸载曲线计算欠压实超压量的方法,并利用该方法对鄂尔多斯盆地延长组7段欠压实超压进行了恢复。结果表明:孔隙回弹改变了正常压实段结束时的测井曲线特征,导致声波时差和密度减小,电阻率和中子孔隙度增大;通过对比加载—卸载曲线法与地层压力模拟和等效深度法的计算结果,发现不考虑孔隙回弹的常规欠压实超压计算方法计算结果偏大,在构造抬升区并不适用。在构造抬升区,需要识别综合泥岩压实曲线上声波时差和密度突然减小,电阻率和中子孔隙度突然增大的曲线特征,才能识别欠压实发育层段,而利用加载—卸载曲线能更加准确地恢复抬升区的欠压实超压,为构造抬升区压力的演化及油气成藏和预测提供更有效的研究基础。

鄂尔多斯盆地临兴地区上古生界压力特征及其成因机制

查明鄂尔多斯盆地临兴地区上古生界压力特征及其成因可为煤系气运聚和成藏研究奠定基础.根据实测压力资料并结合修正公式,得出临兴地区上古生界石盒子组压力特征.根据声波时差预测剥蚀量的方法,应用Easy%RO模拟软件、实测镜质组反射率得出本溪组8+9号煤层的埋藏史和热史;结合包裹体测温数据和钻测井资料,得出石盒子组古埋深.在此基础上,分别计算出地温降低、欠压实作用、气体逸散及孔隙反弹引起的上古生界石盒子组压力的下降值.结果表明:研究区石盒子组正常压力类型占23%,低压类型占73%,超压仅占4%;早白垩世末期地层压力达到最大;地层剥蚀导致地温下降引起的压力下降为7.9~17.3MPa,占整个压力降幅的40%~55%;欠压实作用引起的压力下降为1.81~2.24MPa,占压力降幅的7%~11%;气体逸散引起的压力下降为7.61~11.99MPa,占压力降幅的34%~42%;孔隙反弹引起的压力下降为1.68~1.95MPa,占压力降幅的6.40%~6.68%.砂岩气量与压力系数之间呈正相关关系.该研究成果为该区石盒子组压力系统研究奠定了基础.