石油地質(zhì)學(xué)-第七章

1、石 油 地 質(zhì) 學(xué),Petroleum Geology,第七章 三場與油氣藏形成的關(guān)系,第七章 三場與油氣藏形成的關(guān)系,地溫場地壓場地應(yīng)力場與油氣生運(yùn)聚保的關(guān)系異常壓力流體封存箱,“三場”與油氣藏形成的關(guān)系,地溫場、地壓場、地應(yīng)力場與油氣藏形成分布有著密切關(guān)系。 （l）地溫場 無機(jī)和有機(jī)礦物的成礦演化 有機(jī)質(zhì)熱演化 生油窗、生氣窗 粘土礦物轉(zhuǎn)化、脫水

2、 促進(jìn)油氣初次運(yùn)移 水熱增壓 臨界溫度和臨界壓力—凝析氣藏形成 地溫場和地壓場—控制氣田形成分布、氣體水合物形成分布 地溫場和有機(jī)碳分布—控制油田形成分布 促進(jìn)可塑性巖石的流動(dòng)、刺穿 影響地下深處熱流及巖漿活動(dòng),“三場”與油

3、氣藏形成的關(guān)系,（2）地壓場 地靜壓力、壓實(shí)作用—初次運(yùn)移 流體勢—油氣初次、二次運(yùn)移，指明有利聚集部位 異常地層壓力—流體壓力封存箱 促進(jìn)油、氣、水運(yùn)移 改變氣在油、水中的溶解度 壓力與溫度 控制油氣藏的形成與分布 影響烴類物系的相態(tài)變化 異常

4、壓力帶與欠壓實(shí)帶 壓實(shí)背斜圈閉的形成分布 鹽丘、泥丘等刺穿構(gòu)造的形成分布,“三場”與油氣藏形成的關(guān)系,（3）地應(yīng)力場有機(jī)質(zhì)成熟生烴的力學(xué)化學(xué)反應(yīng)油氣運(yùn)移、聚集的重要?jiǎng)恿?形成各類背斜、斷層等構(gòu)造圈閉 形成二級構(gòu)造帶 形成斷層、裂縫、微裂縫 有助于形成各種地層不整合 有助于形成儲(chǔ)集層的次生孔隙發(fā)育帶 有助于形成刺穿構(gòu)造 強(qiáng)烈地應(yīng)力作用可破壞油氣田 作用強(qiáng)度 地應(yīng)力≈（1～5）×地靜壓力

5、 綜上可知，“三場”相互聯(lián)系，對盆地內(nèi)油氣藏的形成分布有重要控制作用,第一節(jié) 地溫場與古地溫研究,在地表上層（深約20～130m）之下，地溫隨深度而有規(guī)律地逐漸增加，即每加深一定深度便升高一定溫度。將深度每增加100m所升高的溫度，稱為地溫梯度（或地?zé)嵩鰷芈剩?，以?100m表示。取得地下溫度或地溫梯度后，編繪等值線圖，即可反映地溫場的變化。 地下溫度可由井溫測量得知。在大多數(shù)井內(nèi)，由于泥漿溫度低于井底地下溫度，井溫測量

6、記錄的溫度常常比真正的地下溫度低-1.11～26.67℃（30～80F）。在有采油溫度資料的油氣田，可以利用采油溫度來校正電測溫度。,第一節(jié) 地溫場與古地溫研究,古地溫的測定 在地質(zhì)歷史中，巖層遭受褶皺、剝蝕以及巖漿活動(dòng)，往往造成古、今地溫的很大差別。因此，在地殼運(yùn)動(dòng)強(qiáng)烈的地區(qū)，用現(xiàn)今的地溫梯度估價(jià)烴源巖中原始有機(jī)質(zhì)的成熟度是不可靠的。應(yīng)該盡可能恢復(fù)古地溫，探求烴源巖經(jīng)受的最高溫度。 在石油地質(zhì)研究中，測定地質(zhì)歷史過

7、程中沉積巖經(jīng)受最高溫度的方法有很多，目前國外多借助于鏡質(zhì)體反射率、孢子的顏色、干酪根的電子自旋共振、自生礦物及流體包裹體等，通過對比這些指標(biāo)與己知溫度梯度的關(guān)系，或者通過實(shí)驗(yàn)測定反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)方程式來求得。,第一節(jié) 地溫場與古地溫研究,鏡質(zhì)體反射率法 鏡質(zhì)體反射率是一種較好的成熟度指標(biāo)。隨著溫度升高，反應(yīng)時(shí)間延長，鏡質(zhì)體逐漸降解演化，顏色愈益加深，反射率逐步增大?？梢?，鏡質(zhì)體反射率與溫度、時(shí)間之間存在一定的函數(shù)關(guān)系，反射率的大小

8、直接反映經(jīng)受的最高溫度。因此，根據(jù)沉積巖中鏡質(zhì)體的反射率可以估算在地質(zhì)歷史上經(jīng)受的最高古地溫。,第一節(jié) 地溫場與古地溫研究,它既可表示在恒溫下加熱一定時(shí)間所得到的反射率值，也可反映在同一時(shí)間內(nèi)溫度變化所造成反射率值的差別。于是，對已知地質(zhì)時(shí)代的沉積巖，測定出其中所含鏡質(zhì)體的反射率后，就可以推算其所經(jīng)受的最高古地溫。,第一節(jié) 地溫場與古地溫研究,在熱演化過程中，鏡質(zhì)體的降解程度與反射率的增加是一致的，因此也可以通過模擬得出各地區(qū)鏡質(zhì)體

9、降解率與反射率的對應(yīng)關(guān)系。然后，系統(tǒng)測定探井中巖石的鏡質(zhì)體反射率，得出相應(yīng)這些反射率值的鏡質(zhì)體降解率，代人阿倫尼烏斯方程即可求出地下古地溫。 Barker（1986）專門研究過鏡質(zhì)體反射率與古地溫之間的關(guān)系，通過600多個(gè)鏡質(zhì)體反射率Ro值與對應(yīng)的最大溫度T統(tǒng)計(jì)分析得出LnRo=0.0078T-1.2 Barker認(rèn)為上式具有普遍性，是一種較好的地質(zhì)溫度計(jì)。,第一節(jié) 地溫場與古地溫研究,孢子顏色法

10、 這是一種簡便快速的方法。隨著沉積物埋藏深度加大，其中所含的孢子、花粉、藻類等有機(jī)物在熱演化過程中顏色逐漸加深，具有不可逆性。因此根據(jù)孢子的顏色及有機(jī)質(zhì)的熱變指數(shù)，也可以反過來求得所經(jīng)受的最高古地溫。圖中表明隨溫度升高孢子顏色的變化情況，并加注孢子顏色指標(biāo)和熱變指數(shù)。,第一節(jié) 地溫場與古地溫研究,干酪根電子順磁共振法 利用電子順磁共振波譜儀測定的自由基含量，可作為一種衡量有機(jī)質(zhì)成熟度的指標(biāo)，它也可以反映沉積物所經(jīng)

11、歷的最高溫度。 在干酪根的芳香烴結(jié)構(gòu)中，苯環(huán)的共軛鍵可以產(chǎn)生穩(wěn)定的自由電子。干酪根中自由電子的數(shù)量和分布決定于苯環(huán)的數(shù)目及其相關(guān)位置。如果干酪根樣品處在微波軌道中和磁場影響下，能夠改變成特殊的磁場強(qiáng)度，自由電子會(huì)發(fā)生共振，并改變微波頻率。利用波譜儀能夠測定自由基含量/克（Ng）、共振點(diǎn)的位置（g）和信號的寬度（W）。在干酪根的成熟過程中，這些參數(shù)都會(huì)顯示出是逐漸變化的。利用現(xiàn)代沉降盆地的井下溫度，能夠?qū)Ρ茸罡邷囟认碌腘g和

12、g值，并可推廣應(yīng)用到古代沉積巖。,第一節(jié) 地溫場與古地溫研究,自生礦物法 沉積巖中的自生礦物受周圍環(huán)境影響會(huì)發(fā)生不同的變化：碳酸鹽類及硫酸鹽類礦物易受化學(xué)因素的作用；而粘土礦物、沸石、二氧化硅三種礦物系列的演變則同溫度、壓力及反應(yīng)時(shí)間等物理因素密切相關(guān)，不可逆轉(zhuǎn)。因此，可以應(yīng)用粘土礦物、沸石、二氧化硅這三種礦物系列來研究古地溫（Aoyagi，1984）。這些系列礦物轉(zhuǎn)化的溫度范圍如下：

13、 104℃ 137℃ 粘土礦物系列 蒙脫石——蒙一伊混合層——伊利石 56℃ 116℃ 138℃沸石系列 火山玻璃——斜發(fā)沸石——方沸石和（或）片沸石——濁沸石

14、和 （或）鈉長石 45℃ 67℃ 二氧化硅系列 非晶質(zhì)二氧化硅——低溫方石英（方英石）——低溫石英 將沉積巖樣品鑒定出上述三個(gè)系列的自生礦物，綜合分析所含的礦物類別，即可根據(jù)自生礦物系列的轉(zhuǎn)化受古地溫控制且不可逆轉(zhuǎn)的原則，來判斷巖樣在地

15、質(zhì)史上曾經(jīng)受的最高古地溫。,第一節(jié) 地溫場與古地溫研究,流體包裹體法 流體包裹體是在礦物結(jié)晶生長過程中被包裹在礦物晶體缺陷中的流體，可以有單相、雙相或多相流體包裹體。流體包體廣泛應(yīng)用于礦床學(xué)、巖石學(xué)（變質(zhì)巖、沉積巖、巖漿巖）、地球化學(xué)及石油地質(zhì)學(xué)中，可用之來研究成巖成礦（包括油、氣）物質(zhì)來源、物理一化學(xué)環(huán)境條件，以及流體的性質(zhì)、經(jīng)歷、水巖反應(yīng)、地殼演化等諸方面的問題。 流體包裹體在地質(zhì)研究上最重要的

16、一個(gè)應(yīng)用就是確定古地溫。包體測溫方法有均一法、爆裂法和淬火法等，目前在石油地質(zhì)上最常用的是用均一法來測量包體溫度，稱之為均一溫度。 Barker（1990）曾詳細(xì)研究鏡質(zhì)體反射率與包體均一溫度之間的關(guān)系，根據(jù)大量流體包體溫度測量，發(fā)現(xiàn)鏡質(zhì)體反射率的對數(shù)與包體均一溫度（Th）之間存在良好的線性關(guān)系： lnRo=0.00811 Th-1.26,第一節(jié) 地溫場與古地溫研究,其他方法 由于有機(jī)質(zhì)轉(zhuǎn)化為油氣是

17、一個(gè)熱降解過程，符合化學(xué)動(dòng)力學(xué)定律的一級反應(yīng)，因此，通過實(shí)驗(yàn)測定各地區(qū)不同地質(zhì)時(shí)代沉積巖中干酪根的活化能、頻率因子等常數(shù)后，即可代人阿雷尼烏斯方程式求出烴源巖經(jīng)歷的古地溫。Lnt=E/RT-A 磷灰石是含鈾較豐富的礦物。U238能自發(fā)裂變產(chǎn)生自發(fā)徑跡；U238受熱中子轟擊裂變產(chǎn)生誘發(fā)徑跡。裂變誘發(fā)徑跡的密度和長度頻率，不僅同礦物的絕對年齡有關(guān)，而且對地溫作用非常敏感。因此，也可以通過研究磷灰石的裂變徑跡來探討古地溫。

18、用磷灰石預(yù)測古地溫的有效范圍約為50～150℃。 總之，現(xiàn)在研究古地溫的方法越來越多，各有優(yōu)缺點(diǎn)。在實(shí)踐中最好選用多種方法配合使用、綜合分析，才易獲得較為理想的結(jié)果。,第二節(jié) 地壓場與流體勢研究,地層壓力及其測定 儲(chǔ)集層孔隙中的各種流體總是處于一定的壓力之下，這種作用于地層孔隙所含流體的壓力，稱為地層壓力或流體壓力，對油、氣藏而言，則可分別稱為油層壓力或氣層壓力。它們常以百萬帕斯卡（MPa）

19、或大氣壓（atm）計(jì)量單位。編制地層壓力等值線圖，即可反映地壓場的變化。在一般地質(zhì)條件下，正常的地層壓力會(huì)等于從地面到地下地層的靜水壓頭（即靜水壓力）。靜水壓力是通過單位面積的水柱重量或鉛直高度來衡量。,第二節(jié) 地壓場與流體勢研究,過去，在頓鉆鉆進(jìn)的井中，低壓地層壓力可以通過記錄井內(nèi)液面上升的高度來估算。但是，在灌滿泥漿的旋轉(zhuǎn)鉆井和渦輪鉆井中，測壓問題就復(fù)雜得多，因?yàn)樯盥駭?shù)百至數(shù)千米的油氣藏，地層壓力很大，一般是將深井壓力計(jì)裝在測試器

20、中下入井內(nèi)。測壓時(shí)，先在測試器上面放一個(gè)封隔器將泥漿與油層隔開，然后再測定油層壓力。如果是在正在采油的生產(chǎn)井內(nèi)，可將深井壓力計(jì)放在油管內(nèi)對著油層的地方測定油層壓力。 計(jì)算關(guān)井壓力時(shí)，也可以在井口測定套管壓力，然后再加上井口至油層的流體柱重量，即得油層壓力。如果液柱頂面距井口尚有一定距離，則計(jì)算流體柱重量時(shí)可以在液柱重量之外再加上液面至井口的空氣重量。隨著現(xiàn)代科技進(jìn)步，多采用重復(fù)式地層測試器（RFT），可以方便

21、地準(zhǔn)確測定地層壓力。 利用等量深度法或特定地區(qū)的經(jīng)驗(yàn)曲線，由頁巖密度資料來定量估算地層壓力 。,第二節(jié) 地壓場與流體勢研究,流體勢 綜合Hubbert和England的流體勢概念，可以把地下流體勢定義為：相對于基準(zhǔn)面（地表面、表測壓力值為零）單位體積流體所具有的總勢能：式中：ф為流體（水、油、氣）勢，J/m3或Pa Z為深度，m；

22、 ρ為密度，kg/ m3 ； P為壓力，Pa； g為重力加速度，9.8m/s2； r為毛細(xì)管半徑，m。,第二節(jié) 地壓場與流體勢研究,經(jīng)簡化．得到實(shí)用的水、油與氣勢公式：式中：σo/w、σg/w分別為油一水、氣一水界面張力，N/m；其它符號意義同前。,第二節(jié) 地壓場與流體勢研究,對地下流體進(jìn)行氣勢、油勢、水勢等“三勢”分析，通過剖面和平面上的

23、勢分析，找出相對于水的油（氣）低勢區(qū)，即為油（氣）聚集的有利區(qū)域，只要這種低勢區(qū)是被高勢區(qū)或與非滲透性遮擋聯(lián)合封閉，就可以形成油（氣）藏。,地應(yīng)力場與生烴、運(yùn)聚的關(guān)系,地應(yīng)力場的概念及研究方法 地殼中或地球體內(nèi)，應(yīng)力狀態(tài)隨空間點(diǎn)的變化，稱為地應(yīng)力場，又名構(gòu)造應(yīng)力場。地應(yīng)力場一般隨時(shí)間變化，但在一定地質(zhì)階段相對比較穩(wěn)定。研究地應(yīng)力場，就是研究地應(yīng)力分布的規(guī)律性，確定地殼上某一點(diǎn)或某一地區(qū)，在特定地質(zhì)時(shí)代和條件下，受力作用

24、所引起的應(yīng)力方向、性質(zhì)、大小以及發(fā)展演化等特征。隨著地質(zhì)演化，一個(gè)地區(qū)常常經(jīng)受多次不同方式的地殼運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)致同一地區(qū)內(nèi)，呈現(xiàn)出受不同時(shí)期不同形式地應(yīng)力場作用所形成的各種構(gòu)造及其疊加或改造的復(fù)雜景觀。因此，只有最近一期地質(zhì)構(gòu)造，未經(jīng)破壞或改造，才能確切地反映這個(gè)時(shí)期的地應(yīng)力場。 地應(yīng)力場可按空間大小區(qū)分為全球、區(qū)域和局部地應(yīng)力場；按時(shí)間區(qū)分為古地應(yīng)力場和今地應(yīng)力場；按主應(yīng)力作用方式區(qū)分為擠壓、拉張和剪切地應(yīng)力場,地

25、應(yīng)力場與生烴、運(yùn)聚的關(guān)系,研究方法：正序和反序兩類邏輯演繹法。正序研究法 從已知地塊或巖塊的力學(xué)性質(zhì)、外力作用方式等分析其應(yīng)力分布狀態(tài)，預(yù)測可能發(fā)生的變形部位及變形演變過程。今地應(yīng)力場的研究多屬此類。巖石力學(xué)試驗(yàn)、光測彈性模擬試驗(yàn)和計(jì)算機(jī)數(shù)理分析方法是其主要研究手段。反序研究法 是研究古地應(yīng)力場的常用方法。通過實(shí)地測量、統(tǒng)計(jì)、分析構(gòu)造運(yùn)動(dòng)留下的各種構(gòu)造形跡及組合特點(diǎn)，反推當(dāng)時(shí)的地應(yīng)力場。

26、最佳方法是將正序與反序結(jié)合，實(shí)地機(jī)械測定地應(yīng)力，取樣進(jìn)行巖石力學(xué)試驗(yàn)，統(tǒng)計(jì)露頭巖心上各種構(gòu)造形跡及組合，然后用計(jì)算機(jī)數(shù)值模擬，編制全區(qū)的地應(yīng)力場有關(guān)圖件，才能更逼近實(shí)際地應(yīng)力分布的變化規(guī)律。,地應(yīng)力場與生烴、運(yùn)聚的關(guān)系,在含油氣盆地內(nèi)開展地應(yīng)力場研究，直接關(guān)系到油氣生成、運(yùn)移、聚集、保存或破壞等全過程的研究。從國內(nèi)外研究現(xiàn)狀分析，地應(yīng)力場研究與油氣藏形成分布存在下列關(guān)系：（l）地應(yīng)力場的性質(zhì)控制著烴源巖有機(jī)質(zhì)成熟演化的力學(xué)化學(xué)效應(yīng)；

27、（2）地應(yīng)力場的性質(zhì)影響著烴源巖和儲(chǔ)集巖微裂縫的形成分布、儲(chǔ)集層次生孔隙發(fā)育帶的形成分布；（3）地應(yīng)力場特征影響著油氣初次運(yùn)移和二次運(yùn)移的方向、通道及強(qiáng)度；（4）地應(yīng)力場形成、演化直接控制各類二級構(gòu)造帶、各類構(gòu)造圈閉、斷層、裂縫以及地層不整合的形成與演化，影響油氣運(yùn)移和聚集，與油氣藏的形成、類型及分布有密切關(guān)系；（5）地應(yīng)力場的發(fā)展變化與油氣藏的保存或破壞也有著緊密聯(lián)系。 總之，地應(yīng)力場的特點(diǎn)與演化，對含油氣盆地內(nèi)油氣藏、

28、油氣田、油氣聚集帶的形成、類型及分布具有重要的控制作用。,第三節(jié) 異常壓力流體封存箱,地層壓力（Pf）是作用于地層孔隙空間流體（地層水、石油、天然氣）上的壓力。正常地層壓力可用地表至地下任意點(diǎn)地層水的靜水壓頭（靜水壓力）來表示；背離正常地層壓力趨勢線的地層壓力，均為異常地層壓力。 超過靜水壓力的地層壓力，屬異常高地層壓力（超壓，Surpressures或overpressures）；低于靜水壓力的地層壓力，則為異常低地層

29、壓力。 Hunt明確提出了鑒別標(biāo)準(zhǔn)： 在自由狀態(tài)下的邊界值 淡水 壓力梯度9.79kPa/m （0. 43Psi /ft） 飽和鹽水 壓力梯度11.90kPa/m（0.53Psi/ft） ＞邊界值 超壓 ＜邊界值 欠壓,一、異常高壓的成因,自然界造成異常地層壓力的原因很多，常為多種因素綜合作用所致，可歸納出下列主要原因：欠壓實(shí)作用 人們很早就開始研

30、究泥巖的壓實(shí)作用，并且發(fā)現(xiàn)在壓實(shí)過程中由于孔隙度的急劇下降使得厚層泥巖中部孔隙水排泄速度下降造成異常高壓下的欠壓實(shí)帶。 Chapman（1972）認(rèn)為在很少或沒有砂巖或粉砂巖夾層的厚層泥質(zhì)巖層序中，壓實(shí)作用會(huì)被延遲。在這種層序中，孔隙水的逸出不能夠保持與沉降同等的速度，從而造成異常高的流體壓力，尤其是厚層泥巖帶的中部更甚。流體逸出不暢除由于厚層泥質(zhì)沉積物本身滲透性小之外，還存在著無滲透性的蒸發(fā)巖，從而產(chǎn)生特別有效的封閉也是原因之一。當(dāng)在

31、地下形成封閉體系后，封閉體內(nèi)部巖石的孔隙度基本不發(fā)生變化，因此，隨著埋藏深度的增加，上覆地層增加的負(fù)荷不再由巖石骨架支撐而是由孔隙中的流體來支撐，從而保持封閉體體積不變。很明顯，地層封閉體形成后隨著深度的繼續(xù)增加，上覆巖層重量是封閉體流體壓力異常的重要原因。,第三節(jié) 異常壓力流體封存箱,在欠壓實(shí)作用下，流體壓力計(jì)算的通式（Magara，1968，1978）為： P=rw?Ze+rb?

32、(Z–Ze) 式中：P—深度Z處的流體壓力； rw、rb—分別為地層流體和沉積巖的平均密度； Ze—為正常壓實(shí)趨勢線上的等效深度。 根據(jù)Rubey和Hubbert（1959）提出的頁巖孔隙度與深度的關(guān)系式及孔隙度與傳播時(shí)間之間呈線性關(guān)系發(fā)展為聲波時(shí)差與埋藏深度之間的關(guān)系整理后得出：

33、 Ze=1/C?ln(t0/t) 利用正常壓實(shí)頁巖測井聲波時(shí)差數(shù)據(jù)回歸計(jì)算便可獲得系數(shù)C和地表聲波時(shí)差。由上式便可求得相當(dāng)于欠壓實(shí)深度Z處孔隙度的正常頁巖壓實(shí)深度Ze，由此可計(jì)算出欠壓實(shí)條件下地層的流體壓力值。,第三節(jié) 異常壓力流體封存箱,流體增壓作用 這是地層中出現(xiàn)超壓的首要原因。隨著地層埋藏深度增加，經(jīng)受地溫升高，導(dǎo)致有機(jī)質(zhì)成熟，生成大量油氣，地層水也會(huì)出現(xiàn)水熱增壓，在烴源層及儲(chǔ)集層中都會(huì)造成異常高地層壓力。

34、剝蝕作用 在幼年期地貌區(qū)，剝蝕作用常常引起地形起伏甚大，而測壓面的位置并未改變，于是測壓面與地面的高低關(guān)系可能各地不同。從而造成A． B兩個(gè)油藏分別出現(xiàn)壓力過剩和壓力不足的現(xiàn)象。,第三節(jié) 異常壓力流體封存箱,在一些高原地區(qū)，河流侵蝕造成深山峽谷。泄水區(qū)海拔很低，測壓面橫穿圈閉，導(dǎo)致油藏內(nèi)的地層壓力非常低，只有1atm，石油走浮在水面上。,第三節(jié) 異常壓力流體封存箱,斷裂與巖性封閉作用 在厚層泥巖中所夾的砂巖

35、透鏡體油藏，原來埋藏較深，原始地層壓力較大。后來，在決斷升降運(yùn)動(dòng)作用下，油藏所在斷塊上升，深度變淺，但原始地層壓力仍然保持下來，形成高壓異常；相反，所未，也可造成低壓異常。這種現(xiàn)象在我國東部地臺活化、斷裂發(fā)育的地區(qū)?？梢姷?。 刺穿作用 在不均衡壓力作用下，可塑性巖層發(fā)生侵入刺穿作用，可使上覆一些軟的頁巖和末固結(jié)砂層發(fā)生擠壓與斷裂變動(dòng)，減少孔隙容積，流體壓力增大，造成高壓異常。,第三節(jié) 異常壓力流體封存箱,浮力作用

36、 油氣水的密度差引起的浮力作用，也可使油氣藏內(nèi)出現(xiàn)過剩壓力。粘土礦物的成巖演變 蒙脫石向伊利石轉(zhuǎn)化能夠析出大量層間水，并使粘土巖體積縮小造成異常高地層壓力。 在一個(gè)地區(qū)，異常高壓的形成可能是以上一種或多種因素綜合作用的結(jié)果，與本地區(qū)的地質(zhì)條件有關(guān)。從研究結(jié)果表明，異常高壓和異常低壓的出現(xiàn)通常需要一個(gè)相對封閉的地質(zhì)環(huán)境。,第三節(jié) 異常壓力流體封存箱,二、流體封存箱（Fluid Compartment）基

37、本概念 流體封存箱的概念是Hunt（1990）提出來的，在研究中，他發(fā)現(xiàn)異常高壓帶分布在不同時(shí)代的地層中，可以跨過不整合界面，甚至不受構(gòu)造背斜向斜的影響，雖能被大斷層切割但分布溫度基本都一樣，間隔也相當(dāng)有規(guī)律，每個(gè)異常帶相隔30℃，地層厚度1000m，而且類似這樣分布的盆地在世界上有很多。Hunt（1990）列舉了一些十分有名的含油氣盆地，如美國阿拉斯加的Cook Inlet地區(qū)，英國的北海盆地等，他將這樣的地質(zhì)體稱之為流體封存

38、箱。 流體壓力封存箱是指沉積盆地內(nèi)由封閉層分割的異常壓力系統(tǒng)，箱內(nèi)生、儲(chǔ)、蓋條件俱全，常由主箱與次箱組成。,類型 超壓封存箱：孔隙流體支撐蓋層及上覆巖石—流體的重量。 欠壓封存箱：巖石基質(zhì)支撐蓋層及上覆巖石—流體的重量。,超壓封存箱：典型實(shí)例是位于羅馬尼亞特蘭西瓦盆地中部的Ernie穹隆，有一個(gè)封閉層，其上的中新統(tǒng)Buglovian組為正常壓力梯度，符合靜水壓力的深度變化；其下的中新統(tǒng)Tortonian組則

39、為超壓封存箱 。,美國阿拉斯加庫克灣盆地封閉層厚約1000m，它穿越了侏羅系、白堊系和第三系等層系界面，由滲透層與非滲透層互層組成，封閉層頂深3230m。封閉層之上是陸相為主的第三系碎屑巖，屬正常壓力系統(tǒng)；封閉層之下為超壓封存箱，包含第三系、白堊系、侏羅系及更老層系。,欠壓封存箱：巖石基質(zhì)支撐蓋層及上覆巖石—流體的重量，典型實(shí)例為美國俄克拉荷馬州與得克薩斯州交界處的阿馬里洛隆起上的Keyes氣田，由于曾上升剝蝕掉1500m，欠壓1300

40、psi（1psi=6894.76Pa），上覆負(fù)荷全由含氣砂巖的基質(zhì)骨架支撐。該氣田有Blaine硬石膏和威靈頓巖鹽兩個(gè)封閉層，構(gòu)成兩個(gè)欠壓封存箱，都是正常壓力梯度，產(chǎn)氣層在下封存箱內(nèi)。,三、封閉層的成因及特征封閉層是形成分隔流體封存箱的關(guān)鍵。 （1）具有穿時(shí)性，與穿越不同地層界面、巖性巖相界面、構(gòu)造界面的同溫層有關(guān)；在該溫度條件下，礦化作用、充填作用等成巖后生作用，造成滲透率近于零的封閉層。封閉層大多數(shù)是蒸發(fā)巖、頁巖或砂巖，碳

41、酸鹽巖較少，當(dāng)頁巖、泥巖和砂巖類作為封閉層時(shí)通常被鈣質(zhì)礦化即碳酸鹽巖化，當(dāng)碳酸鹽巖作為封閉層時(shí)一般均被硅化。 （2） 與次生孔隙發(fā)育帶緊密相伴；次生孔隙的發(fā)育與地層孔隙系統(tǒng)流體的性質(zhì)和溫度密切相關(guān)，當(dāng)?shù)叵律钐幱袡C(jī)物或礦物在成巖作用過程中由于溫度的變化成分發(fā)生變化，或處于某一特定的溫度時(shí)，地下流體的性質(zhì)發(fā)生變化，使礦物溶解形成次生孔隙帶。被溶解的成分如Ca2+、Mg2+、HCO3—等離子又隨壓實(shí)排出的孔隙水遷移。由于溫度和壓力

42、降低致使CO2逸出或流體性質(zhì)發(fā)生再次變化，流體中的Ca2+、Mg2+等離子處于過飽和狀態(tài)并以方解石、白云石等碳酸鹽巖形式沉淀下來充填地層中的原生孔隙和次生孔隙，逐步形成致密的封閉層，由于一個(gè)地區(qū)地溫梯度的平面變化一般較小，因此等溫層的深度在區(qū)域上基本呈平面分布，從而由溫度控制的溶解與結(jié)晶作用形成的封閉層與次生孔隙帶也就呈平面分布。,（3）正常沉降平均地溫梯度沉積盆地，一般分布在3000m左右。如北海?？品扑箍擞吞飬^(qū)3293m，印度尼西亞

43、馬哈坎三角洲Handil油田在3000m、Badak油田3293m，美國得克薩斯3350m，意大利波河盆地西南部3800m，美國庫克灣盆地封閉層頂深3230m，中國東濮凹陷主封閉層2500～3000m。 （4）封閉層可為一個(gè)層組，由非滲透層和滲透層互層組成。如庫克灣盆地封閉層厚約1000m，它穿越了侏羅系、白堊系和第三系等層系界面，由滲透層與非滲透層互層組成，封閉層頂深3230m。封閉層之上是陸相為主的第三系隨屑巖，屬正常壓力

44、系統(tǒng)；封閉層之下為超壓封存箱，包含第三系、白堊系、侏羅系及更老層系。 （5）斷層帶也可構(gòu)成封閉層，將主箱分割為次級封存箱。美國墨西哥灣沿岸區(qū)第三系，每隔幾千米就有一個(gè)斷層分隔的小封存箱，各自成為單獨(dú)的壓力系統(tǒng)。 （6）封閉層在地質(zhì)剖面中有規(guī)律地重復(fù)出現(xiàn)是因?yàn)槿芙狻Y(jié)晶過程在特定條件重復(fù)出現(xiàn)的緣故。,3、小結(jié) （1）、異常流體壓力在沉積盆地中廣泛存在，它具有多種成因，在一個(gè)地區(qū)異常流體壓力的形成可以是其中一種或多種

45、因素綜合作用的結(jié)果。封閉性的地質(zhì)環(huán)境是異常流體壓力形成和保存的前提條件。 （2）、異常流體壓力與油氣運(yùn)移、聚集具有明顯的關(guān)系。流體封存箱是指沉積盆地中由封隔層分割的壓力系統(tǒng)，包括超壓封存箱和欠壓封存箱兩種主要類型。 （3）、超壓流體封存箱頂部溫度多在90～100℃，一般低于干酪根生油高峰期所對應(yīng)的溫度，所以多數(shù)油氣生成于箱內(nèi)。,（4）、封閉層常與穿越地層界面、巖性巖相界面、構(gòu)造界面的同溫層有關(guān)，在封閉層內(nèi)滲透率可近于零，若封