沉積盆地流體地質(zhì)學(xué)第三章-2壓力特征

GeofluidsGeofluidsinSedimentary第三章主主講教師：曾濺輝教 第3第3 沉積盆地流體溫度和壓力特二、沉積盆地流體壓力特地層壓力的基本概異常壓力的基本特異常壓力的形成機(jī)沉積盆地地層壓力狀地層壓力研究方實(shí)三、沉積盆地流體溫度和壓力耦合特異常壓力的作有利于儲(chǔ)層孔隙保與深盆氣形成密切相與裂縫油氣藏形成密切相與鉆井工程的安全密切相與油氣運(yùn)移 的作用有與油氣田開發(fā)密切相一、地層壓力的基本概一、地層壓力的基本概 壓力靜水壓力/Hydrostatic地靜壓力/Geostatic地層壓力/porepressure/geopressure/Formation破裂壓力/靜巖壓力/Lithostatic壓力梯度/Pressure壓力系數(shù)/Pressure水頭/Waterheight/Water異常壓力/Abnormal靜水壓力/HydrostaticPh=fgh=0.0098fh地靜壓力/上覆巖層壓力/Geostatic——由上覆巖層的重量引起的壓力，包括Po=Gh=Ph/h=Go=體壓力值。Gf=Pf/Z壓力系數(shù)/Pressurer=水頭/Waterheight/WaterZ為基點(diǎn)海拔，g為重力加速度，為流體密度

AbnormalhighformationAbnormallowformation

沉積盆地地層壓力剖面?zhèn)€沉積盆地發(fā)育超壓地層，占世界沉積盆地的2/3。其中，超壓體與油氣分布有成因聯(lián)系的約有個(gè)沉積盆地。緊密的聯(lián)系（）。全球異常壓力分布圖（Law和 BigHom(USA)Dnieper-Donets GreaterGreenGulfnned扐rc(Canada)MahakamDelta(IND) NigerDelta(Nigeria)NileDelta(Egypt)NorthSea PowderRiver(USA)SouthCaspian Wind

KNT-

Back-arcriftPassivePassivemarginPassivemarginActivemarginActivemarginPassivemarginPassivemargin

-

-----

-海相,海相,全球異常壓力區(qū)的有關(guān)特征 中國超壓盆地分布示意超壓頂面深壓力系始新1300-2800-渤中凹漸新1.8-壓實(shí)不均油、氣、西湖凹平湖始新壓實(shí)不均油、氣、生珠江恩平漸新4975-3-壓實(shí)不均氣、瓊東南盆崖城漸新3300-氣、鶯歌海盆鶯歌海梅山中新壓實(shí)不均氣、潿西南凹二松遼三肇地青山口上白堊4.4-生氣、遼河西部凹漸新壓實(shí)不均油、氣、歧口凹漸新2000-3000-壓實(shí)不均油、氣、黃驊坳陷北塘漸新壓實(shí)不均油、氣、東營凹漸新1.5-生油、氣、壓實(shí)不均生

E

E

1巴106達(dá)因/cm2psi=poundpersquareinch1psi/ft=0.044KPa/m=0.0519b/gal，1Kpa/m=22.5psi/ft，靜水壓力梯度二、異常壓力的基本特 0

0M

、幾何形狀與分布和構(gòu)造或地層格架無、地層水礦化度較均、具有較高的地溫梯、過渡帶的壓力梯度最、壓力封存、壓力的轉(zhuǎn)Ⅰ壓力轉(zhuǎn)換帶— 孔隙壓力的重新分配北海中部的壓力剖面說明了壓力轉(zhuǎn)Megascopic壓力封存箱概念模SealsSeals是如何形成概念―壓力封存箱是一些各自封閉的 顯展了上、下2個(gè)封存箱，中間為封閉層分隔，每個(gè)超壓倉壓力梯度不 （Powley1993，而6)，這樣在垂向上形成兩不同規(guī)模的壓力封存Level LevelLevelLevel 不同規(guī)模的壓力封存箱的實(shí)際例Anadarko盆地的壓力封存箱(Shaieb等 三、異常壓力的形成機(jī) 三、異常壓力的形成機(jī) CausedCaused=FluidFluidRockRock英國的RichardESwarbrick和MarkJ.Osborne(1998)《AbnormalPressuresinHydrocarbonEnvironments1與壓（應(yīng)）1與壓（應(yīng)）構(gòu)造應(yīng)力/Tectonicstress?BhagwanSahay和WalterH.Fertl在《OriginandEvaluationofformationpressure》一書中，將異常壓力的形SaltSandstoneCementationmaterial14ThermodynamicandGeochemicalCauses ThermalCrackingMud Other?G.V.Chilingar,V.Serebryakov,J.O.Robertson,( 譯),2004,《OriginandPredicationofAbnormalFormation12異常低壓123434巖石泄載/（5）構(gòu)造作 Wyoming大學(xué)的RandiS.Martinsen總結(jié)異常壓力形成機(jī)理如Abnormalhigh不均衡壓構(gòu)造應(yīng)水熱增粘土礦物轉(zhuǎn)成烴作滲透作反滲透作石膏/硬石膏轉(zhuǎn)浮勢面不規(guī)封隔體的抬

Subnormallow上覆地層抬升剝蝕后的溫度、應(yīng)力降飽含氣的儲(chǔ)層埋非均衡流蓋層泄流體的流滲勢面不規(guī)低的水地層地層構(gòu)造背景沉積環(huán)境機(jī)理EForeland濁流CDAlaskaKForeland海相Alberta(Canada)Foreland-三角洲，邊緣海HCAnadarkoC,PForeland河流,海相,三角洲HC/O/CDAppalachianSForeland河流,三角洲,海相HCBekes(Hungary)EBack-arc河流,三角洲CD/BigHom(USA)KForeland>0.60沖積相,海相Columbia(USA)N,EForeland>0.80沖積相HCDampier(AUS)Passivemargin-CD/MTieper-Donets)K海相HCGreaterGreenK,E,NForeland海相,沖積相HCGulfCoastJ,K,EPassivemargin海相,三角洲CD/nned’Arc(Canada)J海相Mackenzie(Canada)E,N1Passivemargin三角洲MahakamDelta(IND)NActivemargin海相,三角洲CDNagaokain(japan)NActivemargin火山CDNigerDelta(Nigeria)E,NPassivemargin-三角洲CDNileDelta(Egypt)Passivemargin河流,三角洲CD/AE/CNorthT-河流,海相CD/HC/TCPiceanceForeland>0.80沖積-海相HCotwarteau(Pakistan)EForeland海相,河流三角洲CD/PowderRiver(USA)KForeland海相HCSacramentoK,E,NForeland河流-三角洲TC/ScotianShelf(Canada)J三角洲CD/SichuanForeland海相TC/OhCaspian(Kazachstan)E,NForeland濁積巖CDK-Activemargin海相-三角洲CD/Timan-pechora(Russia)D,C,PForeland海相,三角洲HCE,NForeland湖相,河流相HCWilliston(USA)D,CCratonic海相HCWindRiver(USA)Foreland海相,沖積相HCAE-水熱膨

pactiondisquilibriumAE-AquathermalexpensionTC-tectoniccompression

全球不同類型超壓所占的比例 中國含油氣盆地不同類型超壓所的比例 RegionAdriatic(Italy)AlaskaAlberta(Canada)AnadarkoAppalachianBekes(Hungary)BigHom(USA)Columbia(USA)Dampier(AUS)Dnieper-Donets( GreaterGreenRiverGulfCoastnned扐rc(Canada)Mackenzie(Canada)MahakamDelta(IND)Nagaoka in(japan)NigerDelta(Nigeria)NileDelta(Egypt)NorthSeaPiceancePotwar teau(Pakistan)PowderRiver(USA)SacramentoScotianShelf(Canada)SichuanSouthCaspian(Kazachstan)Trinidad( Timan-pechora(Russia)UintaWilliston(USA)WindRiver(USA)

地層T,J,KC,PEKN,EJ,KK,E,NJ,K,EE,NE,NJ,ET-P,KKK,E,NP,TE,NK-ND,C,PE,ND,CP,K,N

構(gòu)造背景ForelandForelandForelandForelandForelandBack-arcForelandForelandPassivemarginForelandPassivemarginPassivemarginActivemarginActivemarginPassivemarginPassivemarginForelandForelandForelandForelandForelandForelandActivemarginForelandForelandCratonicForeland

PT(m)>23003000>10002740-3050>760>180033502700-3000>875450-450024401800-48752900-46002000-50003500-4000>1400>2740520-3700>18001830-244060-30030001190-3050>4500->1000460-3650>30030002740Variable

TT(℃)66-73-60-661259693100-11082-96--100-120968574-9643-8296->1209888-

G(psi/ft)1.000.840.900.360.86>0.60>0.800.850.790.901.000.990.850.870.690.890.95>0.801.000.800.850.870.930.850.950.380.830.730.80

沉積環(huán)境濁流海相三角洲，邊緣海河流,海相,三角洲河流,三角洲,海相河流,三角洲沖積相,海相沖積相-海相海相,沖積相海相,三角洲海相三角洲海相,三角洲火山三角洲河流,三角洲河流,海相沖積-海相海相,河流三角洲海相河流-三角洲三角洲海相濁積巖海相-三角洲海相,三角洲湖相,河流相海相海相,沖積相全球異常壓力區(qū)的有關(guān)特征 四、沉積盆地地層壓力狀四、沉積盆地地層壓力狀 狀沉積盆地壓力狀態(tài)的可能演化路徑 五、地層壓力研究方 ?實(shí)測方法——直接利用等效泥漿、反映巖石可鉆性的dc指數(shù)、試油測壓資料、鉆井過程中的中途測試（DST）資料、重復(fù)地層測試（RFT）資料不必經(jīng)過計(jì)算處理就可以獲得 ?計(jì)算方法——采用聲波時(shí)差和電阻率曲線進(jìn)行地層流?預(yù)測方法——利用速度譜、波阻抗以及振幅來預(yù)測異常地層壓力，由于資料覆蓋面積廣，資料豐富，充分利鉆桿測試重復(fù)地層測試多層位測試試油壓力（靜壓、流壓、利用測井資料計(jì)算地層流體壓利 速度預(yù)測孔隙流體壓 （圖3-16）。利用速 L1751測線長L1751測線長洼陷，超壓封存箱主要發(fā)育在洼陷深處沙四段、沙三中下段，壓力系數(shù)最大達(dá)到1.4，剩余壓洼陷，超壓封存箱主要發(fā)育在洼陷，超壓封存箱主要發(fā)育在利津洼陷，壓力系數(shù)最大達(dá)到1.6，剩余壓力L2151測線長洼陷、牛莊洼陷、背斜帶和利洼陷、背斜帶大為28MPaL3951測線長大約50kmL3951測線長大約50km洼陷、和民豐洼陷，超壓封存箱主要發(fā)育在民豐洼陷，牛莊洼陷發(fā)育小幅度超壓壓力系數(shù)最大達(dá)到背斜帶壓力系數(shù) 壓力系數(shù) 壓力系數(shù)壓力系數(shù) 壓力系數(shù)現(xiàn)今壓力研究中存在的問 斷裂產(chǎn)生的超頁巖底辟作用引起的碳酸鹽儲(chǔ)層中超壓成因機(jī)含鹽富氣層系異常高壓預(yù)與超壓有關(guān)的孔隙水壓實(shí)化學(xué)作壓地層(r>1.8)壓力的預(yù)測和監(jiān)利用盆地模擬方 求取地層的古流體壓泥巖聲波時(shí) 井、測井、等多方面資料的綜合研究，提出不依賴于正常壓實(shí)速度趨勢線的計(jì)算：PlnVmaxlnVintlnVmax

Povr—Povr—Vmax—孔隙度為0時(shí)的速度（骨架速度Vmin—巖石剛度趨向于0時(shí)的速度，等于流體速度PPlnVintpf1VfrVint—地層在地史時(shí)期的速利用流體包裹體技術(shù)恢復(fù)古壓 流體包裹體顯微測流體包裹體相態(tài)定量研究（通過共流體包裹體成分（通過MCI分析實(shí)現(xiàn)PVTX計(jì)算模擬(PVTSIM)軟水溶氣,水的彎曲模式(ν2)和甲烷的對(duì)稱水的彎曲模式(ν2)和甲烷的對(duì)稱伸縮波段(ν1,CH4)拉曼光譜 intensity(a.u所獲流體壓力intensity(a.u所獲均一化溫度過高

PVTX性質(zhì)和模SyntheticfluidHydrothermaldiamond-anvilPVTX模擬---H2O,CO2,CH4,---H2O-CO2,CO2-CH4,H2O-NaCl,H2O----H2O-C